技術(shù)中心
| 真空電弧相關(guān)知識(shí)介紹 |
| 發(fā)布時(shí)間：2014-12-23 瀏覽： 次 |
|
在真空環(huán)境中，氣體非常稀薄，殘存氣體的電離可忽略不記。一對(duì)帶電觸頭在這種高真空環(huán)境中的分離，便會(huì)產(chǎn)生真空電弧。 真空電鍍?cè)O(shè)備真空電弧是這樣產(chǎn)生的： 當(dāng)觸頭行將分離前，觸頭上原先施加的接觸壓力開(kāi)始減弱，動(dòng)靜觸頭間的接觸電阻開(kāi)始增大，由于負(fù)荷電流的作用，發(fā)熱量增加。 在觸頭剛要分離瞬間，動(dòng)靜觸頭之間僅靠幾個(gè)尖峰聯(lián)系著，此時(shí)負(fù)荷電流將密集收縮到這幾個(gè)尖峰橋上，接觸電阻急劇增大，同時(shí)電流密度又劇增，導(dǎo)致發(fā)熱溫度迅速提高，致令觸頭表面金屬產(chǎn)生蒸發(fā)，同時(shí)微小的觸頭距離下也會(huì)形成極高的電場(chǎng)強(qiáng)度，造成強(qiáng)烈的場(chǎng)致發(fā)射，間隙擊穿，繼而形成真空電弧。 真空電弧一旦形成，就會(huì)出現(xiàn)電流密度在104A/cm2以上的陰極斑點(diǎn)，使陰極表面局部區(qū)域的金屬不斷熔化和蒸發(fā)，以維持真空電弧。在電弧熄滅后，電極之間與電極周?chē)慕饘僬魵饷芏炔粩嘞陆抵钡搅悖匀换謴?fù)高真空狀態(tài)。 真空中的電弧有兩種形式，擴(kuò)散形電弧和收縮形電弧。 擴(kuò)散型真空電弧： 當(dāng)真空電弧電流不大時(shí)，陰極斑點(diǎn)將不停地運(yùn)動(dòng)，通常是由電極中心向邊緣運(yùn)動(dòng)。當(dāng)陰極斑點(diǎn)到達(dá)邊緣，等離子錐便彎曲，接著陰極斑點(diǎn)就突然熄滅，在電極中心又會(huì)繼續(xù)不斷地產(chǎn)生新的陰極斑點(diǎn)。 如果電流保持不變，陰極表面存在的陰極斑點(diǎn)數(shù)基本上維持不變。當(dāng)電弧電流增大或減小時(shí)，陰極斑點(diǎn)也隨之增加或減少。這種存在許多陰極斑點(diǎn)的真空電弧，隨著陰極斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)不斷地向四周擴(kuò)散，所以叫擴(kuò)散型真空電弧。 收縮型真空電弧： 若用銅作電極，當(dāng)電弧電流增加超過(guò)A時(shí)，電弧的外形將突然發(fā)生變化，陰極斑點(diǎn)不再向四周作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，而是相互吸引，結(jié)果所有的陰極斑點(diǎn)都聚集成一個(gè)斑點(diǎn)團(tuán)，陰極斑點(diǎn)團(tuán)的直徑可達(dá)1~2CM。 此時(shí)陽(yáng)極上出現(xiàn)了陽(yáng)極斑點(diǎn)，陰極表面和陽(yáng)極表面均有強(qiáng)烈的光柱，陰極光柱與陽(yáng)極光柱自由地向電極的四周擴(kuò)散成為數(shù)條連續(xù)的閃光，有時(shí)偶爾也與電極平行。 真空電弧一旦聚集，陰極斑點(diǎn)與陽(yáng)極斑點(diǎn)便不在移動(dòng)或以很緩慢的速度運(yùn)動(dòng)，陽(yáng)極和陰極表面被局部強(qiáng)烈加熱，導(dǎo)致嚴(yán)重熔化，這種真空電弧叫做收縮型真空電弧。 任何一種真空電弧對(duì)真空滅弧室的滅弧及其電氣壽命均有重大不良影響。 電弧或弧光放電的基本概念： 電弧或弧光放電是氣體放電的一種形式。 氣體放電在性質(zhì)上和外觀(guān)上是各種各樣的。在正常狀態(tài)下，氣體有良好的電氣絕緣性能。但當(dāng)在氣體間隙的兩端加上足夠大的電場(chǎng)時(shí)，就可以引起電流通過(guò)氣體。這種現(xiàn)象稱(chēng)為放電。 放電現(xiàn)象與氣體的種類(lèi)和壓力、電極的材料和幾何形狀、兩極間的距離以及加在間隙兩端的電壓等因素有關(guān)。 例如在正常狀態(tài)下，給氣體間隙兩端的電極加壓到一定程度時(shí)，普通空氣中電子在電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)，與氣體分子碰撞后產(chǎn)生較多的電子和離子，真空電鍍?cè)O(shè)備新生的電子和離子又同中性原子碰撞，產(chǎn)生更多的電子和離子，這時(shí)，氣體開(kāi)始發(fā)光，兩電極變?yōu)闊霟幔娏餮杆僭龃蟆＿@種性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為氣體間隙的擊穿，其所需的電壓稱(chēng)為擊穿電壓。 這時(shí)，由于電場(chǎng)的支持，放電并不停止，故稱(chēng)為自持放電。電弧則是氣體自持放電的一種形式。電弧具有電流密度大和陰極電位降低的特點(diǎn)。 真空間隙的電擊穿發(fā)生的因素： 真空擊穿是一個(gè)綜合的復(fù)雜的物理過(guò)程，主要因素有：真空度，電極材料，電極距離，壓力的影響，老練作用，開(kāi)斷電流的大小，操作條件的影響等。 真空間隙的電擊穿有兩方面因素：一是場(chǎng)發(fā)射，一是微粒撞擊。對(duì)于小間隙場(chǎng)致發(fā)射作用較大，大間隙中微粒撞擊可能性較多。 1)、場(chǎng)致發(fā)射--經(jīng)過(guò)機(jī)械磨光和洗凈的電極兩面，微觀(guān)上仍然存在凹凸不平，存在許多微米級(jí)的尖峰突出物，尖峰處的局部電場(chǎng)可能增加上百倍，會(huì)發(fā)射電子流。 如果電極表面有雜質(zhì)或氧化物存在，電極表面的逸出功會(huì)降低，場(chǎng)致發(fā)射更易產(chǎn)生。 尖峰發(fā)射的電子流雖不大，但因其面積小，電流密度卻很大，會(huì)使局部發(fā)熱，不僅電子發(fā)射增強(qiáng)，還可能產(chǎn)生蒸發(fā)、熔化，釋放出金屬蒸氣，金屬原子又與發(fā)射電子碰撞造成游離，出現(xiàn)擊穿。 2)、微粒撞擊--電極表面總是存在一些金屬微粒，微粒在電場(chǎng)作用下攜帶電荷離開(kāi)電極，加速撞擊對(duì)方電極，由動(dòng)能轉(zhuǎn)為熱能，引起局部加熱、汽化，釋放大量金屬蒸氣，形成金屬云，導(dǎo)致間隙擊穿。
推薦閱讀 |
  |