电弧如何产生电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。当用开关电器断开电流时,如果电路电压不低于10—20伏,电流不小于80~100mA,电器的触头间便会产生电弧。
熄灭电弧的方法
① 拉灭弧法
在开关触头断开时,加速触头分离,将电弧迅速拉长,从而降低了开关触头之间的电场强度,或者说电弧不足以维持电弧的燃烧,而使电弧熄灭。
a.用气体吹动灭弧
利用任何一种较冷的绝缘介质的气流来纵吹电弧(气流方向与弧柱平行)或横吹电弧(气流方向与弧柱垂直),使电弧迅速扩散,加强冷却,从而达到灭弧的目的。
b.采用多断口灭弧
在高压断路器中,常制成每相有两个或更多个串联断口,可将电弧分割成多个小电弧段。其作用是:在相等的触头行程下,多断口比单断口的电弧拉长速度快,从而弧隙电阻迅速增加,增大了介质强度的恢复速度;同时,加在每个断口的电压减小,使弧隙的电压恢复速度降低,因而灭弧性能良好。
c.利用真空灭弧
真空具有较高的绝缘强度,将开关触头置于真空容器中,当电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压,应当不使触头分开时电流突变为零。宜在触头间产生少量金属蒸汽,形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后,这些金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。
d.将电弧分为多个串联的短弧
交流电弧,在电流过零的瞬间,新阴极附近在0.1~1us的时间内,立即出现大约150~250V的介质强度,称为新阴极效应。当触头两端外加交流电压小于150V时,则电弧将熄灭。将长弧切成几个短弧串联就是利用新阴极效应灭弧。一般是采用绝缘板夹着许多金属栅片组成灭弧栅,罩住开关触头的全行程。当开关触头分离时,长电弧在电动力和磁场力的作用下迅速移入灭弧栅,长电弧被灭弧片切割成一连串的短电弧,在电弧电流过零,电弧熄灭时,每两栅片间均立即出现150~250伏的介质强度,设有n个栅片,则灭弧栅片总的介质强度为n(150~250)V,若作用于触头间的电压小于该值时,不能维持电弧燃烧,电弧必然熄灭。也就是说,当所有栅片间的介质强度总和大于动、静头向外加电压,电弧就不再重燃。
e.利用有机固体介质的狭缝灭弧
狭缝灭弧装置,灭弧栅片电陶土或有机固体材料制成。当触头间产生电弧后,在磁吹线圈产生的磁场作用下,以电弧产生电动力,将电弧拉长进入灭弧栅片的狭缝中,电弧与栅片紧密接触,冷却电弧,加强去游离。同时有机固体介质在高温作用下分解而产生气体,压力增大,使电弧强烈冷却,最终熄灭
② 冷却灭弧法
降低电弧的温度,使离子运动速度减慢,这样不但使热游离作用减弱,同时离子的复合作用也增强,有利于电弧的熄灭。温度愈低,复合作用就愈强烈,电弧愈易熄灭。
电气设备中电弧的产生及灭弧的方法 电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程.开关触头分离时,触头间距离很小,电场强度E很高(E = U/d).当电场强度超过3×10---6---V/m时,阴极表面的电子就会被电场力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.
从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子,在电场力的作用下向阳极作加速运动,途中不断地和中性质点相碰撞.只要电子的运动速度v足够高,电子的动能A=mv^2足够大,就可能从中性质子中打出电子,形成自由电子和正离子.这种现象称为碰撞游离.新形成的自由电子也向阳极作加速运动,同样地会与中性质点碰撞而发生游离.碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子,具有很大的电导;在外加电压下,介质被击穿而产生电弧,电路再次被导通.
触头间电弧燃烧的间隙称为弧隙.电弧形成后,弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射,形成热电场发射.同时在高温的作用下(电弧中心部分维持的温度可达10000℃以上),气体中性质点的不规则热运动速度增加.当具有足够动能的中性质点相互碰撞时,将被游离而形成电子和正离子,这种现象称为热游离.
随着触头分开的距离增大,触头间的电场强度E逐渐减小,这时电弧的燃烧主要是依靠热游离维持的.
在开关电器的触头间,发生游离过程的同时,还发生着使带电质点减少的去游离过程.
灭弧的主要措施:
(1)增大近极电压降.主要方法是把电弧分隔为许多串联短弧.若利用金属片将长弧切成若干短弧,则电弧上的电压降将近似增大若干倍,电弧就不能维持燃烧而迅速熄灭.
(2)增大弧柱电压的顺轴梯度.主要方法是加强对电弧的冷却.具体方法有:迅速拉长电弧;让电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧;利用外力吹动电弧;将粗大的电弧分成若干平行的细小电弧.上述具体方法除能达到增大电弧冷却面积,加强热交换,加速电弧的冷却,实现增大弧柱电压的顺轴梯度的目的外,还因电弧冷却了能使触头温度下降,从而又可达到增大近极电压降的目的.
(3)增大电弧长度.主要方法是增大触头的开距;利用外力吹动(拉长)电弧.
(4)改善灭弧介质,增大弧隙间的电绝缘强度。
电弧可能产生的危害是?电弧可能产生的危害是光照皮肤脱皮,高温烧伤。
电弧是一种空气导电现象,会放出很高的热量,温度达六千到八千度,同时产生耀眼的光,即弧光,弧光对皮肤伤害也很大,长时间暴露在弧光下的皮肤会脱皮。电弧烧伤就是电弧对皮肤伤害的结果。
扩展资料:
1,电弧是强功率的放电现象
在开断几十千安短路电流时,以焦耳热形式发出的功率可达l0000kW。与此有关,电弧可具有上万摄氏度或更高的温度及强辐射,在电弧区的任何固体、液体或气体在电弧作用下都会产生强烈的物理及化学变化。
在有的开关中.电弧燃烧时间比正常情况只多一二十毫秒,开关就会出现严重烧损甚至爆炸。在用灭弧能力很弱的隔离开关开断负荷电路时(属于误操作),电弧能使操作者大面积烧伤。
2,电弧是一种自持放电现象
不用很高的电压就能维持相当长的电弧稳定燃烧而不熄灭。如在大气中,每厘米长电弧的维持电压只有15V左右。
在大气中,在100kV电压下开断仅5A的电流时,电弧长度可达7m。电流更大时,可达30m。因此,单纯采用拉长电弧来熄灭电弧的方法是不可取的。
3,电弧是等离子体,质量极轻、极容易改变形状 电弧区内气体的流动,包括自然对流以及外界甚至电弧电流本身产生的磁场都会使电弧受力,改变形状,有的时候运动速度可达每秒几百米。设计人员可以利用这一特点来快速熄弧并预防电弧的不利影响及破坏作用。
参考资料来源:
百度百科-电弧
人民网-施工钻穿电缆遭电弧烧伤