当开关电器用以开断高压有载电路时,在其断开的两个触头之间将会产生电弧。这是因为触头刚刚分开以后,触头间有电压存在,形成电场,而且加到触头间的电压越高,触头间距越小,其电场强度就越大,触头表面的电子在很强的电场力的作用下被拉出来,并以很快的速度向阳极运动(这个过程叫作高电场发射)。这些高速运动的电子沿路又撞击触头间绝缘介质的分子或原子,当碰撞的动能足够大时,就会使这些原子或分子中的某些电子摆脱原子核对它们的束缚而成为自由电子。这就使一个原来中性的分子或原子变成一个带负电的电子和一个带正电的离子,这个过程叫作碰撞游离。由碰撞游离所产生的自由电子,在电场力的作用下,也以很快的速度向阳极运动,继续参与碰撞游离。这样不断循环下去,其结果是触头间的电子和正离子逐渐增多,即触头间的导电性能越来越好,最后形成电弧导电通道。由此可见,碰撞游离是电弧发生的主要原因,而触头间的强电场则是电弧发生的必要条件。
在发生上述过程的同时,电弧电流所产生的热量使电弧温度很高,可达6 000 ℃~7 000 ℃,有时高达10 000 ℃以上,在此高温下触头间介质中的原子或分子的热运动加剧,互相激烈地碰撞着,使原来不带电的分子或原子游离成为自由电子和正离子,这种游离称为热游离。热游离加速了电弧通道中带电质点的增多,加剧了电弧的燃烧,成为电弧导电和燃烧的主要原因。另外,当大电流触头刚刚切断分开的时候,由于触头间压力和接触面面积的减小,触头的接触电阻迅速增大,使电极表面出现强烈的炽热斑点,受热运动的激励,有电子从这些炽热斑点伸向周围空间进行发射,这种现象叫作热电发射。热电发射也会使电弧通道中的带电质点增多,从而加剧电弧的燃烧。
总之,上述高电场发射和热电发射所产生的自由电子,在电场的作用下奔向阳极,在途中又参与碰撞游离以及发生热游离。无论哪一种现象,都会使触头间带电质点增多,这种形成带电质点的过程统称为游离。触头间在外电压作用下使介质游离而维持电弧燃烧,此时电路中仍有电流通过。(www.daowen.com)
触头在接通过程中也会产生电弧,这是当动、静触头足够靠近时,由于高电场的作用在触头间发生的预击穿现象。
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