电弧如何产生的_电弧特点是什么_电弧产生的危害及灭弧措施

本文主要介绍的是电弧，首先介绍了电弧产生的原因及原理图，其次介绍了电弧特点及用途、特性，最后阐述了电弧产生的危害及灭弧措施，具体的跟随小编一起来了解一下吧。

电弧产生的原因

在有触点电器中，触头接通和分断电流的过程中往往伴随着气体放电现象---电弧的产生及熄灭，电弧对电器具有一定的危害。

电弧属于气体放电的一种形式。气体放电分为自持放电与非自持放电两类，电弧属于气体自持放电中的弧光放电。试验证明，当在大气中开断或闭合电压超过10V、电流超过100MA的电路时，在触头间隙（或称弧隙）中会产生一团温度极高、亮度极强并能导电的气体，称为电弧。由于电弧的高温及强光，它可以广泛应用于焊接、熔炼、化学合成、强光源及空间技术等方面。对于有触点电器而言，由于电弧主要产生于触头断开电路时，高温将烧损触头及绝缘，严重情况下甚至引起相间短路、电器爆炸，酿成火灾，危及人员及设备的安全。所以从电器的角度来研究电弧，目的在于了解它的基本规律，找出相应的办法，让电弧在电器中尽快熄灭。

我们借助一定的仪器仔细观察电弧，可以发现，除两个极（触头）外，明显的分为3个区域，即近阴极区、近阳极区及弧柱区。

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。

弧柱区的长度几乎与电极间的距离相同。是电弧中温度最高、亮度最强的区域。因在自由状态下近似圆柱形，故称弧柱区。在此区中正、负电粒子数相同，称等离子区。由于不存在空间电荷，整个弧区的特性类似于一金属导体。每单位弧柱长度电压降相等。其电位梯度E。也为一常数，电位梯度与电极材料、电流大小、气体介质种类和气压等因素有关。

电弧按其外形分为长弧与短弧。长短之别一般取决于弧长与弧径之比。把弧长大大超过弧径的称为长弧。长弧的电压是近极压降（阴极压降与阳极压降）与弧柱压降之和。若弧长小于弧径，两极距离极短（如几毫米）的电弧称为短弧。此时两极的热作用强烈，近极区的过程起主要作用。电弧的压降以近极压降为主，几乎不随电流变化。

电弧产生原理图

电弧产生原理图也是一个简易高压发生器电路，使用一块固定频率脉宽调制电路TL494 产生方波信号控制MOS 管Q1，Q1 上的交变电流在通过串联的黑白电视机高压包T 的时候升压到2k~10kV，升压后经高压包次级串联的高压整流二极管半波整流，输出带直流分量的高频高压（或者说带高频纹波的直流高压也行，两者是一回事）。

电弧特点及用途

导电性强、能量集中、温度高、亮度大、质量轻、易变性等。

电弧可作为强光源如弧光灯，紫外线源如太阳灯或强热源如电弧炉。

电弧具有热效应。

电弧的特性

1、火焰特性

为了让大家对电弧特性理解更加深刻，首先带大家回忆一下我们都学过的酒精灯火焰特性。见下图我们可以简单的总结出火焰的特点：

① 火焰由棉芯引出酒精燃烧产生，并且有一定的宽度；

② 火焰温度有一定的梯度，外焰温度最高，加热时使用外焰；

③ 火焰易受灯芯状态、外界气流影响，产生跳跃引起不稳定。

2、电弧特性

结合火焰的特性，下面为大家详细介绍电弧的特性。

① 电弧的产生及大小：电弧由于电极尖端放电产生，有一定宽度，电弧的宽度由两电极间距离、电流控制技术等决定，电极间距越大，电弧的宽度越大。

② 电弧的温度特性：和火焰温度特性相同的是熔接机放电电弧也是有温度梯度的，电弧越宽，温度梯度越小，但不同的是，电弧的中心温度最高，电弧的边缘温度最低，同样的电流值情况下，电极间距越大，中心温度越高。

③ 电弧的稳定性：电极的氧化、尖端受损以及环境气压等变化都会影响电弧的稳定。

电弧产生的危害

电弧电压所产生的危害严重的，其温度高达数千摄氏度，轻则损坏设备，重则可以产生爆炸，酿成火灾，威胁生命和财产的安全。特别是在石油、电力行业中，更需要额外的注意，由于行业的特殊性，更容易造成事故，甚至是人员的伤亡。

在电力行业中，开关电器会产生电弧，因为其温度高达数千摄氏度，能烧坏触头，甚至导致触头熔焊。如果电弧不立即熄灭，就可能烧伤操作人员，烧毁设备，甚至酿成火灾。因此，有触头的电器应考虑其灭弧问题。尤其是高压配电方面更要注意。一但由于带负荷拉闸操作失误，或者是在开关箱内有异物（导电体），拉出开关箱的时候，异物瞬间接通了两极又分开，导致电弧产生，导致产生爆炸现象，炸伤、烧伤操作人员。

在石化行业中，各种设备都可能导致电弧的产生，再加之一些不可预测的天然因素的存在，所以在石化行业中更要特别的小心仔细，严防电弧产生爆炸，导致火灾。

由于行业的特殊性，企业周围的空气中含有一定程度的易燃易爆气体，只要碰到个中放电现象就可能将其爆，从而酿成大的灾难。在电力行业企业中呢，更容易发生电弧现象，比如短路时，电流虽小，但因为接地故障的缘故，接地点就可能产生电弧；开关制造不良、安装不善或维护不及时；线路敷设不善；电气设备及线材的选择未按所处环境采取适当的措施；动物咬、抓等造成绝缘损坏等。上述情况都有可能造成电弧事故，因此绝不可以轻视。

灭弧的主要措施

灭弧的主要措施有机械性拉弧、窄缝灭弧和栅片灭弧三种。

①机械性拉弧。分断触点时，迅速增加电弧长度，使单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而熄弧，如图1所示。

②窄缝灭弧。依靠磁场的作用，将电弧驱入耐弧材料制成的窄缝中，以加快电弧的冷却，如图2所示。这种灭弧装置多用于交流接触器。

③栅片灭弧。分断触点时，产生的电弧在电动力的作用下被推入彼此绝缘的多组镀铜薄钢片（栅片）中，电弧被分割成多组串联的短弧。

图1 机械性拉弧

1-静触点；2-动触点

图2 窄缝灭弧装置