电子说
电弧是一种气体放电现象,原本接触的两个触点通有大电流,在触点断开的瞬间,电子或离子游离到空气中并瞬间产生电火花,致使周围的空气自持导电,所以在电弧发生期间两个触点还是导电的。电弧持续的过程叫做拉弧的过程,这个过程大概持续几十毫秒至几百毫秒之间,一般不会超过一秒,但是在整个拉弧期间,电弧携带了巨大的能量和高温,可使周围的易燃物瞬间引燃引起火灾或者爆炸。
电弧是如何产生的呢?机械式触点的动触点和静触点之间的活动距离非常小,在触点分离时,接触压力和接触面积也在减小,导致触点之间的接触电阻变大,流过的电流致使触点之间的温度上升,在有限的空间内,高温把触点表面液化。同时,在触头之间形成了非常大的电场,触点在分断时,内部的电子就被电场拉了出来,形成了电场发射,使电子、离子被游离就形成了电弧。
1)起弧电压、电流低。电弧并非是高压、高电流的专属,其实只要回路电压超过20V,电流超过80mA,机械式触点在分断时,就可能产生电弧。
2)能量集中、温度高。在触点分断瞬间,电弧被瞬间释放,产生高温高能量的电火花。
3)易游离、易变形。由于电弧是气体放电,所以在外力作用下容易游离、变形,可以利用这个特点想办法灭弧。
4)导电性能良好。电弧是导电的,延迟了触点的分断。
电弧是不可避免的,只能抑制不能消除。从机械结构的角度,可以使用灭弧室和灭弧栅来隔离电弧。灭弧栅是由很多灭弧片所构成的,灭弧片将灭弧室分隔成很多个独立的空间,电弧产生后通过磁吹的方式将电弧引入灭弧栅所构成的空间中,使电弧被拉长导致无法维持,从而加速了电弧的熄灭,起到了电弧抑制的效果。灭弧栅的原理如下图所示。
交流回路和直流回路在分断时都能产生电弧,同等条件下,交流所产生的电弧要弱于直流所产生的电弧,这是因为交流电是有方向的,每半个周期交流电会过零,削弱了电弧。所以,在交流应用中会通过过零检测来判断零点的到来,并在过零点附近时将回路断开,因为零点附近电流小,触点分断时消除了电弧产生的必要条件。
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