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| 真空電弧相關知識介紹 |
| 發布時間：2014-12-23 瀏覽： 次 |
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在真空環境中，氣體非常稀薄，殘存氣體的電離可忽略不記。一對帶電觸頭在這種高真空環境中的分離，便會產生真空電弧。 真空電鍍設備真空電弧是這樣產生的： 當觸頭行將分離前，觸頭上原先施加的接觸壓力開始減弱，動靜觸頭間的接觸電阻開始增大，由于負荷電流的作用，發熱量增加。 在觸頭剛要分離瞬間，動靜觸頭之間僅靠幾個尖峰聯系著，此時負荷電流將密集收縮到這幾個尖峰橋上，接觸電阻急劇增大，同時電流密度又劇增，導致發熱溫度迅速提高，致令觸頭表面金屬產生蒸發，同時微小的觸頭距離下也會形成極高的電場強度，造成強烈的場致發射，間隙擊穿，繼而形成真空電弧。 真空電弧一旦形成，就會出現電流密度在104A/cm2以上的陰極斑點，使陰極表面局部區域的金屬不斷熔化和蒸發，以維持真空電弧。在電弧熄滅后，電極之間與電極周圍的金屬蒸氣密度不斷下降直到零，仍然恢復高真空狀態。 真空中的電弧有兩種形式，擴散形電弧和收縮形電弧。 擴散型真空電弧： 當真空電弧電流不大時，陰極斑點將不停地運動，通常是由電極中心向邊緣運動。當陰極斑點到達邊緣，等離子錐便彎曲，接著陰極斑點就突然熄滅，在電極中心又會繼續不斷地產生新的陰極斑點。 如果電流保持不變，陰極表面存在的陰極斑點數基本上維持不變。當電弧電流增大或減小時，陰極斑點也隨之增加或減少。這種存在許多陰極斑點的真空電弧，隨著陰極斑點的運動不斷地向四周擴散，所以叫擴散型真空電弧。 收縮型真空電弧： 若用銅作電極，當電弧電流增加超過A時，電弧的外形將突然發生變化，陰極斑點不再向四周作擴散運動，而是相互吸引，結果所有的陰極斑點都聚集成一個斑點團，陰極斑點團的直徑可達1~2CM。 此時陽極上出現了陽極斑點，陰極表面和陽極表面均有強烈的光柱，陰極光柱與陽極光柱自由地向電極的四周擴散成為數條連續的閃光，有時偶爾也與電極平行。 真空電弧一旦聚集，陰極斑點與陽極斑點便不在移動或以很緩慢的速度運動，陽極和陰極表面被局部強烈加熱，導致嚴重熔化，這種真空電弧叫做收縮型真空電弧。 任何一種真空電弧對真空滅弧室的滅弧及其電氣壽命均有重大不良影響。 電弧或弧光放電的基本概念： 電弧或弧光放電是氣體放電的一種形式。 氣體放電在性質上和外觀上是各種各樣的。在正常狀態下，氣體有良好的電氣絕緣性能。但當在氣體間隙的兩端加上足夠大的電場時，就可以引起電流通過氣體。這種現象稱為放電。 放電現象與氣體的種類和壓力、電極的材料和幾何形狀、兩極間的距離以及加在間隙兩端的電壓等因素有關。 例如在正常狀態下，給氣體間隙兩端的電極加壓到一定程度時，普通空氣中電子在電場作用下高速運動，與氣體分子碰撞后產生較多的電子和離子，真空電鍍設備新生的電子和離子又同中性原子碰撞，產生更多的電子和離子，這時，氣體開始發光，兩電極變為熾熱，電流迅速增大。這種性質上的轉變稱為氣體間隙的擊穿，其所需的電壓稱為擊穿電壓。 這時，由于電場的支持，放電并不停止，故稱為自持放電。電弧則是氣體自持放電的一種形式。電弧具有電流密度大和陰極電位降低的特點。 真空間隙的電擊穿發生的因素： 真空擊穿是一個綜合的復雜的物理過程，主要因素有：真空度，電極材料，電極距離，壓力的影響，老練作用，開斷電流的大小，操作條件的影響等。 真空間隙的電擊穿有兩方面因素：一是場發射，一是微粒撞擊。對于小間隙場致發射作用較大，大間隙中微粒撞擊可能性較多。 1)、場致發射--經過機械磨光和洗凈的電極兩面，微觀上仍然存在凹凸不平，存在許多微米級的尖峰突出物，尖峰處的局部電場可能增加上百倍，會發射電子流。 如果電極表面有雜質或氧化物存在，電極表面的逸出功會降低，場致發射更易產生。 尖峰發射的電子流雖不大，但因其面積小，電流密度卻很大，會使局部發熱，不僅電子發射增強，還可能產生蒸發、熔化，釋放出金屬蒸氣，金屬原子又與發射電子碰撞造成游離，出現擊穿。 2)、微粒撞擊--電極表面總是存在一些金屬微粒，微粒在電場作用下攜帶電荷離開電極，加速撞擊對方電極，由動能轉為熱能，引起局部加熱、汽化，釋放大量金屬蒸氣，形成金屬云，導致間隙擊穿。
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