16、电弧基础原理深度解析

电弧基础原理深度解析

1. 引言

自电流的存在被首次证实起，甚至在确定电流产生的基本热、机械和化学效应之前，人们就意识到有必要发明一种能启动和停止电流流动的装置。从根本上说，停止电流流动有两种方式：一是将驱动电位降至零；二是物理分离一对触点，在载流导体间形成开路间隙。历史上，后一种方法是实现电流中断最常用的方式。

早期，汉斯·克里斯蒂安·奥斯特、安德烈 - 马里·安培和迈克尔·法拉第等是最早使用断路器的人，当时的断路器是简单的汞开关，由浸入汞池的一组导电棒组成。随着电流开关技术的发展，汞开关被刀闸开关取代，如今刀闸开关仍广泛用于一些基本的低压、低功率应用。

在现代电流中断技术中，中断过程始于一对电触点分离的瞬间，随着触点相互远离，等离子体桥接新形成的间隙，当导电等离子体失去导电性时，中断过程完成。由于导电等离子体就是电弧的核心，所以电弧是电流中断过程中基本、不可或缺且活跃的元素。因此，熄灭电弧的过程是电流中断的基础，了解电弧理论的基础知识对于正确理解中断过程至关重要。

2. 放电基本理论

2.1 放电分类

为便于回顾气体放电现象，可将其分为以下三大类：
- 非自持放电
- 自持放电
- 电弧

2.2 非自持放电

当在两个电极间施加电压时，与电场强度成正比的力作用于电荷载流子，使离子向阴极移动，电子向阳极移动。移动的电荷撞击电极时释放电荷，从而在气态介质中产生电流。只有当被电极吸收电荷的载流子不断被替换时，才能实现连续的电流流动，这种替换可通过光电发射、热离子发射等多种电离过程实现。

初始时，放电电流非常小。随着电压升高，