
【電】 arc characteristic
【醫】 arc light; voltaic arc
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
電弧特性(Arc Characteristics)指電流通過氣體介質時産生的自持放電現象所表現出的物理屬性,主要涉及熱力學、電磁學與等離子體動力學的綜合作用。根據國際電工委員會(IEC 60050-151)标準定義,電弧特性包含以下核心要素:
伏安特性
電弧電壓與電流的非線性關系,呈現負阻效應,即電流增大時電弧電壓下降。典型電弧電壓範圍在12-40V之間(空氣介質),可通過$$V_{arc}=A + frac{B}{I^n}$$經驗公式描述,其中A/B為材料常數,n取0.4-1.2。
溫度分布
電弧等離子體核心溫度可達10,000-30,000K,外圍溫度梯度顯著,該特性直接影響斷路器設計與絕緣材料選擇。英國物理學會《等離子體物理期刊》實測數據顯示,銅電極電弧中心電子密度達10²³/m³。
動态特性
包含電弧運動速度(0.1-100m/s)、收縮效應與陰極斑點現象。美國電氣電子工程師學會(IEEE 1584-2018)指出,電弧動态特性是短路電流計算與弧閃危害評估的關鍵參數。
介質恢複強度
電弧熄滅後間隙介電強度的恢複速率,直接影響高壓開關設備的分斷能力。清華大學《高電壓技術》研究證實,SF6氣體介質恢複速度比空氣快5-8倍。
該特性在電力系統故障防護、焊接技術、金屬冶煉等領域具有重要應用,中國國家标準化管理委員會(GB/T 156-2017)對工業電弧爐的電氣參數設有明确規定。
電弧是一種在兩電極間産生的氣體放電現象,由強電場作用下氣體電離形成等離子體,具有高溫度(5000K–8000K)、強光和高導電性。其本質是電子流在電場中加速并與氣體分子碰撞電離,形成持續電流通道。
高溫與強光
電弧溫度極高,弧柱區中心可達5000K–8000K,同時釋放紫外線等強光。陽極和陰極斑點溫度低于材料沸點,但分别貢獻電弧熱量的43%和36%。
自持放電特性
電弧一旦引燃,隻需較低電壓(20–30V)即可維持燃燒,電流可達幾十至幾百安培。其形成依賴氣體電離和二次電子發射的連鎖反應。
動态行為
結構分層
電弧分為三部分:
應用與危害的雙重性
電弧在焊接、熔煉等領域廣泛應用,但在開關電器中可能延遲電路斷開、燒損觸頭,甚至引發爆炸。
電弧的穩定性受氣體介質影響,例如導熱性強的氣體會導緻電弧收縮并增強力效應。交流電弧與直流電弧特性差異顯著,前者因電流周期性變化而存在自然過零點,更易熄滅。
如需進一步了解技術參數(如電壓範圍、電離條件),可參考、4、5等來源的完整内容。
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