近级压降和电弧产生原因
文章目录
- 1近极压降
- 2电弧产生原因
电弧总结
1近极压降
近阴极区的长度约等于电子的平均自由行程。在电场力的作用下正离子向阴极运动，造成此区域内聚集着大量的正离子而形成正的空间电荷层，使阴极附近形成高电场强度。正的空间电荷层形成阴极压降，其数值随阴极材料和气体介质的不同而有所变化，但变化不大，约在10－20V之间。
近阳极区的长度约等于近阴极区的几倍。在电场力的作用下自由电子向阳极运动，它们聚集在阳极附近而且不断被阳极吸收而形成电流。在此区域内聚集着大量的电子形成负的空间电荷层，产生阳极压降，其值也随阳极材料而异、但变化不大，稍小于阴极压降。由于近阳极区的长度比近阴极区的长，故其电场强度较小。
阴极压降与阳极压降的数值几乎与电流大小无关，在材料及介质确定后可以认为是常数。
2电弧产生原因
实际上开关电器在工作时，电路的电压和电流大都大于生弧电压和生弧电流。即开断电路时触头间隙中必然产生电弧这一现象。电弧的产生，一方面使电路仍旧保持导通状态，而延迟了电路的开断；另一方面电弧长久不熄还会烧损触头及附近的绝缘，严重时甚至引起开关电器的爆炸和火灾。建立于电弧理论基础上的各种开关电器的构造和工作原理，都和电弧有关，电弧在众多电气设备火灾事故中，作为一个很重要的点火源，已引起消防界的重视。因此，我们必须掌握电弧的产生和熄灭的原理，以便采取正确的措施，防范爆炸和火灾事故的发生。
电弧能够形成导电通道，是因为触头开始分离时，接触处的接触面积很小，电流密度很大，这就使触头金属材料强烈发热。它首先被融化形成液态金属桥，然后有一部分被汽化，变成金属蒸汽进去弧隙。阴极表面在高温作用下，也产生热电发射，向弧隙发射电子。同时，触头间隙开始很小，电场强度极大，阴极表面内部的电子会在强电场作用下被拉出来，送向弧隙，这叫场强发射。由于场强发射和热电发射在弧隙中形成的自由电子，又被强电场加速，向阳极运动，具有足够动能的电子与弧隙介质中性点产生碰撞游离。这种现象不断发生的结果，是触头间隙中的介质点大量游离，变成大量正、负带电质点，从而使弧隙击穿发弧。
电子动能大于介质的游离能（即游离电位）时，碰撞游离才能发生，但当电子动能小于介质游离能时．中性质点只能激励。电子在弧隙电场中动能的大小，有电子速度决定，而电子平均速度与介质密度和电场强度有关。在开关电器触头间往往充以游离电位高的氢、六氟化硫等物质，来达到使电弧易于熄灭并难于重燃的目的。开关油作灭弧介质，因为它在电弧高温下，能分解出游离电位高的氢气，易于灭弧。
碰撞游离是电弧发生的主要原因，触头间的强电场，是电弧发生的必要条件，弧隙介质的热游离则是维持电弧燃烧的主要因素。发生电弧时，弧隙中电子、原子及分子互相碰撞，并不断交换能量，使弧隙中介质温度急剧增加，弧柱温度高达6000～7000℃，甚至10000℃以上。一般气体当温度大于7000～8000℃时，金属蒸汽温度大于3000～4000℃，热游离产生的电子，就足够形成导电通路，使电弧得以维持。
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