开关电器中的电弧是在动、静触头之间燃烧的，电弧弧柱紧贴触头表面的部分被称为电弧的弧根，而弧根在电极表面上形成的圆形明亮点被称为斑点，在阴极表面所形成的斑点称为阴极斑点，在阳极表面的被称为阳极斑点。阳极斑点是电子进入阳极的主要入口，其面积一般情况下大于阴极斑点，故阳极斑点的电流密度相对较小。......
2025-09-29
直流电弧能量及燃弧时间分析
【摘要】：对直流开关电器而言，开断电路时电弧的燃烧时间以及在此期间内输入电弧的能量将直接影响直流电弧熄灭的难易程度。设有如图3-6所示的直流电路，其中U为电源电压，L和R分别为电路中的电感和电阻，C为折算到弧隙两端的线路电容。此时，电路的电压平衡方程式为图3-6触头分开后、电弧燃烧时的直流电路1.燃弧时间th从开关电器触头分开产生电弧起到电弧熄灭为止的时间被称为电弧的燃弧时间。
对直流开关电器而言，开断电路时电弧的燃烧时间以及在此期间内输入电弧的能量将直接影响直流电弧熄灭的难易程度。显然，电弧燃烧时间越长，输入电弧的能量越高，直流电弧的熄灭就越困难。
设有如图3-6所示的直流电路，其中U为电源电压，L和R分别为电路中的电感和电阻，C为折算到弧隙两端的线路电容。通常C的数值很小，当电弧电压变化不很快时其影响可以忽略不计。
当动静触头1、2分开时，在触头之间将产生电弧。此时，电路的电压平衡方程式为
图3-6 触头分开后、电弧燃烧时的直流电路
1.燃弧时间th
从开关电器触头分开产生电弧起到电弧熄灭为止的时间被称为电弧的燃弧时间。由开断直流电弧时电路的电压平衡方程式可得
由此可得燃弧时间为(https://www.chuimin.cn)
式中：I0——电弧产生时刻的电弧电流。
由此可见，电弧的燃弧时间th与电路参数、电源电压、开断时刻电流以及电弧电压有关。特别是当电路的电感增大时，将使得电弧的燃弧时间增长。
2.电弧能量Wh
当电弧燃烧时，输入电弧的能量为
推导出电弧电压Uh，并将其代入式（3-21）中，可得
式（3-22）等号右侧第一项为燃弧期间电源所提供的能量，第二项为此期间电阻R消耗的能量，第三项为电感所储存的能量。由此可知，电路中的电感越大，电感中所储存的能量就越高，直流电弧的熄灭就越困难，因为储存于电感中的能量必须在电弧熄灭过程中通过电弧释放，否则，电路中将出现有害的过电压。
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