
【电】 arc characteristic
【医】 arc light; voltaic arc
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
电弧特性(Arc Characteristics)指电流通过气体介质时产生的自持放电现象所表现出的物理属性,主要涉及热力学、电磁学与等离子体动力学的综合作用。根据国际电工委员会(IEC 60050-151)标准定义,电弧特性包含以下核心要素:
伏安特性
电弧电压与电流的非线性关系,呈现负阻效应,即电流增大时电弧电压下降。典型电弧电压范围在12-40V之间(空气介质),可通过$$V_{arc}=A + frac{B}{I^n}$$经验公式描述,其中A/B为材料常数,n取0.4-1.2。
温度分布
电弧等离子体核心温度可达10,000-30,000K,外围温度梯度显著,该特性直接影响断路器设计与绝缘材料选择。英国物理学会《等离子体物理期刊》实测数据显示,铜电极电弧中心电子密度达10²³/m³。
动态特性
包含电弧运动速度(0.1-100m/s)、收缩效应与阴极斑点现象。美国电气电子工程师学会(IEEE 1584-2018)指出,电弧动态特性是短路电流计算与弧闪危害评估的关键参数。
介质恢复强度
电弧熄灭后间隙介电强度的恢复速率,直接影响高压开关设备的分断能力。清华大学《高电压技术》研究证实,SF6气体介质恢复速度比空气快5-8倍。
该特性在电力系统故障防护、焊接技术、金属冶炼等领域具有重要应用,中国国家标准化管理委员会(GB/T 156-2017)对工业电弧炉的电气参数设有明确规定。
电弧是一种在两电极间产生的气体放电现象,由强电场作用下气体电离形成等离子体,具有高温度(5000K–8000K)、强光和高导电性。其本质是电子流在电场中加速并与气体分子碰撞电离,形成持续电流通道。
高温与强光
电弧温度极高,弧柱区中心可达5000K–8000K,同时释放紫外线等强光。阳极和阴极斑点温度低于材料沸点,但分别贡献电弧热量的43%和36%。
自持放电特性
电弧一旦引燃,只需较低电压(20–30V)即可维持燃烧,电流可达几十至几百安培。其形成依赖气体电离和二次电子发射的连锁反应。
动态行为
结构分层
电弧分为三部分:
应用与危害的双重性
电弧在焊接、熔炼等领域广泛应用,但在开关电器中可能延迟电路断开、烧损触头,甚至引发爆炸。
电弧的稳定性受气体介质影响,例如导热性强的气体会导致电弧收缩并增强力效应。交流电弧与直流电弧特性差异显著,前者因电流周期性变化而存在自然过零点,更易熄灭。
如需进一步了解技术参数(如电压范围、电离条件),可参考、4、5等来源的完整内容。
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