二、交流电弧过零后的物理过程 交流电弧电流过零时,由于电源停止供给能量,故电弧自然熄灭,这也是交 流电弧比直流电弧容易熄灭的原因。但是交流电弧过零自然熄灭后,还会重新燃 烧。所以怎样防止电弧重燃就是研究交流电弧的重点。哪些因素能使电弧重新点 燃,哪些因素抑制电弧重燃,就要分析一下交流电弧过零熄灭后,在弧隙间存在 着哪些物理过程。 1.介质强度恢复过程 交流电弧过零熄灭后,由于外部条件的变化,弧隙内消游离作用加强,使得 原来的导电状态要向绝缘介质状态转变,这就是介质强度恢复过程。这个过程的 快慢与许多因素有关,例如温度。散热情况、空间位置等。在靠近两极的区域, 由于金属材料的传热性好,所以此区域的温度要比弧柱区的温度低,故此处的介 质强度恢复要比弧柱区快。电流过零后,两电极改变极性,原来的阴极改变为新 的阳极,而原来的阳极改变为新的阴极。电场方向的改变,弧隙中剩余电子和离 子的运动方向也应随之改变。但是由于电子的质量远比正离子质量小得多,因而 电子的运动方向改变要远比正离子灵敏得多,形成电子很快向新阳极运动,而正 离子在此瞬间几乎停止在原地,来不及向新阴极运动。新的阴极此时还不能形成 强电场发射电子与热发射。因此,在新的阴极附近就存在一层没有电子而只有正 离子的空间,相当于形成了一薄层绝缘介质,如图13-7(b)所示。从电路的角度 来看,必需加一定的电压才能将此绝缘薄层击穿,电弧才会重燃,弧隙重新导电 这个击穿电压值称为弧隙的起始介质强度。这种在交流电流过零后弧隙形成一定 的介质恢复强度的现象,称为交流电弧的近阴极效应。 实验证明:近阴极效应所产生的起始介质强度与电极材料、温度,特别是所 通过的电流有关。其数值在40~250V之间。电流越大,其值越低。近阴极效应 是交流短弧熄弧的主要因素,是低压交流电器中主要熄弧方法 ⊕eee ⑥⊕⊕⊕田 geegee Oe⊙ e6⊕e 十 GGe④⊕⊕ 9ee⊙e eeo eG的⊕⊕ eeeeeee 图13-7近阴极效应 (a)电弧过零前带电粒子状况:(b)电弧过零后瞬间带电粒子状况二、交流电弧过零后的物理过程 交流电弧电流过零时，由于电源停止供给能量，故电弧自然熄灭，这也是交 流电弧比直流电弧容易熄灭的原因。但是交流电弧过零自然熄灭后，还会重新燃 烧。所以怎样防止电弧重燃就是研究交流电弧的重点。哪些因素能使电弧重新点 燃，哪些因素抑制电弧重燃，就要分析一下交流电弧过零熄灭后，在弧隙间存在 着哪些物理过程。 1．介质强度恢复过程 交流电弧过零熄灭后，由于外部条件的变化，弧隙内消游离作用加强，使得 原来的导电状态要向绝缘介质状态转变，这就是介质强度恢复过程。这个过程的 快慢与许多因素有关，例如温度。散热情况、空间位置等。在靠近两极的区域， 由于金属材料的传热性好，所以此区域的温度要比弧柱区的温度低，故此处的介 质强度恢复要比弧柱区快。电流过零后，两电极改变极性，原来的阴极改变为新 的阳极，而原来的阳极改变为新的阴极。电场方向的改变，弧隙中剩余电子和离 子的运动方向也应随之改变。但是由于电子的质量远比正离子质量小得多，因而 电子的运动方向改变要远比正离子灵敏得多，形成电子很快向新阳极运动，而正 离子在此瞬间几乎停止在原地，来不及向新阴极运动。新的阴极此时还不能形成 强电场发射电子与热发射。因此，在新的阴极附近就存在一层没有电子而只有正 离子的空间，相当于形成了一薄层绝缘介质，如图 13—7(b)所示。从电路的角度 来看，必需加一定的电压才能将此绝缘薄层击穿，电弧才会重燃，弧隙重新导电。 这个击穿电压值称为弧隙的起始介质强度。这种在交流电流过零后弧隙形成一定 的介质恢复强度的现象，称为交流电弧的近阴极效应。 实验证明：近阴极效应所产生的起始介质强度与电极材料、温度，特别是所 通过的电流有关。其数值在 40～250 V 之间。电流越大，其值越低。近阴极效应 是交流短弧熄弧的主要因素，是低压交流电器中主要熄弧方法。 图 13—7 近阴极效应 (a)电弧过零前带电粒子状况；(b)电弧过零后瞬间带电粒子状况