電真空產(chǎn)品的基礎(chǔ)知識(shí)和基本術(shù)語(yǔ)

1、電真空產(chǎn)品的基礎(chǔ)知識(shí)和基本術(shù)語(yǔ)◆電弧◆真空和真空度◆真空電弧◆交流真空電弧◆真空擊穿◆滅弧原理◆真空滅弧室的壽命1、電弧電弧或弧光放電是氣體放電的一種形式。氣體放電在性質(zhì)上和外觀上是各種各樣的。在正常狀態(tài)下，氣體有良好的電氣絕緣性能。但當(dāng)在氣體間隙的兩端加上足夠大的電場(chǎng)時(shí)，就可以引起電流通過(guò)氣體。這種現(xiàn)象稱(chēng)為放電。放電現(xiàn)象與氣體的種類(lèi)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(guān)。例如在正常狀態(tài)下，給氣體間隙

2、兩端的電極加壓到一定程度時(shí)，普通空氣中電子在電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)，與氣體分子碰撞后產(chǎn)生較多的電子和離子，新生的電子和離子又同中性原子碰撞，產(chǎn)生更多的電子和離子，這時(shí)，氣體開(kāi)始發(fā)光，兩電極變?yōu)闊霟?，電流迅速增大。這種性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為氣體間隙的擊穿，其所需的電壓稱(chēng)為擊穿電壓。這時(shí)，由于電場(chǎng)的支持，放電并不停止，故稱(chēng)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(diǎn)。2、真空和真空度低于1個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)，都稱(chēng)

3、為真空。描述真空程度的量叫真空度，用該氣體的壓力大小來(lái)表示。l大氣壓=760133.332Pa＝1.013105Pa（帕斯卡）或0.1013MPa真空技術(shù)中將廣闊的真空度范圍劃分為粗、低、高、超高、極高等區(qū)域。其中高真空區(qū)域的氣體壓力為101～106Pa，這一區(qū)域的后半段，即1.33103～1.33106就是真空滅弧室通常采用的真空度范圍。在高真空區(qū)域中，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)目大大減少了，氣體分子之間碰撞的幾率大大減少，氣體分子之間的

4、平均距離大大增加。真空度的高低對(duì)滅孤能力有影響。實(shí)驗(yàn)表明：滅孤室真空度在103Pa數(shù)量級(jí)時(shí)就能夠可靠地滅弧。真空滅弧定制造廠在產(chǎn)品出廠時(shí)，提高了滅孤室的真空度，達(dá)到105～106Pa，待經(jīng)過(guò)20年的使用或貯存期，或多或少產(chǎn)生外部滲氣等現(xiàn)象使其真空度下降到103Pa范圍，仍能保證它的滅孤能力。3、真空電弧在真空環(huán)境中，氣體非常稀薄，殘存氣體的電離可忽略不記。一對(duì)帶電觸頭在這種高真空環(huán)境中的分離，便會(huì)產(chǎn)生真空電弧。真空電弧是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)觸

5、頭行將分離前，觸頭上原先施加念仍然適用。交流電流方向雖在交變，但每一個(gè)瞬時(shí)，或在很小一段時(shí)間內(nèi)，電流仍是單向的，仍是直流，只不過(guò)其瞬時(shí)值不斷在改變罷了。當(dāng)運(yùn)用于交流時(shí)，請(qǐng)記住下列動(dòng)態(tài)變化：5、真空擊穿真空擊穿是一個(gè)綜合的復(fù)雜的物理過(guò)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(kāi)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(chǎng)發(fā)射，一是微粒撞擊。對(duì)于小間隙場(chǎng)致發(fā)射作用較大，大間隙中微粒撞擊可能性較

6、多。1).場(chǎng)致發(fā)射經(jīng)過(guò)機(jī)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(jí)的尖峰突出物，尖峰處的局部電場(chǎng)可能增加上百倍，會(huì)發(fā)射電子流。如果電極表面有雜質(zhì)或氧化物存在，電極表面的逸出功會(huì)降低，場(chǎng)致發(fā)射更易產(chǎn)生。尖峰發(fā)射的電子流雖不大，但因其面積小，電流密度卻很大，會(huì)使局部發(fā)熱，不僅電子發(fā)射增強(qiáng)，還可能產(chǎn)生蒸發(fā)、熔化，釋放出金屬蒸氣，金屬原子又與發(fā)射電子碰撞造成游離，出現(xiàn)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

7、場(chǎng)作用下攜帶電荷離開(kāi)電極，加速撞擊對(duì)方電極，由動(dòng)能轉(zhuǎn)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(dǎo)致間隙擊穿。6、滅弧原理：真空電弧是依靠電極不斷地產(chǎn)生金屬蒸汽來(lái)維持的，因此，要熄滅真空電弧的唯一方只有將電弧電流減小到一定程度，不足以維持電弧的時(shí)候才有可能將其熄滅。在交流情況下，真空電弧電流有一個(gè)過(guò)零的時(shí)刻，這就給出了熄弧的條件；在直流情況下，必須設(shè)置一個(gè)電力轉(zhuǎn)向裝置，使直流真空電弧有一個(gè)過(guò)零的機(jī)會(huì)，以創(chuàng)造一個(gè)同樣的熄弧條

8、件。6.1滅弧方法和電極觸頭的選擇真空滅弧室切斷交流真空電弧成功與否，與觸頭之間弧區(qū)過(guò)零前的金屬蒸汽濃度密切有關(guān)，金屬蒸汽來(lái)自電極觸頭的熱斑點(diǎn)，熱斑點(diǎn)和金屬蒸汽都隨著電弧電流瞬時(shí)值的增減而變化。電弧電流過(guò)零點(diǎn)前一小段時(shí)間里，觸頭間金屬蒸汽降低的速度取決于斑點(diǎn)的冷卻時(shí)間常數(shù)。對(duì)于擴(kuò)散型電弧，它只有陰極斑點(diǎn)而無(wú)陽(yáng)極斑點(diǎn)，各支弧均布于觸頭表面上且處于移動(dòng)狀態(tài)，所以熱斑點(diǎn)熔區(qū)的面積小，深度淺，熱慣性小，其冷卻時(shí)間常數(shù)僅有數(shù)微秒，有足夠的時(shí)間讓陰

9、極斑點(diǎn)冷卻，使金屬蒸汽濃度足夠的低，同時(shí)金屬蒸汽因溫差、濃度差和壓力差的作用迅速向孤區(qū)外擴(kuò)散，電弧不能維持而熄滅。對(duì)于收縮型電弧，則這些熄弧條件比擴(kuò)散型電弧差劣許多。在開(kāi)斷10KA及以上的短路電流時(shí)，先后開(kāi)發(fā)了橫向磁場(chǎng)觸頭和縱向磁場(chǎng)觸頭。6.1.1橫向磁場(chǎng)滅弧原理橫向磁場(chǎng)觸頭的工作原理是利用觸頭本身在開(kāi)斷電流時(shí)產(chǎn)生的橫向磁場(chǎng)驅(qū)使真空電弧不斷在觸頭表面運(yùn)動(dòng)，以防止觸頭表面嚴(yán)重熔化。螺旋槽觸頭在分?jǐn)嗪艽箅娏鲿r(shí)，具有相當(dāng)高的介質(zhì)恢復(fù)速度。采用