交流电弧灭弧在低压电器中的应用

电弧的本质是触头间隙中的气体在强电场作用下的放电现象。电弧会产生高温，并发出强光。电弧的出现使得电路继续保持导通状态，其高温烧蚀触头金属材料，减低电器的使用寿命，严重时会引起触头材料的熔焊，并引起电气火灾。昌晖仪表在本文介绍常见四种交流电弧灭弧方法。
交流灭弧 http://yunrun.com.cn/tech/1305.html
灭弧方法之一：拉长电弧
拉长电弧，降低电场强度或者将电弧分为许多短弧，使得电场强度无法维持电弧持续存在。
昌晖仪表http://yunrun.com.cn/
图1所示为交流接触器的桥式一次触头，下部的是定触头，上部的是动触头，触头中流过的电流是I。当触头打开后，动静触头之间出现了电弧。我们用右手螺旋定则可以判断出磁力线方向是从外部进入纸面的;再用左手定则可判断出电流I对电弧产生的电磁力F方向向外，如图1中的F所示。

图1   桥式触头中的电弧及消散方向

电弧在力F的吹弧作用力下被拉长降温，同时还降低了电弧内部单位长度的电场强度，最终电弧被熄灭。
吹气式液位计http://yunrun.com.cn/product/1774.html
灭弧方法之二：利用冷却介质对电弧降温
图2所示为低压熔断器熔芯内的灭弧细沙，它利用细沙将电弧冷却降温直至熄灭。

图2   熔断器熔芯内填充细沙进行灭弧

灭弧方法之三：利用灭弧栅使得电弧降温灭弧
利用电磁力使得电弧进入到绝缘材料制作的灭弧窄缝中，让电弧强制降温，减小离子运动速度，加速等离子体中离子的复合作用。图3所示为灭弧栅灭弧示意图。

图3  灭弧栅灭弧示意图
灭弧栅是一系列间距为2-2.5mm的钢片，它们被安放在低压开关电器的灭弧室中，彼此之间相互绝缘。

当动、静触头分开后产生了原始电弧。因为灭弧栅片的磁阻比空气小得多，因此电弧下部磁通密度远大于电弧上部的磁通密度，这种上下不对称的磁阻将电弧拉入灭弧栅中，随即电弧被灭弧栅分成许多相互连接的短电弧段。虽然每两片灭弧栅片可以看作是一对电极，因为灭弧栅电极之间是相互绝缘的，故其绝缘效果极强，使得这些短电弧段在受到灭弧栅的绝缘和冷却作用下强制降温熄灭。

灭弧栅不但能对电弧冷却降温，还能对电弧产生近阴极效应作用。

我们知道空气分子被电离后形成带正电的正离子和带负电的电子，正离子的质量远大于电子；我们还知道交流电流每周期有两次过零。当电弧进入到灭弧栅后，因为电流过零前后触头的阴极和阳极极性要发生改变，于是正负离子的运动方向也要改变。在原先阳极附近的电子因为质量小很容易改变运动方向走向新阳极，而正离子因为质量大却不容易改变运动方向，它们几乎都停留在原先所处的位置，于是在新阴极附近因为缺少电子而出现断流，进而使得电弧被加速熄灭。

灭弧方法之四：将电弧密封在高压容器或者真空容器中
管状熔断器和真空断路器就采取这种方法灭弧。

由于低压电器中采用真空灭弧较为少见，故此处忽略。具体技术细节请读者参见技术文库的其他读物。