第六章 電弧放電 2014

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1、第六章電弧放電ArcDischarge電弧放電?在反常輝光階段，電壓升高，電流增大，由正離子碰撞引起的二次電子發(fā)射占主要方式，熱電子引起電子流開始出現(xiàn)；?在輝光向弧光轉(zhuǎn)化階段，電壓下降，電流增大，熱電子流開始占主導地位；?在弧光階段，熱電子流，場致電子流構(gòu)成了電流的主要部分；?1810年戴維發(fā)現(xiàn)；?電極間放電火焰溫度較高，熱空氣上升，冷空氣從下方來補充，發(fā)光部分向上彎曲并呈拱形?電流密度大，放電電壓低（通常只有幾十伏）；?陰極位降較低?發(fā)光強度大，等離子體溫度高；電弧放電的分類根據(jù)陰極發(fā)射的機理，電弧放電分為：?自持熱陰極電弧放電

2、：等離子體與陰極的相互作用，陰極上產(chǎn)生熱電子發(fā)射；?自持冷陰極電弧放電：場致電子發(fā)射?非自持熱陰極電弧放電：外部加熱陰極至高溫，引起熱電子發(fā)射；依據(jù)不同的弧長：長弧與短弧電弧放電的分類按照等離子體是否處于熱平衡：?熱電?。弘娮訙囟扰c氣體溫度相同，一般出現(xiàn)在高壓強（如大氣壓）與高氣體溫度下；?非熱電?。弘娀〉膯?電極相互接觸后迅速分離；?改變輝光放電的放電條件，使之向電弧過渡；?使用預電離使氣體形成電??；?形成火花而轉(zhuǎn)成穩(wěn)定的電弧放電；-----------為何這些方式可以啟動電弧？雅各布天梯（Jacob’sLadder）?圣經(jīng)中

3、有這樣一個故事：雅各布夢見天使上下天堂的梯子是閃閃發(fā)光的，后人便把這夢想中的梯子，稱之為雅各布天梯。?放電裝置由變壓器、羊角電極等部分組成。由變壓器提供數(shù)十萬伏的高壓，在羊角電極間擊穿空氣，形成弓形電弧，電弧向上運動，其運動過程類似于爬梯。當電弧被拉長到一定長度后左右，所施加的電壓再不能維持產(chǎn)生電弧所需的條件，電弧就消失，此時羊角電極底部又會產(chǎn)生新的電弧，形成周而復始的電弧爬梯現(xiàn)象。?空氣對流加上電動力的驅(qū)使，使電弧向上升，隨著電弧被拉長，電弧通過的電阻加大，當電流送給電弧的能量小于由弧道向周圍空氣散出的熱量時，電弧就會自行熄滅。

4、?在高壓下，電極間距最小處的空氣還會再次被擊穿，發(fā)生第二次電弧放電，如此周而復始。經(jīng)典的電弧放電的結(jié)構(gòu)電弧放電的物理過程?在非熱點弧中，陰極發(fā)射電子是自持的熱電子發(fā)射，陰極表面的溫度來自電弧的熱通量；?在高強度的熱電弧下，維持電弧需要極高的電流和電流密度，兩者均有場致發(fā)射提供，在場致發(fā)射中，電子由場致發(fā)射，由許多小斑點（微斑）發(fā)射入電弧；電弧放電的結(jié)構(gòu)?陰極區(qū)：陰極，陰極斑點和陰極鞘層；通過熱電子發(fā)射和場致電子發(fā)射來產(chǎn)生電子和維持電流；?正柱區(qū)：等離子體核心與等離子體暈；熱力學平衡區(qū)域與非熱力學平衡區(qū)域；?陽極區(qū)：陽極區(qū)，陽極斑點

5、和陽極鞘層；陰極發(fā)射的機理電弧放電的陰極處電流密度非常高，而陰極位降卻很低，這表明電弧放電過程中二次電子發(fā)射非常有效。?自持熱陰極電弧放電?自持冷陰極電弧放電?非自持熱陰極電弧放電正柱區(qū)等離子體特性熱力學平衡與非熱力學平衡?電子與氣體原子之間的溫度差異；?等離子體平衡的分布；?等離子體能級的分布；陽極位降?陽極位降比陰極位降??；?陽極溫度比陰極溫度高；?陽極加熱的機理；電弧放電的應用?利用：電弧產(chǎn)生的高熱可以融化或是汽化所有的金屬，工業(yè)上利用電弧來焊接、融化或是切割金屬，例如等離子切割機（plasmacutting）、放電加工機（

6、electricaldischargemachining）、煉鋼廠的電弧爐，電弧燈、電影院用的電影放映機也是利用電弧原理的一些設備。?危害：非控制下產(chǎn)生的電弧對會對輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及電子設備造成損害。例如，在配電電路中，開關觸點間發(fā)生的電弧會融化開關觸點。因此在工業(yè)及民用電氣中，都有很多防止或者消除電弧的設計。