电流过零后金属液滴分布及其作用研究

如果在电流过零前的燃弧期间电弧的烧蚀过于强烈，导致触头表面的温度过高，则即使在电流过零后触头表面仍可能处于熔化的状态。金属原子从熔化的触头表面逸出形成金属蒸气，还有一部分触头材料被直接喷射到弧隙中，形成熔融态的液态金属液滴，直到最后重新凝结到触头表面或者屏蔽筒。

如果开断电流幅值继续增大，阳极更加活跃，可能向弧隙间喷溅出更多的金属液滴。通过对弧隙粒子运动的观测可以发现，这一喷溅过程将持续数毫秒。图5-3呈现了开断一个峰值10.9kA的电流1.4ms后，弧隙间的直径大于30μm的液滴的分布状态。触头材料为Cu。

弧隙间灼热的金属液滴冷却的唯一过程就是热电离，并且蒸发出金属蒸气。电弧在扩散态的情况下，金属蒸气主要来自于液滴的蒸发。在电场作用下，金属液滴的出现将很可能降低弧后触头间隙的击穿电压。Rowe认为从表面喷溅出的金属液滴是一种特殊的微粒，在介质恢复初期这些微粒随着正离子一起向弧后阴极移动，但速度要明显低于正离子。弧后当带电微粒到达阴极时，由于带电粒子在阴极局部造成的电场强度极大，在恢复电压很低的情况下就造成了击穿。

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图5-3 电流过零1.4ms后触头间隙金属液滴分布

但是需要指出的是，对于金属液滴的作用，研究者之间存在分歧。Schade和Dullni等人研究发现在开断大电流过程中出现喷溅的金属液滴时，间隙却常常没有发生击穿，弧后电场仅仅改变了喷溅金属液滴的运动方向。所以他们认为液滴并不是最主要影响大电流开断性能的因素。