电弧产生及维持机理剖析

电弧实际上是气体微观粒子在某些诱导因素的作用下，发生强烈的游离，产生很多带电质点，使该气体由绝缘状态变为导通状态的过程。电弧之所以成为导电通道，是因为电弧内存在很多带电粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。

总的来说，电弧的形成可概括为以下三点。

1.自由电子的产生

触头断开的瞬间，阴极通过热电子发射或强电场发射，产生数目不多的自由电子。触头刚刚分开时，触头间的压力和面积会不断减小，使接触电阻迅速增大，剧烈发热。高温使电子获得动能，可能被发射出来，成为自由电子，这种现象称为热电子发射。另外，触头分离时，因为触头间隙很小，会形成强度很高的电场，当电场强度超过30V/m时，阴极触头表面附近的电子就有可能在该电场的作用下被拉出来，成为自由电子。

2.碰撞游离形成电弧

从阴极触头表面发射出来的自由电子在电场力的作用下做加速运动。在运动过程中，自由电子会不断与触头间隙中的气体粒子撞击，如果电场足够强，自由电子的动能就会足够大，碰撞时就有可能将中性原子外层轨道上的电子撞击出来，成为新的自由电子，失去自由电子的粒子带正电，称为正离子。此过程称为碰撞游离。新的自由电子又在电场中做加速运动，去碰撞另外的中性粒子，产生新的碰撞游离过程。由此可见，碰撞游离会不断进行和加剧，带电质点会大量增加，雪崩式地进行着，发展成为“电子崩”，在极短促的时间内，大量的自由电子和正离子出现，在触头间隙形成电弧。碰撞游离过程如图2－2所示。

图2－2　碰撞游离过程(www.xing528.com)

3.热游离维持电弧

触头间隙在发生碰撞游离后便形成电弧，产生高温。当温度升高时，气体中粒子的运动速度也会增大，这可能使原子外层轨道的电子脱离原子核的束缚力（吸引力）成为自由电子，这种游离方式称为热游离。气体温度越高，粒子运动速度越大，热游离的可能性也就越大，从而供维持电弧稳定燃烧。

综上所述，由于热电子发射或强电场发射在触头间隙中产生少量自由电子，这些自由电子与中性分子发生碰撞游离并产生大量带电粒子，从而形成气体导电，即产生电弧。电弧一旦产生，将由热游离作用来维持电弧燃烧。

电弧的形成过程

电弧的形成过程可扫码观看。