电弧熄灭的方法及原理探究

1.电弧熄灭的条件

去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。

2.去游离方式

（1）复合

正、负带电质点重新结合为中性质点。

电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，复合愈快。

（2）扩散

电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点的浓度减少。

电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越小，扩散就越强烈。

3.交流电弧的熄灭

电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周期两次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄灭。

4.开关电器中常用的灭弧方法

（1）速拉灭弧法 是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就是加速触头的分断速度。

（2）冷却灭弧法 利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。

（3）吹弧灭弧法 利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同时也使电弧冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。

①吹弧的方式（相对电弧方向）分纵吹和横吹，如图5-1-1a和b所示。

②按施加外力的性质来分，气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。

图5-1-2所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时，电动力吹弧使电弧加速拉长。

图5-1-1 吹弧方式

a）横吹 b）纵吹 1—电弧 2—触头

图5-1-3所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。

(www.xing528.com)

图5-1-2 利用本身电动力吹弧

图5-1-3 利用磁吹线圈吹弧

1—磁吹线圈 2—灭弧触头 3—电弧

（4）长弧切短灭弧法 如图5-1-4所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压（触头间）小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。

（5）粗弧分细灭弧法 将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面，降低电弧的温度，从而使带电质点的复合和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。

图5-1-4 钢灭弧栅（长弧切短）对电弧的作用

1—钢栅片 2—电弧 3—触头

（6）狭沟灭弧法 如图5-1-5所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。

（7）真空灭弧法 将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。

（8）六氟化硫（SF₆）灭弧法SF₆气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的3倍，而绝缘强度的恢复速度约比空气快100倍，可极大地提高开关的断流容量和减少灭弧所需时间。

注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指标之一。

5.对电气触头的基本要求

（1）满足正常负荷的发热要求 触头必须接触紧密良好，尽量减少或避免触头表面产生氧化层，以降低接触电阻。

图5-1-5 绝缘灭弧栅（狭沟灭弧）对电弧的作用

1—绝缘栅片 2—电弧 3—触头

（2）具有足够的机械强度 能够经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。

（3）具有足够的动稳定度和热稳定度 具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不至于因最大电动力作用而损坏。具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时所产生的热量不致使触头烧损或熔焊。

（4）具有足够的断流能力 在开断规定的最大负荷电流或最大短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。