電弧熄滅的物理過程
當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時是處在熱動平衡狀態(tài)，此時不可能有電子和離子的積累。這說明電弧中氣體游離現(xiàn)象的同時還存在一個相反的過程，我們稱之為消游離。消游離就是正、負帶電粒子中和而變成中性粒子的過程。消游離的方式分兩類：復(fù)合和擴散。
1．復(fù)合
帶異性電荷的粒子相遇后相互作用中和而變成中性粒子稱為復(fù)合。復(fù)合按其作用的地點不同可分為：
(1)表面復(fù)合：帶正、負電荷的粒子附在金屬或絕緣材料表面上，相互吸引而中和電荷，變成中性粒子。
(2)空間復(fù)合：帶正、負電荷的粒子在放電間隙中相互吸引而中和電荷，變成中性粒子。自由電子與正離子相遇，相互吸引而中和電荷而變成中性粒子，稱為直接復(fù)合。由于自由電子的運動速度比正離子大得多，所以直接復(fù)合的機率很小。往往自由電子粘合在中性粒子上，再與正離子相遇而復(fù)合，中和電荷形成兩個中性粒子。這種過程稱間接復(fù)合。因為正、負離子的運動速度相當(dāng)，間接復(fù)合的機率大，約為直接復(fù)合的上千倍。自由電子粘合在中性粒子上形成負離子的強弱與氣體的種類和純凈度有關(guān)。氟原子及其化合物sf6分子與自由電子的粘合作用很強，所以稱為負電性氣體。sf6的復(fù)合能力很強，是比較理想的消游離絕緣介質(zhì)。現(xiàn)已應(yīng)用在高壓斷路器中。
顯而易見，帶電粒子運動速度是直接影響復(fù)合作用大小的重要因素。降低溫度、減小電場強度可使粒子運動速度減小，易于復(fù)合；帶電粒子濃度增大時，復(fù)合機會增多，復(fù)合作用也可以加強，在電弧電流不變的條件下，設(shè)法縮小電弧直徑，則粒子濃度可增大；此外，加入大量的新鮮氣體分子，也可增強復(fù)合作用。
復(fù)合過程總是伴隨著能量的釋放。釋放出來的能量成為加熱電極、絕緣物及氣體的熱源，同時也向四周散發(fā)。
2．?dāng)U散
帶電粒子從電弧區(qū)轉(zhuǎn)移到周圍介質(zhì)中去的現(xiàn)象稱為擴散。電弧是一個電子和離子高度密集的空間，同時其中溫度很高。它和氣體分子一樣，有均勻地分布在容積中的傾向，這樣電子便從弧隙中向四周擴散，擴散出來的電子（或離子）因冷卻互相結(jié)合而成為中性分子，這種過程的進行不在電弧的內(nèi)部，而在電弧的表面空間進行。
擴散的方向一般為從高溫、高濃度區(qū)向低溫、低濃度區(qū)。擴散使電弧中的帶電粒子減少。擴散出來的帶電粒子因冷卻很容易相互結(jié)合，中和電荷而形成中性粒子。擴散速度與電弧內(nèi)外濃度差、溫度差成正比。電弧直徑愈小，弧區(qū)中帶電粒子濃度愈大；電弧與周圍介質(zhì)溫差愈大，擴散速度均愈大。因此，加速電弧的冷卻是提高擴散作用的有效方法。
綜上所述，電弧中存在著游離和消游離兩方面的作用。當(dāng)游離作用占優(yōu)勢時電弧就會產(chǎn)生和擴大；當(dāng)消游離作用占優(yōu)勢時，電弧就趨于熄滅；當(dāng)游離作用和消游離作用處于均衡狀態(tài)時，則弧隙中保持一D數(shù)量的電子流而處于穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。游離與消游離作用與許多物理因素有關(guān)，如電場強度、溫度、濃度、氣體壓力等。那么，我們可以根據(jù)這些物理因素的變化影響情況，找出一些切實可行的方法，減小游離，增加消游離，使觸頭斷開電路時產(chǎn)生的電弧盡快地熄滅。
1．復(fù)合
帶異性電荷的粒子相遇后相互作用中和而變成中性粒子稱為復(fù)合。復(fù)合按其作用的地點不同可分為：
(1)表面復(fù)合：帶正、負電荷的粒子附在金屬或絕緣材料表面上，相互吸引而中和電荷，變成中性粒子。
(2)空間復(fù)合：帶正、負電荷的粒子在放電間隙中相互吸引而中和電荷，變成中性粒子。自由電子與正離子相遇，相互吸引而中和電荷而變成中性粒子，稱為直接復(fù)合。由于自由電子的運動速度比正離子大得多，所以直接復(fù)合的機率很小。往往自由電子粘合在中性粒子上，再與正離子相遇而復(fù)合，中和電荷形成兩個中性粒子。這種過程稱間接復(fù)合。因為正、負離子的運動速度相當(dāng)，間接復(fù)合的機率大，約為直接復(fù)合的上千倍。自由電子粘合在中性粒子上形成負離子的強弱與氣體的種類和純凈度有關(guān)。氟原子及其化合物sf6分子與自由電子的粘合作用很強，所以稱為負電性氣體。sf6的復(fù)合能力很強，是比較理想的消游離絕緣介質(zhì)。現(xiàn)已應(yīng)用在高壓斷路器中。
顯而易見，帶電粒子運動速度是直接影響復(fù)合作用大小的重要因素。降低溫度、減小電場強度可使粒子運動速度減小，易于復(fù)合；帶電粒子濃度增大時，復(fù)合機會增多，復(fù)合作用也可以加強，在電弧電流不變的條件下，設(shè)法縮小電弧直徑，則粒子濃度可增大；此外，加入大量的新鮮氣體分子，也可增強復(fù)合作用。
復(fù)合過程總是伴隨著能量的釋放。釋放出來的能量成為加熱電極、絕緣物及氣體的熱源，同時也向四周散發(fā)。
2．?dāng)U散
帶電粒子從電弧區(qū)轉(zhuǎn)移到周圍介質(zhì)中去的現(xiàn)象稱為擴散。電弧是一個電子和離子高度密集的空間，同時其中溫度很高。它和氣體分子一樣，有均勻地分布在容積中的傾向，這樣電子便從弧隙中向四周擴散，擴散出來的電子（或離子）因冷卻互相結(jié)合而成為中性分子，這種過程的進行不在電弧的內(nèi)部，而在電弧的表面空間進行。
擴散的方向一般為從高溫、高濃度區(qū)向低溫、低濃度區(qū)。擴散使電弧中的帶電粒子減少。擴散出來的帶電粒子因冷卻很容易相互結(jié)合，中和電荷而形成中性粒子。擴散速度與電弧內(nèi)外濃度差、溫度差成正比。電弧直徑愈小，弧區(qū)中帶電粒子濃度愈大；電弧與周圍介質(zhì)溫差愈大，擴散速度均愈大。因此，加速電弧的冷卻是提高擴散作用的有效方法。
綜上所述，電弧中存在著游離和消游離兩方面的作用。當(dāng)游離作用占優(yōu)勢時電弧就會產(chǎn)生和擴大；當(dāng)消游離作用占優(yōu)勢時，電弧就趨于熄滅；當(dāng)游離作用和消游離作用處于均衡狀態(tài)時，則弧隙中保持一D數(shù)量的電子流而處于穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。游離與消游離作用與許多物理因素有關(guān)，如電場強度、溫度、濃度、氣體壓力等。那么，我們可以根據(jù)這些物理因素的變化影響情況，找出一些切實可行的方法，減小游離，增加消游離，使觸頭斷開電路時產(chǎn)生的電弧盡快地熄滅。
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