3、电弧基础原理与电流中断过程解析

电弧基础原理与电流中断过程解析

1. 电弧模式与特性

在真空环境中，电弧存在扩散模式和收缩模式两种状态。当电流进一步增大时，电极上会出现单个斑点。单个阳极斑点的出现是因为大电流极大地增加了电子的碰撞能量，当电子与阳极碰撞时，会释放出金属原子，导致阳极出现整体熔化的情况。

从扩散电弧转变为收缩电弧模式存在一个电流阈值，该阈值主要取决于电极尺寸和电极材料。对于如今常见的商用真空灭弧室，扩散电弧通常在电流值低于15千安时出现。在一些交流断路器应用中，当电流接近峰值时，电弧可能从扩散模式转变为收缩模式，而当电流接近自然过零点时，又会回到扩散模式。灭弧室在电流过零前处于扩散模式的时间越长，其灭弧能力就越强。

2. 交流电弧特性

正弦交流电被选为电力系统的标准，具有多方面的便利性和优势。对于稳定的电弧，随着电弧电流的增加，由于温度升高促进了电离过程，电弧电阻会降低；当电流减小时，电离水平下降，电弧电阻增加。因此，在每个半周期结束时，交流电流接近正常零值之前，电弧会熄灭。

如果电极间的条件仍有利于电弧存在，当电流在后续半周期反向流动时，电弧会再次重燃。两个半周期之间的过渡时间受电弧产生的介质以及外部电路特性的影响很大。

由于电弧电压的影响，接近零值的电弧电流波形会与真正的正弦波稍有偏差，因此电弧会在标称电流过零之前熄灭。电流过零过渡伴随着电弧电压的急剧上升，该电压的峰值被定义为熄弧电压峰值。当熄弧电压峰值达到电路施加在电弧上的瞬时电压值时，电弧电流无法维持，此后，反向电流不能立即重新建立。所以，在每个电流过零点，都有一个有限的时间段内没有电流流动，这个时间段通常被称为“电流过零暂停”。

在零电流期间，由于热损失