电弧的形成及其危害

一、电弧的形成电弧当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10—20伏，电流不小于80~100mA，电器的触头间便会产生电弧。因此，在了解开关电器的结构和工作情况之前，首先来看看其是如何产生和熄灭的。电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高(E=U/d)。当电场强度超过3×10^6V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为：强电场发射。从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度v足够高，电子的动能A=1/2mv^2足够大，就可能从中性质子中打出电子，形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导；在外加电压下，介质被击穿而产生电弧，电路再次被导通。触头间电弧燃烧的间隙称为弧隙。电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射，形成热电场发射。同时在高温的作用下(电弧中心部分维持的温度可达10000℃以上)，气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将被游离而形成电子和正离子，这种现象称为热游离。随着触头分开的距离增大，触头间的电场强度E逐渐减小，这时电弧的燃烧主要是依靠热游离维持的。在开关电器的触头间，发生游离过程的同时，还发生着使带电质点减少的去游离过程二、电弧的危害灭弧装置就是为了防止由于触点断开时产生的电弧火花造成不必要的损失而设置的。在一此大电流电路上，触头或开关的通断都会产生电弧火花，可能会造成以下危害：1、烧伤触点触头等，久而久之使电路接触不良，造成电路的损坏。2、可能对人的眼、皮肤等造成电弧灼伤，对人体造成不可臆测的危害。3、在一些对电弧火花敏感的地方，如煤气厂或充置可燃性气体的地方，一丁点的电弧火花都可能引起爆炸等。4、电弧火花可能随着电路对一些电子产品（如集成电路）造成击穿损坏等。所以为了安全起见，在有大电流可能引起的触点触头等地方都要加装一个金属盒来屏蔽电弧火花的产生，在交流接触器最为常见。