電弧如何產(chǎn)生的_電弧特點(diǎn)是什么_電弧產(chǎn)生的危害及滅弧措施

本文主要介紹的是電弧，首先介紹了電弧產(chǎn)生的原因及原理圖，其次介紹了電弧特點(diǎn)及用途、特性，最后闡述了電弧產(chǎn)生的危害及滅弧措施，具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下吧。

電弧產(chǎn)生的原因

在有觸點(diǎn)電器中，觸頭接通和分?jǐn)?a href="http://wenjunhu.com/tags/電流/" target="_blank">電流的過(guò)程中往往伴隨著氣體放電現(xiàn)象---電弧的產(chǎn)生及熄滅，電弧對(duì)電器具有一定的危害。

電弧屬于氣體放電的一種形式。氣體放電分為自持放電與非自持放電兩類，電弧屬于氣體自持放電中的弧光放電。試驗(yàn)證明，當(dāng)在大氣中開(kāi)斷或閉合電壓超過(guò)10V、電流超過(guò)100MA的電路時(shí)，在觸頭間隙（或稱弧隙）中會(huì)產(chǎn)生一團(tuán)溫度極高、亮度極強(qiáng)并能導(dǎo)電的氣體，稱為電弧。由于電弧的高溫及強(qiáng)光，它可以廣泛應(yīng)用于焊接、熔煉、化學(xué)合成、強(qiáng)光源及空間技術(shù)等方面。對(duì)于有觸點(diǎn)電器而言，由于電弧主要產(chǎn)生于觸頭斷開(kāi)電路時(shí)，高溫將燒損觸頭及絕緣，嚴(yán)重情況下甚至引起相間短路、電器爆炸，釀成火災(zāi)，危及人員及設(shè)備的安全。所以從電器的角度來(lái)研究電弧，目的在于了解它的基本規(guī)律，找出相應(yīng)的辦法，讓電弧在電器中盡快熄滅。

我們借助一定的儀器仔細(xì)觀察電弧，可以發(fā)現(xiàn)，除兩個(gè)極（觸頭）外，明顯的分為3個(gè)區(qū)域，即近陰極區(qū)、近陽(yáng)極區(qū)及弧柱區(qū)。

近陰極區(qū)的長(zhǎng)度約等于電子的平均自由行程。在電場(chǎng)力的作用下正離子向陰極運(yùn)動(dòng)，造成此區(qū)域內(nèi)聚集著大量的正離子而形成正的空間電荷層，使陰極附近形成高電場(chǎng)強(qiáng)度。正的空間電荷層形成陰極壓降，其數(shù)值隨陰極材料和氣體介質(zhì)的不同而有所變化，但變化不大，約在10－20V之間。

近陽(yáng)極區(qū)的長(zhǎng)度約等于近陰極區(qū)的幾倍。在電場(chǎng)力的作用下自由電子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，它們聚集在陽(yáng)極附近而且不斷被陽(yáng)極吸收而形成電流。在此區(qū)域內(nèi)聚集著大量的電子形成負(fù)的空間電荷層，產(chǎn)生陽(yáng)極壓降，其值也隨陽(yáng)極材料而異、但變化不大，稍小于陰極壓降。由于近陽(yáng)極區(qū)的長(zhǎng)度比近陰極區(qū)的長(zhǎng)，故其電場(chǎng)強(qiáng)度較小。

陰極壓降與陽(yáng)極壓降的數(shù)值幾乎與電流大小無(wú)關(guān)，在材料及介質(zhì)確定后可以認(rèn)為是常數(shù)。

弧柱區(qū)的長(zhǎng)度幾乎與電極間的距離相同。是電弧中溫度最高、亮度最強(qiáng)的區(qū)域。因在自由狀態(tài)下近似圓柱形，故稱弧柱區(qū)。在此區(qū)中正、負(fù)電粒子數(shù)相同，稱等離子區(qū)。由于不存在空間電荷，整個(gè)弧區(qū)的特性類似于一金屬導(dǎo)體。每單位弧柱長(zhǎng)度電壓降相等。其電位梯度E。也為一常數(shù)，電位梯度與電極材料、電流大小、氣體介質(zhì)種類和氣壓等因素有關(guān)。

電弧按其外形分為長(zhǎng)弧與短弧。長(zhǎng)短之別一般取決于弧長(zhǎng)與弧徑之比。把弧長(zhǎng)大大超過(guò)弧徑的稱為長(zhǎng)弧。長(zhǎng)弧的電壓是近極壓降（陰極壓降與陽(yáng)極壓降）與弧柱壓降之和。若弧長(zhǎng)小于弧徑，兩極距離極短（如幾毫米）的電弧稱為短弧。此時(shí)兩極的熱作用強(qiáng)烈，近極區(qū)的過(guò)程起主要作用。電弧的壓降以近極壓降為主，幾乎不隨電流變化。

電弧產(chǎn)生原理圖

電弧產(chǎn)生原理圖也是一個(gè)簡(jiǎn)易高壓發(fā)生器電路，使用一塊固定頻率脈寬調(diào)制電路TL494 產(chǎn)生方波信號(hào)控制MOS 管Q1，Q1 上的交變電流在通過(guò)串聯(lián)的黑白電視機(jī)高壓包T 的時(shí)候升壓到2k~10kV，升壓后經(jīng)高壓包次級(jí)串聯(lián)的高壓整流二極管半波整流，輸出帶直流分量的高頻高壓（或者說(shuō)帶高頻紋波的直流高壓也行，兩者是一回事）。

電弧特點(diǎn)及用途

導(dǎo)電性強(qiáng)、能量集中、溫度高、亮度大、質(zhì)量輕、易變性等。

電弧可作為強(qiáng)光源如弧光燈，紫外線源如太陽(yáng)燈或強(qiáng)熱源如電弧爐。

電弧具有熱效應(yīng)。

電弧的特性

1、火焰特性

為了讓大家對(duì)電弧特性理解更加深刻，首先帶大家回憶一下我們都學(xué)過(guò)的酒精燈火焰特性。見(jiàn)下圖我們可以簡(jiǎn)單的總結(jié)出火焰的特點(diǎn)：

① 火焰由棉芯引出酒精燃燒產(chǎn)生，并且有一定的寬度；

② 火焰溫度有一定的梯度，外焰溫度最高，加熱時(shí)使用外焰；

③ 火焰易受燈芯狀態(tài)、外界氣流影響，產(chǎn)生跳躍引起不穩(wěn)定。

2、電弧特性

結(jié)合火焰的特性，下面為大家詳細(xì)介紹電弧的特性。

① 電弧的產(chǎn)生及大?。弘娀∮捎陔姌O尖端放電產(chǎn)生，有一定寬度，電弧的寬度由兩電極間距離、電流控制技術(shù)等決定，電極間距越大，電弧的寬度越大。

② 電弧的溫度特性：和火焰溫度特性相同的是熔接機(jī)放電電弧也是有溫度梯度的，電弧越寬，溫度梯度越小，但不同的是，電弧的中心溫度最高，電弧的邊緣溫度最低，同樣的電流值情況下，電極間距越大，中心溫度越高。

③ 電弧的穩(wěn)定性：電極的氧化、尖端受損以及環(huán)境氣壓等變化都會(huì)影響電弧的穩(wěn)定。

電弧產(chǎn)生的危害

電弧電壓所產(chǎn)生的危害嚴(yán)重的，其溫度高達(dá)數(shù)千攝氏度，輕則損壞設(shè)備，重則可以產(chǎn)生爆炸，釀成火災(zāi)，威脅生命和財(cái)產(chǎn)的安全。特別是在石油、電力行業(yè)中，更需要額外的注意，由于行業(yè)的特殊性，更容易造成事故，甚至是人員的傷亡。

在電力行業(yè)中，開(kāi)關(guān)電器會(huì)產(chǎn)生電弧，因?yàn)槠錅囟雀哌_(dá)數(shù)千攝氏度，能燒壞觸頭，甚至導(dǎo)致觸頭熔焊。如果電弧不立即熄滅，就可能燒傷操作人員，燒毀設(shè)備，甚至釀成火災(zāi)。因此，有觸頭的電器應(yīng)考慮其滅弧問(wèn)題。尤其是高壓配電方面更要注意。一但由于帶負(fù)荷拉閘操作失誤，或者是在開(kāi)關(guān)箱內(nèi)有異物（導(dǎo)電體），拉出開(kāi)關(guān)箱的時(shí)候，異物瞬間接通了兩極又分開(kāi)，導(dǎo)致電弧產(chǎn)生，導(dǎo)致產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，炸傷、燒傷操作人員。

在石化行業(yè)中，各種設(shè)備都可能導(dǎo)致電弧的產(chǎn)生，再加之一些不可預(yù)測(cè)的天然因素的存在，所以在石化行業(yè)中更要特別的小心仔細(xì)，嚴(yán)防電弧產(chǎn)生爆炸，導(dǎo)致火災(zāi)。

由于行業(yè)的特殊性，企業(yè)周圍的空氣中含有一定程度的易燃易爆氣體，只要碰到個(gè)中放電現(xiàn)象就可能將其爆，從而釀成大的災(zāi)難。在電力行業(yè)企業(yè)中呢，更容易發(fā)生電弧現(xiàn)象，比如短路時(shí)，電流雖小，但因?yàn)榻拥毓收系木壒?，接地點(diǎn)就可能產(chǎn)生電弧；開(kāi)關(guān)制造不良、安裝不善或維護(hù)不及時(shí)；線路敷設(shè)不善；電氣設(shè)備及線材的選擇未按所處環(huán)境采取適當(dāng)?shù)拇胧粍?dòng)物咬、抓等造成絕緣損壞等。上述情況都有可能造成電弧事故，因此絕不可以輕視。

滅弧的主要措施

滅弧的主要措施有機(jī)械性拉弧、窄縫滅弧和柵片滅弧三種。

①機(jī)械性拉弧。分?jǐn)嘤|點(diǎn)時(shí)，迅速增加電弧長(zhǎng)度，使單位長(zhǎng)度內(nèi)維持電弧燃燒的電場(chǎng)強(qiáng)度不夠而熄弧，如圖1所示。

②窄縫滅弧。依靠磁場(chǎng)的作用，將電弧驅(qū)入耐弧材料制成的窄縫中，以加快電弧的冷卻，如圖2所示。這種滅弧裝置多用于交流接觸器。

③柵片滅弧。分?jǐn)嘤|點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生的電弧在電動(dòng)力的作用下被推入彼此絕緣的多組鍍銅薄鋼片（柵片）中，電弧被分割成多組串聯(lián)的短弧。

圖1 機(jī)械性拉弧

1-靜觸點(diǎn)；2-動(dòng)觸點(diǎn)

圖2 窄縫滅弧裝置