第3单元 电弧与电气触头的基本知识(第四节)

电弧及电气触头基本理论分析【摘要】本文对电弧及电气触头的基本理论进行了分析。

【关键词】电弧；电气触头；基本理论一、气体游离放电现象和电弧形成在电路中，断路器切断载流电路时，在触头之间常常会出现电弧，直到电弧熄灭后，电路才真正被切断。

触头间的电弧实际上是由于中性质点游离而引起的一种气体放电现象。

从电弧的形成过程来看，游离放电可分为四个阶段：1.强电场发射当触头刚分开时，虽然电压不一定很高，但触头间距离很小，因此产生很强的电场强度。

在强电场作用下，金属触头阳极表面的自由电子会被电场力拉出来，成为游离在触头空隙中的自由电子。

这种游离方式称为强电场发射，是电弧自由电子的一个来源。

2.热电发射这是弧腔中自由电子的又一来源。

在触头分开瞬间，由于触头间的压力迅速变小，接触电阻增大，电流流过时发热加剧，在电极上出现强烈的炽热点。

此外，孤隙中正离子被迅速吸向阴极，其能量被电极吸收，也使阴极表面温度升高。

当阴极表面达到一定高温时，便发射电子，使弧隙中的电子数目增加。

3.碰撞游离从阴极表面发射出来的自由电子，在电场力的作用下向阳极做加速运动。

它们在奔向阳极的途中碰撞介质的中性质点（原子或分子），使原中性质点碰撞游离为正离子和自由电子。

新产生的电子又和原有的电子一起以极高的速度向阳极运动，当它们和其他中性质点相碰撞时；又再一次发生碰撞游离。

碰撞游离连续进行的结果，触头间隙中便充满了电子和正离子。

在外加电压作用下，电子奔向阳极，正离子奔向阴极，产生电流，形成电弧。

4.热游离热游离是电弧得以维持燃烧的主要原因。

在电弧燃烧时，电弧表面湿度可达三千到四千摄氏度以上，孤心温度可达一万摄氏度以上。

处于高温下的介质分子和原子产生强烈的热运动，不断发生互相碰撞，游离出电子和正离子，称为热游离。

实际上，在间隙击穿产生电弧后，由于弧隙电导迅速增大，触头之间电压降减小，而触头的拉开距离却在增大，因此触头间的电场强度大大减小，强电场发射基本停止。

第3单元电弧与电气触头的基本知识（第四节）第3单元第四节电气触头的基本知识一、概述电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。

电气触头性能好坏就直接决定了开关电器的质量。

对电气触头的基本要求：1. 结构可靠；2. 接触电阻小而且稳定，即有良好的导电性能和接触性能；3. 通过规定电流时，发热稳定而且不超过允许值；4. 通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性；5. 开断规定的短路电流时，触头不被灼伤，不发生熔焊。

二、触头的接触电阻触头的表面加工状况、表面氧化程度、触头间的压力及接触情况等都会影响接触电阻值。

下面分析影响接触电阻的因素。

1. 触头间的压力触头接触面积的大小受施加压力的影响。

2. 触头材料及预防氧化的措施触头一般由铜、黄铜和青铜等材料制成，通常在触头表面镀上一层锡或铅锡合金。

三、触头的动稳定和热稳定当触头短时间内通过大电流时，如短路电流、电动机的起动电流等，所产生的热效应和电动力具有冲击特性，对触头能否正常工作造成很大威胁。

可能带来诸如触头熔焊和短时过热、触头接触压力下降、关合时触头弹跳等不良后果。

因此，开关电器必须采取有效措施，保证在通过短路电流时有足够的动稳定和热稳定。

四、触头的分类极其结构（一）按接触面的形式分类1. 点接触点接触是指两个触头间的接触面为点接触的触头，如球面和平面接触、两个球面接触等。

2. 线接触线接触是指两个触头的接触面为线接触的触头，如柱面与平面接触，或两个圆柱面间的接触等都属于线接触，线接触形式的触头简称线触头。

线触头的压力强度较大。

3. 面接触面接触是指两个平面或两个曲面的接触。

在受到较大压力时，接触点数和实际接触面积仍比较小，所以，为保证触头的动稳定，减小接触电阻，就必须对触头施加更大的压力。

（二）按结构形式分类1. 固定触头固定触头是指连接导体之间不能相对移动的触头，如母线间，母线与电器引出端头连接等。