弧光保护系统

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了解电弧光

了解电弧光

发布日期:2020-07-11 作者: 点击:

其实电弧是气体导电的现象。任何一种物质都有三态,即固态、液态和气态,这三态随温度的升高而改变。当物质变为气态后,若温度再升高,一般要到5000度以上,物质就会转化为第四态,即等离子体态。任何等离子体态的物质都是以离子状态存在的,具有导电的特性。因此,电弧的形成过程就是介质向等离子体态的转化过程。

  现在以一个开关产生电弧做为举例:

 电弧的产生和维持是触头间中性质点(分子和原子)被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。从电弧形成过程来看,游离过程主要有以下四种形式:

(1)强电场发射。当开关动、静触头分离的瞬间,触头间距离S很小,在外施电压的作用下,触头间出现很高的电场强度E(E=U/S),当电压强度超过3*10的6次方V/M时,阴极表面的自由电子在电场力的作用下被强行拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为强电场发射,也是在弧隙间最初产生电子的原因。

(2)热电子发射,触头是由金属材料做成的,在常温下,金属内部存在有大量运动的自由电子,随着温度的升高,自由电子能量增加,运行加剧,有的电子就会跑出金属表面,形成热电子发射。特别是电弧形成后,弧隙间的高温使阴极表面受热出现剧烈的炽热点,不断地发射出电子,在电场作用下,向阳极作加速运动。

电弧光保护系统

(3)碰撞游离。阴极表面发射出的电子和弧隙中原有的少数电子在电场作用下,向阳极方向运动,不断与其他粒子(如气体原子、分子)发生碰撞。只要电子的运动速度足够高,电子的动能A=1/2mv2大于原子或分子的游离能,则在电子与气体分子或原子碰撞时,就可使束缚在原子核周围的电子释放出来,形成自由电子和正离子。这种现象为碰撞游离,新产生的电子向阳极加速运动,同样也会使它所碰撞的中性质点游离。碰撞游离连续进行就可能导致在触头间充满了电子和离子,在外加电压作用下,触头间介质可能被击穿而形成电弧。

(4)热游离。电弧产生之后,弧隙的温度很高,在高温作用下,气体的不规则热运动速度增加。具有足够动能的中性质点互相碰撞时,又可能游离出电子和离子,这种现象称为热游离。一般气体开始发生热游离的温度为9000-10000度。金属蒸汽的游离能较小,其热游离温度约为4000-5000度。因为开关电器的电弧中总有一些金属蒸汽,而弧心温度总大于4000-5000度,所以游离的强度足以维持电弧的燃烧。

  电弧中发生游离的同时,还进行着使带电质点减少的去游离过程,去游离主要形式有复合和扩散:

  (1)复合去游离。复合是指正离子和负离子互相吸引,结合在一起,电荷互相中和的过程。两异号电荷要在一定时间内,处在很近的范围内,才能完成复合过程,两者相对速度值越大,复合的可能性越小,因电子质量小,易于加速,其运动速度给为正离子的1000倍,所以电子和正离子直接复合几率很小。通常,电子在碰撞时,先附在中性质点上形成负离子,速度大大减慢,而负离子与正离子的复合比电子与正离子间的复合容易得多。

(2)扩散去游离。扩散是指带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象,弧隙内的扩散去游离有以下几种形式:1、浓度扩散,由于弧道中带电质点浓度高,而弧道周围介质中带电质点浓度低,存在着浓度的差别,带电质点会由浓度高的地方向浓度低的地方扩散,使弧道中的带电质点减少;2、温度扩散,由于弧道中温度高,而弧道周围温度低,存在温度差,这样,弧道中的高温带电质点将向温度低的周围低地的介质中扩散,减少了弧道中的带电质点。

  游离和去游离是电弧燃烧中的两个相反过程,游离过程使弧道中的带电离子增加,有助于电弧的燃烧,去游离过程能使弧道中的带电离子减少,有利于电弧的熄灭。当这两个过程达到动态平衡时,电弧稳定燃烧。若游离过程大于去游离过程,将使电弧越加剧地燃烧,若去游离过程大于游离过程,将使电弧燃烧减弱,以致最终电弧熄灭。

本文网址:http://www.epaist.com/news/525.html

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