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電弧放電（專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)）

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電弧放電

專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)

電弧放電是專(zhuān)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，維持導電的現象。激發(fā)試樣產(chǎn)生光譜。電弧放電主要發(fā)射原子譜線(xiàn)，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(lèi)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(guān)現象	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)（每秒可達幾百米），拉長(cháng)、卷曲形成十分復雜的形狀。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）電弧有良好的導電性能、具有很高的電導：

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

游離作用：

當開(kāi)關(guān)工作時(shí)，介質(zhì)會(huì )由絕緣狀態(tài)變成導電狀態(tài)。介質(zhì)的放電現象是由于電場(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、負離子的結果。這種現象我們稱(chēng)為游離作用。在介質(zhì)中產(chǎn)生的游離作用達到一定程度時(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(zhù)的外觀(guān)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(cháng)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，每平方厘米可達幾千安，極斑上的電流密度更高。電力系統中的電磁暫態(tài)現象主要是由各種開(kāi)關(guān)裝置在操作過(guò)程中的電弧放電現象所引起，隨著(zhù)輸電電壓等級的提高，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，多次連續在同一處放電而形成，它是穩定的放電過(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(xiàn)為正值（即隨著(zhù)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(xiàn)為負值（即隨著(zhù)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。

劃分區域

電弧放電可分為 3個(gè)區域：陰極區、弧柱和陽(yáng)極區。其導電的機理是：陰極依靠場(chǎng)致電子發(fā)射和熱電子發(fā)射效應發(fā)射電子；弧柱依靠其中粒子熱運動(dòng)相互碰撞產(chǎn)生自由電子及正離子，呈現導電性，這種電離過(guò)程稱(chēng)為熱電離；陽(yáng)極起收集電子等作用，對電弧過(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 )因復合而成為中性粒子或擴散到弧柱外，這一現象稱(chēng)為去電離。在穩定電弧放電中，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、對流和傳導三種途徑。改變散熱條件可使電弧參數改變，并影響放電的穩定性。

分類(lèi)介紹

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

根據電弧所處的介質(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)。在這些應用中，都需使電弧穩定放電。

滅弧室介紹

在電力系統中，開(kāi)關(guān)分斷電路時(shí)會(huì )出現電弧放電。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)分斷100千伏5安電路時(shí)，電弧長(cháng)度超過(guò)7米。電流再大，電弧長(cháng)度可達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使電弧熄滅，為此，專(zhuān)門(mén)設計出各種各樣的滅弧室。滅弧室的基本類(lèi)型有：①采用六氟化硫、真空和油等介質(zhì)；②采用氣吹、磁吹等方式快速從電弧中導出能量；③迅速拉長(cháng)電弧等。

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