4.2 电弧与触头

电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。电弧的产生对供电系统的安全运行有很大影响。首先，电弧延长了电路开断的时间。同时，电弧的高温可能烧损开关的触头，烧毁电气设备和导线电缆，甚至可能引起火灾和爆炸事故。此外，强烈的弧光可能损伤人的视力，严重的可致人失明。

4.2.1. 电弧的产生

(一)  产生电弧的根本原因

触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。这样，当分断的触头之间存在足够大的外施电压的条件下，这些电子就有可能强烈电离而产生电弧。

4.2.2 电弧的熄灭

(一)  电弧熄灭的条件

要使电弧熄灭，必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。

(二)  电弧熄灭的去游离方式

(1) 正负带电质点的“复合”   复合就是正负带电质点重新结合为中性质点。

(2) 正负带电质点的“扩散”   扩散就是电弧中的带电质点向周围介质中扩散开去，从而使电弧中的带电质点减少。扩散的原因，一是由于电弧与周围介质的温度差，另一是由于电弧与周围介质的离子浓度差。扩散也与电弧截面有关。电弧截面越小，离子扩散也越强。

上述带电质点的复合与扩散，都使电弧中的离子数减少，使去游离增强，从而有助于电弧的熄灭。

（三）交流电弧的熄灭

 由于交流电流每半个周期要经过零值一次，而电流过零时，电弧将暂时熄灭，所以交流电弧每一个周期(2π电角度)要暂时熄灭两次，如图4-4所示。可利用交流电流过零时电弧要暂时熄灭这一特性，来加速电弧的熄灭。低压开关的交流电弧显然是比较容易熄灭的。具有较完善灭弧结构的高压断路器，交流电弧的熄灭一般也只几个周期；而真空断路器灭弧只需半个周期，即电流第一次过零时就能使电弧熄灭。

图4-2  开关断开交流电流时电路电压和电流的变动曲线

（四）开关电器中常用的灭弧方法

(1). 速拉灭弧法    

(2). 冷却灭弧法

(3). 吹弧灭弧法  

(4). 长弧切短灭弧法

(5). 粗弧分细灭弧法  

(6). 狭沟灭弧法

(7). 真空灭弧法

(8). 六氟化硫（SF6）灭弧法

4.2.3. 对电气触头的基本要求

电气触头是开关电器中极其重要的部件。开关电器工作的可靠程度，与触头的结构和状况有着密切的关系。为保证开关电器可靠工作，电器触头必须满足下列基本要求：

(1) 满足正常负荷的发热要求  

(3) 具有足够的动稳定度和热稳定度  在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不致因电动力作用而损坏；并在可能最长的短路时间内通过短路电流时，触头不致被其产生的热量过度烧损或熔焊。

(4) 具有足够的断流能力  在开断所规定的最大负荷电流或短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。