電弧熄滅的物理過(guò)程
當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)是處在熱動(dòng)平衡狀態(tài)，此時(shí)不可能有電子和離子的積累。這說(shuō)明電弧中氣體游離現(xiàn)象的同時(shí)還存在一個(gè)相反的過(guò)程，我們稱之為消游離。消游離就是正、負(fù)帶電粒子中和而變成中性粒子的過(guò)程。消游離的方式分兩類：復(fù)合和擴(kuò)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(diǎn)不同可分為：
(1)表面復(fù)合：帶正、負(fù)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(fù)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(yùn)動(dòng)速度比正離子大得多，所以直接復(fù)合的機(jī)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(gè)中性粒子。這種過(guò)程稱間接復(fù)合。因?yàn)檎�、�?fù)離子的運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)，間接復(fù)合的機(jī)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(fù)離子的強(qiáng)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(qiáng)，所以稱為負(fù)電性氣體。sf6的復(fù)合能力很強(qiáng)，是比較理想的消游離絕緣介質(zhì)�，F(xiàn)已應(yīng)用在高壓斷路器中。
顯而易見(jiàn)，帶電粒子運(yùn)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度可使粒子運(yùn)動(dòng)速度減小，易于復(fù)合；帶電粒子濃度增大時(shí)，復(fù)合機(jī)會(huì)增多，復(fù)合作用也可以加強(qiáng)，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(qiáng)復(fù)合作用。
復(fù)合過(guò)程總是伴隨著能量的釋放。釋放出來(lái)的能量成為加熱電極、絕緣物及氣體的熱源，同時(shí)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?chē)橘|(zhì)中去的現(xiàn)象稱為擴(kuò)散。電弧是一個(gè)電子和離子高度密集的空間，同時(shí)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(kuò)散，擴(kuò)散出來(lái)的電子（或離子）因冷卻互相結(jié)合而成為中性分子，這種過(guò)程的進(jìn)行不在電弧的內(nèi)部，而在電弧的表面空間進(jìn)行。
擴(kuò)散的方向一般為從高溫、高濃度區(qū)向低溫、低濃度區(qū)。擴(kuò)散使電弧中的帶電粒子減少。擴(kuò)散出來(lái)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(kuò)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?chē)橘|(zhì)溫差愈大，擴(kuò)散速度均愈大。因此，加速電弧的冷卻是提高擴(kuò)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(shì)時(shí)電弧就會(huì)產(chǎn)生和擴(kuò)大；當(dāng)消游離作用占優(yōu)勢(shì)時(shí)，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(shí)，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(chǎng)強(qiáng)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(shí)可行的方法，減小游離，增加消游離，使觸頭斷開(kāi)電路時(shí)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(diǎn)不同可分為：
(1)表面復(fù)合：帶正、負(fù)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(fù)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(yùn)動(dòng)速度比正離子大得多，所以直接復(fù)合的機(jī)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(gè)中性粒子。這種過(guò)程稱間接復(fù)合。因?yàn)檎�、�?fù)離子的運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)，間接復(fù)合的機(jī)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(fù)離子的強(qiáng)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(qiáng)，所以稱為負(fù)電性氣體。sf6的復(fù)合能力很強(qiáng)，是比較理想的消游離絕緣介質(zhì)�，F(xiàn)已應(yīng)用在高壓斷路器中。
顯而易見(jiàn)，帶電粒子運(yùn)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度可使粒子運(yùn)動(dòng)速度減小，易于復(fù)合；帶電粒子濃度增大時(shí)，復(fù)合機(jī)會(huì)增多，復(fù)合作用也可以加強(qiáng)，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(qiáng)復(fù)合作用。
復(fù)合過(guò)程總是伴隨著能量的釋放。釋放出來(lái)的能量成為加熱電極、絕緣物及氣體的熱源，同時(shí)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?chē)橘|(zhì)中去的現(xiàn)象稱為擴(kuò)散。電弧是一個(gè)電子和離子高度密集的空間，同時(shí)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(kuò)散，擴(kuò)散出來(lái)的電子（或離子）因冷卻互相結(jié)合而成為中性分子，這種過(guò)程的進(jìn)行不在電弧的內(nèi)部，而在電弧的表面空間進(jìn)行。
擴(kuò)散的方向一般為從高溫、高濃度區(qū)向低溫、低濃度區(qū)。擴(kuò)散使電弧中的帶電粒子減少。擴(kuò)散出來(lái)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(kuò)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?chē)橘|(zhì)溫差愈大，擴(kuò)散速度均愈大。因此，加速電弧的冷卻是提高擴(kuò)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(shì)時(shí)電弧就會(huì)產(chǎn)生和擴(kuò)大；當(dāng)消游離作用占優(yōu)勢(shì)時(shí)，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(shí)，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(chǎng)強(qiáng)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(shí)可行的方法，減小游離，增加消游離，使觸頭斷開(kāi)電路時(shí)產(chǎn)生的電弧盡快地熄滅。
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