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拉弧和放电有什么区别?

  放电这个词汇其实是统称,它指的是在大气中开断电路时,如果电源电压超过12到20V,被开断电流大于0.25到1A,则触头间隙中奖产生一团温度极高、发出强光且能导电的近似圆柱形的气体,我们把这团气体叫做电弧。

  电弧被大范围的应用于焊接、冶炼等行业,还能够适用于光源。但在开关电器的触头之间产生电弧时,它会引起触头烧蚀,破坏绝缘能力,甚至造成开关电器的爆炸,影响到电力系统的稳定运行。所以,在开关电器中出现电弧后,要尽快灭弧。

  现在,我们把可调电源E的电压调高。由于受宇宙射线的影响,气体放电管内有极小部分的空气受到宇宙射线的轰击电离成正离子和负离子(电子),它们在电场的作用下,向两极运动。当电场强度极低时,这些离子甚至还到不了两极就湮没了。当电场强度增大后,离子终于到达两极,形成了电流,并且电压越高,电流就越大。这就是OA段曲线随着电流增大电压也增高的原因。

  我们继续调高电压。由于在一定的海拔高度,宇宙射线的数量平均值是一定的,因此电压虽然调高了,但电流变化却很小,AB段曲线十分陡峭。

  现在,电压已经足够高。在电极上,由于电极具有一定的温度,在电场的作用下,电子会逸出,并向阳极运动。电子在空间中会撞击中性气体粒子,使得气体粒子被电离为正负离子,这些离子也向两极运动。所以,此时的电离包括电极上的热发射和空间中的碰撞电离,使得电流开始增加,并超过了宇宙射线引起的离子电流。

  气体的击穿电压所在的C点左右,又叫做汤逊放电区,伟大科学家汤逊研究过这一段的放电特性。

  从C点往右,随着电源电压增高电流增大,而电气体放电管两端的电压实际上的意思就是弧隙电压越低。这是因为电流增大,弧隙气体中的电离度增加,气体的温度增加,气体的等效电阻下降,而且气体的等效电阻下降速率超过电流增加的速率,所以弧隙气体的电压是下降的。我们正真看到从C点往右,电流越大,电压就越低,气体的温度越高,由此呈现出负阻特性。

  在辉光放电的左半部,电子崩结构不明显,发光在整个气体放电管内均匀呈现。随着电流加大,弧隙电压越来越低,电离度增加,弧隙气体温度也增高,电子崩就此出现。有趣的是,发光都在电子崩的崩头附近。为何?因为前一个电子崩崩尾和下一个电子崩崩头的离子性质正好相反,复合过程在电子崩的崩头附近显得特别强烈,于是电子崩的崩头附近出现强光区。

  当日光灯用久了以后,灯管即将报废,此时管内的电流比较大,有可能会出现电子崩。从外观看,灯管上出现若干条光带,而且会缓慢移动,这就是电子崩。

  图5:直流电弧的特性曲线中,曲线就是电弧的伏安特性曲线,我们正真看到它们具有负阻特性。其中,H2的电弧弧长长于H1的弧长。

  我们首先把气体放电管的两端用导线短接,此时的电流最大,它的值就是E/R,并且电压几乎就等于零,这一点就是横坐标轴上的K点。我们再把导线断开,此时没有电弧,电流等于零,而电压就等于电源电动势E。在图5上就是纵坐标轴上的E点。我们把E点和K点连接起来,这条EK直线叫做电路的直流负载线。

  我们把电弧曲线导入。我们大家可以想到,电弧电流Ih既要满足直流负载线的要求,又要满足电弧伏安特性的要求,因此,电弧的工作点必然只存在于1点和2点。

  对于1点,当电流减小后,电弧温度会下降,因此电弧电压会上升。电弧电压上升后,电源的限流电阻R上的电压会减小,如此一来,电流必然会更加减小,并最终使得电流等于零,电弧熄灭;在1点,当电流增大后,电弧电压会下降,电阻R上的电压会上升,继而使得电流更加加大,电弧的工作点会不断地向右移动,来到2点。

  对于2点,情况正好反过来,电流加大后,系统会自动减小电流;当电流减小后,系统又自动增加电流。所以,2点是电弧的稳定工作点。

  如果我们期望让电弧熄灭,则可加大电阻R,直流负载线曲线脱离直流负载线,电弧熄灭;或者把电弧拉长,使得H1曲线曲线,也脱离了直流负载线,电弧也会熄灭。

  这篇帖子如同蜻蜓点水一般,把放电和电弧的联系及区别介绍一番,目的是给题主及其他阅读此帖的知友们建立起有关气体放电和电弧的初步知识。如果大家能或多或少地看懂一些,我将十分欣慰!