一 什么是電弧
在電路中的熔斷器熔斷時，當電壓和電流達到一定值時，熔斷體剛剛熔化斷開，剛剛分開的熔斷體之間就會產生拉弧，這就是電弧。它是由于電場過強，氣體產生了離子化，使得電流通過了通常狀態下是絕緣的介質。利用電弧可以有很多用途，如電焊，煉鋼廠的電弧爐等。但如果在非控制狀態下產生的電弧就會對輸電，配電及電子設備造成損害。所以我們必須了解和控制電弧。
二 電弧的組成
2.1 弧柱區
弧柱區呈電中性，它是由分子、原子、受激的原子、正離子、負離子及電子所組成，其中帶正電荷的離子與帶負電荷的離子幾乎相等，所以又稱為等離子體。帶電的粒子在等離子體定向移動，基本上不消耗能量，所以才能夠在低電壓條件下，傳輸大電流。傳輸電流的主要帶電粒子是電子，大約占帶電粒子總數的99.9%，其余為正離子。 因為陰極區和陽極區的長度極短，所以可以認為弧柱區長度為電弧長度。弧柱區的電場強度較低，通常只有5～10V/cm。
2.2 陰極區
陰極被認為是電子之源。它向弧柱提供99.9%的帶電粒子（電子）。陰極發射電子的能力，對電弧穩定性影響極大。陰極區的長度為10-5～10-6cm，如果陰極壓降為10V，則陰極區的電場強度為106～107V/cm。
2.3 陽極區
陽極區主要是接受電子，但還應向弧柱提供0.1%的帶電粒子（正離子）。通常陽極區的長度為10-2～10-3cm，則陽極區的電場強度為103～104V/cm。由于陽極材料和焊接電流對陽極區壓降影響很大，它可以在0～10V之間變化。例如當電流密度較大，陽極溫度很高，使陽極材料發生蒸發時，陽極壓降將降低，甚至到0V。
三 電弧的特征
3.1 維持電弧穩定燃燒的電弧電壓很低，在大氣中1cm的直流電弧弧柱的電壓只有10～50V。
3.2 在電弧中能通過很大電流，可從幾安～幾千安。
3.3 電弧具有很高的溫度，弧柱溫度是不均勻的，中心溫度最高，可達到6000-10000度，而遠離中心則溫度降低。
3.4 電弧能發出很強的光。電弧的光輻射波長為（1.7～50）×10-7m。它包括紅外線，可見光和紫外線3個部分
四 電弧的分類
4.1按電流種類可分為：交流電弧、直流電弧和脈沖電弧。
4.2按電弧的狀態可分為：自由電弧和壓縮電弧（如等離子弧）。
4.3按電極材料可分為：熔化極電弧和不熔化極電弧。
五 電弧的危害
5.1 電弧的存在延長了開關電器開斷故障電路時間，加重了電力系統短路的概率。
5.2 電弧產生的高溫，將觸頭表面熔化和蒸發，燒壞絕緣材料。對充油電氣設備還可能引起著火，爆炸等危險。
5.3 由于電弧在電動力、熱力的作用下能移動。很容易造成飛弧短路和傷人，引起事故擴大。
六 滅弧的原理
6.1 電弧溫度
電弧是由熱游離維持的，降低電弧的溫度就可以減弱熱游離，減少新的帶電離子產生。同時也減小了帶電質點的運動速度，加強了復合作用。通過快速拉長電弧，用氣體或油吹動電弧，或使電弧與固體介質表面接觸，都可以降低電弧溫度。
6.2 介質的特性
電弧燃燒時所在的介質的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強度。包括導熱系數、熱容量、熱游離溫度、介電強度等。
6.3氣體介質的壓力
氣體介質的壓力對電弧去游離的影響很大。因為，氣體的壓力越大，電弧中質點的濃度就越大，質點間的距離就越小，復合作用就越強，電弧就越容易熄滅。在高真空環境中，由于發生碰撞的幾率減小，抑制了碰撞游離，而擴散作用卻很強。
6.4觸頭材料
觸頭材料也影響去游離的過程。觸頭采用高熔點，導熱好和熱容量大的耐高溫金屬時，減少了熱電子發射和電弧中金屬蒸汽，有利于電弧熄滅。
七 滅弧的方法
7.1 利用介質滅弧
弧隙的去游離在很大程度上，取決于電弧周圍滅弧介質的特性。六氟化硫氣體是很好的滅弧介質，其電負性很強，能迅速吸附電子而形成穩定的負離子，有利于復合去游離，其滅弧能力比空氣約強100倍；真空(壓強在0.013Pa以下)也是很好的滅弧介質，因真空中的中性質點很少，不易于發生碰撞游離，且真空有利于擴散去游離，其滅弧能力比空氣約強15倍。
7.2 利用氣體或油吹動電弧
吹弧使弧隙帶電質點擴散和冷卻復合。在高壓斷路器中利用各種滅弧室結構形式，使氣體或油產生巨大的壓力并有力地吹向弧隙。吹弧方式主要有縱吹與橫吹兩種。縱吹是吹動方向與電弧平行，它促使電弧變細；橫吹是吹動方向與電弧垂直，它把電弧拉長并切斷。
7.3采用特殊的金屬材料作滅弧觸頭
采用熔點高、導熱系數和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭材料，可減少熱電子發射和電弧中的金屬蒸氣，得到抑制游離的作用；同時采用的觸頭材料還要求有較高的抗電弧、抗熔焊能力。常用觸頭材料有銅鎢合金、銀鎢合金等。
7.4 電磁吹弧
電弧在電磁力作用下產生運動的現象，叫電磁吹弧。由于電弧在周圍介質中運動，它起著與氣吹的同樣效果，從而達到熄弧的目的。這種滅弧的方法在低壓開關電器中應用得更為廣泛。
7.5 使電弧在固體介質的狹縫中運動
此種滅弧的方式又叫狹縫滅弧。由于電弧在介質的狹縫中運動，一方面受到冷卻，加強了去游離作用；另一方面電弧被拉長，弧徑被壓小，弧
電阻增大，促使電弧熄滅。
7.6 將長弧分隔成短弧
當電弧經過與其垂直的一排金屬柵片時，長電弧被分割成若干段短弧；而短電弧的電壓降主要降落在陰、陽極區內，如果柵片的數目足夠多，使各段維持電弧燃燒所需的最低電壓降的總和大于外加電壓時，電弧就自行熄滅。另外，在交流電流過零后，由于近陰極效應，每段弧隙介質強度驟增到150～250V，采用多段弧隙串聯，可獲得較高的介質強度，使電弧在過零熄滅后不再重燃。
7.7 采用多斷口滅弧
高壓斷路器每相由兩個或多個斷口串聯，使得每一斷口承受的電壓降低，相當于觸頭分斷速度成倍地提高，使電弧迅速拉長，對滅弧有利。
7.8 提高斷路器觸頭的分離速度
提高了拉長電弧的速度，有利于電弧冷卻復合和擴散。
公安備案號32010402000033
