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電弧放電（專業(yè)術(shù)語(yǔ)）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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電弧放電

專業(yè)術(shù)語(yǔ)

電弧放電是專業(yè)術(shù)語(yǔ)，拼音為diàn hú fàng diàn，兩個(gè)電極在一定電壓下由氣態(tài)帶電粒子，如電子或離子，維持導(dǎo)電的現(xiàn)象。激發(fā)試樣產(chǎn)生光譜。電弧放電主要發(fā)射原子譜線，是發(fā)射光譜分析常用的激發(fā)光源。

基本信息

中文名	電弧放電
外文名	Arc discharge
定義	自持放電
類型	直流電弧放電和交流電弧放電
形成條件	擊穿媒介和電位差
電弧	是一種常見(jiàn)的熱等離子體
外觀現(xiàn)象	明亮的弧光柱和電極斑點(diǎn)

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特征介紹

電弧是一束高溫電離氣體，在外力作用下，如氣流，外界磁場(chǎng)甚至電弧本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下會(huì)迅速移動(dòng)（每秒可達(dá)幾百米），拉長(zhǎng)、卷曲形成十分復(fù)雜的形狀。電弧在電極上的孳生點(diǎn)也會(huì)快速移動(dòng)或跳動(dòng)。直流電弧要比交流電弧難以熄滅。電弧的形成是由于介質(zhì)的游離而發(fā)生的。

電弧的特點(diǎn)是：

（1）起弧電壓、電流數(shù)值低

（2）電弧能量集中，溫度很高

（3）電弧是一束質(zhì)量很輕的游離態(tài)氣體，在外力作用下，很易彎曲、變形。

（4）電弧有良好的導(dǎo)電性能、具有很高的電導(dǎo)：

（5）電弧有陰極區(qū)（包括陰極斑點(diǎn)）、弧柱區(qū)（包括弧柱、弧焰）、陽(yáng)極區(qū)（包括陽(yáng)極斑點(diǎn)）三部分組成。

游離作用：

當(dāng)開(kāi)關(guān)工作時(shí)，介質(zhì)會(huì)由絕緣狀態(tài)變成導(dǎo)電狀態(tài)。介質(zhì)的放電現(xiàn)象是由于電場(chǎng)、熱、光的作用下，介質(zhì)里的中性質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生自由電子、正、負(fù)離子的結(jié)果。這種現(xiàn)象我們稱為游離作用。在介質(zhì)中產(chǎn)生的游離作用達(dá)到一定程度時(shí)，介質(zhì)將被擊穿，而產(chǎn)生電弧放電。

放電特點(diǎn)：

電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光柱和電極斑點(diǎn)。電弧的重要特點(diǎn)是電流增大時(shí)，極間電壓下降，弧柱電位梯度也低，每厘米長(zhǎng)電弧電壓降通常不過(guò)幾百伏，有時(shí)在1伏以下。弧柱的電流密度很高，每平方厘米可達(dá)幾千安，極斑上的電流密度更高。電力系統(tǒng)中的電磁暫態(tài)現(xiàn)象主要是由各種開(kāi)關(guān)裝置在操作過(guò)程中的電弧放電現(xiàn)象所引起，隨著輸電電壓等級(jí)的提高，開(kāi)關(guān)電弧放電所引起的電磁暫態(tài)問(wèn)題更加突出。

區(qū)別介紹

電弧放電是由于電極間消電離不充分，放電點(diǎn)不分散，多次連續(xù)在同一處放電而形成，它是穩(wěn)定的放電過(guò)程，放電時(shí)，爆炸力小，蝕除量低。而火花放電是非穩(wěn)定的放電過(guò)程，具有明顯的脈沖特性，放電時(shí)爆炸力大，蝕除量高。

電弧放電的伏安特性曲線為正值（即隨著極間電壓的減小，通過(guò)介質(zhì)的電流減小），而火花放電的伏安特性曲線為負(fù)值（即隨著極間電壓的減小，通過(guò)介質(zhì)的電流卻增加）。

電弧放電通道形狀顯圓錐形，陽(yáng)極與陰極斑點(diǎn)大小不同，陽(yáng)極斑點(diǎn)小，而陰極斑點(diǎn)大，因此，其電流密度也不相同，陽(yáng)極的電流密度約為2800 A/ cm2 ，陰極電流密度為300 A/ cm2。

火花放電通常為鼓形陽(yáng)極與陰極斑點(diǎn)大小相等。因此兩極上的電流密度相同而且很高，可達(dá)105～106 A/ cm2

電弧放電通道和電極上的溫度約為7000～8000℃，而火花放電通道和電極上的溫度約為10000～12000℃。

電弧放電的擊穿電壓低，而火花放電的擊穿電壓高。

電弧放電中蝕除量較低，而陰極腐蝕比陽(yáng)極多，而在電火花放電中，大多數(shù)情況下是陽(yáng)極腐蝕比陰極多，為此，電火花加工時(shí)工件接脈沖電源正極。

劃分區(qū)域

電弧放電可分為 3個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱和陽(yáng)極區(qū)。其導(dǎo)電的機(jī)理是：陰極依靠場(chǎng)致電子發(fā)射和熱電子發(fā)射效應(yīng)發(fā)射電子；弧柱依靠其中粒子熱運(yùn)動(dòng)相互碰撞產(chǎn)生自由電子及正離子，呈現(xiàn)導(dǎo)電性，這種電離過(guò)程稱為熱電離；陽(yáng)極起收集電子等作用，對(duì)電弧過(guò)程影響常較小。在弧柱中，與熱電離作用相反，電子與正離子會(huì)因復(fù)合而成為中性粒子或擴(kuò)散到弧柱外，這一現(xiàn)象稱為去電離。在穩(wěn)定電弧放電中，電離速度與去電離速度相同，形成電離平衡。此時(shí)弧柱中的平衡狀態(tài)可用薩哈公式描述。

能量平衡

能量平衡是描述電弧放電現(xiàn)象的又一重要定律。能量的產(chǎn)生是電弧的焦耳熱，能量的發(fā)散則通過(guò)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)三種途徑。改變散熱條件可使電弧參數(shù)改變，并影響放電的穩(wěn)定性。

分類介紹

電弧通常可分為長(zhǎng)弧和短弧兩類。長(zhǎng)弧中弧柱起重要作用。短弧長(zhǎng)度在幾毫米以下，陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)起主要作用。

根據(jù)電弧所處的介質(zhì)不同又分為氣中電弧和真空電弧兩種。液體(油或水)中的電弧實(shí)際在氣泡中放電，也屬于氣中電弧。真空電弧實(shí)際是在稀薄的電極材料蒸氣中放電。這二種電弧的特性有較大差別。

應(yīng)用介紹

電弧放電可用于焊接、冶煉、照明、噴涂等。這些場(chǎng)合主要是利用電弧的高溫、高能量密度、易控制等特點(diǎn)。在這些應(yīng)用中，都需使電弧穩(wěn)定放電。

滅弧室介紹

在電力系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯娐窌r(shí)會(huì)出現(xiàn)電弧放電。由于電弧弧柱的電位梯度小，如大氣中幾百安以上電弧電位梯度只有15伏/厘米左右。在大氣中開(kāi)關(guān)分?jǐn)?00千伏5安電路時(shí)，電弧長(zhǎng)度超過(guò)7米。電流再大，電弧長(zhǎng)度可達(dá)30米。因此要求高壓開(kāi)關(guān)能夠迅速地在很小的封閉容器內(nèi)使電弧熄滅，為此，專門設(shè)計(jì)出各種各樣的滅弧室。滅弧室的基本類型有：①采用六氟化硫、真空和油等介質(zhì)；②采用氣吹、磁吹等方式快速?gòu)碾娀≈袑?dǎo)出能量；③迅速拉長(zhǎng)電弧等。

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