【漲知識】電弧的世界,你知道多少?

2021-03-01 電氣圈

說到電弧,大家應該不陌生,在你們眼中可能是這樣的……

雷雨季節划過天際的閃電

高壓試驗時的弧光

冬季脫衣服時的亮光

或者比卡丘的戰鬥武器

這些都是電弧的表現形式,那麼電弧到底是怎麼產生的呢?

電弧是由於電場過強,氣體發生電離而持續形成等離子體,使得電流通過了通常狀態下的絕緣介質(例如空氣)所產生的瞬間火花現象。從陰極表面發射出的電子在電場力的作用下高速向陽極運動,在運動過程中與中性質子相碰撞而使中性質子分裂為帶電離子和自由電子,從而形成通路。

電弧產生的四個過程:

過程一:強電場致電子放射

        觸頭在分開瞬間間隙很小,電路中的電壓幾乎都落在此空間中,其場強可達數億V/m。因此觸頭負極表面的大量自由電子在電場力的作用下進入到觸頭間隙中,形成電子云。

過程二:電子運動撞擊致空氣電離

        觸頭間隙中的自由電子在電場力的作用下向觸頭正極運動,經過一段路程後獲得足夠的動能。當自由電子撞擊空氣時,空氣被電離成正負離子,並且隨著時間的延續,觸頭間隙中的電離空氣越來越多。

過程三:熱電子發射致空氣溫度劇烈上升

        觸頭間被電離後的正空氣離子向觸頭陰極運動,撞擊觸頭陰極致使陰極溫度升高,進而使陰極上更多的自由電子逸出到觸頭間隙中並參與對空氣的電離撞擊,並使得觸頭間隙中的空氣溫度劇烈上升。

過程四:熱空氣高溫電離形成等離子態電弧氣體

        隨著空氣溫度劇烈上升超過3000攝氏度後,空氣分子的劇烈熱運動致使中性熱空氣分子被分解為正負離子形成等離子態的電弧氣體。這個過程又被稱為熱游離。

電弧的中心部分溫度很高,達到1萬攝氏度以上,且電弧是良導體,因此它對電器觸頭有很大的破壞作用,使斷開電路的時間延長,同時也容易燒毀絕緣材料,甚至造成人身傷害。

因此需要採取有效措施進行滅弧。常用的滅弧方法有:利用氣體或油熄滅電弧機械滅弧(通過機械裝置將電弧迅速拉長)磁吹滅弧利用滅弧柵使電弧降溫滅弧採用多斷口滅弧等。

既然電弧那麼可怕,難道只能讓人聞弧色變嗎?

當然不是!只要對電弧進行有效控制,它也能很好地服務我們的生產生活,1808年漢弗裡·戴維(Humphry Davy)發明了第一盞電弧燈(voltaic arc lamp)。此後,電弧便被利用在各行各業,電弧焊、汽車火花塞、燃氣灶點火裝置、電弧打火機……

躍活第五代電弧打火機就是電弧的一次創新應用,拿上它手感出眾,BIG滿滿!!

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