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iX高速摄像机电弧放电应用完美瞬间

来源:   日期:2017/9/1 13:15:20    浏览:1068次

电弧放电原理即两个电极在一定电压下由气态带电粒子,如电子或离子,维持导电的现象。激发试样产生光谱。电弧放电主要发射原子谱线,是发射光谱分析常用的激发光源。通常分为直流电弧放电和交流电弧放电两种。 电弧放电是气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时,极间电压不需要太高(约几十伏),两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流(几安至几十安),并发出强烈的光辉,产生高温(几千至上万度),这就是电弧放电。电弧是一种常见的热等离子体。小面图片是在极间电圧20KV时高速相机扑捉的瞬间放电完美弧线:

电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。电弧的重要特点是电流增大时,极间电压下降,弧柱电位梯度也低,每厘米长电弧电压降通常不过几百伏,有时在1伏以下。弧柱的电流密度很高,每平方厘米可达几千安,极斑上的电流密度更高。电力系统中的电磁暂态现象主要是由各种开关装置在操作过程中的电弧放电现象所引起,随着输电电压等级的提高,开关电弧放电所引起的电磁暂态问题更加突出。
电弧是一束高温电离气体, 在外力作用下, 如气流,外界磁场甚至电弧本身产生的磁场作用下会迅速移动(每秒可达几百米),拉长、卷曲形成十分复杂的形状。电弧在电极上的孳生点也会快速移动或跳动。 直流电弧要比交流电弧难以熄灭。

电弧放电可分为 3个区域:阴极区弧柱和阳极区。其导电的机理是:阴极依靠场致电子发射和热电子发射效应发射电子;弧柱依靠其中粒子热运动相互碰撞产生自由电子及正离子,呈现导电性,这种电离过程称为热电离;阳极起收集电子等作用,对电弧过程影响常较小。在弧柱中,与热电离作用相反,电子与正离子会因复合而成为中性粒子或扩散到弧柱外,这一现象称为去电离。在稳定电弧放电中,电离速度与去电离速度相同,形成电离平衡。此时弧柱中的平衡状态可用萨哈公式描述。

能量平恒能量平衡是描述电弧放电现象的又一重要定律。能量的产生是电弧的焦耳热,能量的发散则通过辐射、对流和传导三种途径。改变散热条件可使电弧参数改变,并影响放电的稳定性。

电弧分类

电弧通常可分为长弧和短弧两类。长弧中弧柱起重要作用。短弧长度在几毫米以下,阴极区和阳极区起主要作用。根据电弧所处的介质不同又分为气中电弧和真空电弧两种。液体(油或水)中的电弧实际在气泡中放电,也属于气中电弧。真空电弧实际是在稀薄的电极材料蒸气中放电。这二种电弧的特性有较大差别。

灭弧室


在电力系统中,开关分断电路时会出现电弧放电。由于电弧弧柱的电位梯度小,如大气中几百安以上电弧电位梯度只有15伏/厘米左右。在大气中开关分断100千伏5安电路时,电弧长度超过7米。电流再大,电弧长度可达30米。因此要求高压开关能够迅速地在很小的封闭容器内使电弧熄灭,为此,专门设计出各种各样的灭弧室。灭弧室的基本类型有:①采用六氟化硫、真空和油等介质;②采用气吹、磁吹等方式快速从电弧中导出能量;③迅速拉长电弧等。
附完美电弧短片

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