打開電路

打開電路通常意味著 過渡過程，其中電路電流從某個值變為零。在斷開電路的最後階段，斷開裝置的觸頭之間會出現間隙，它除了零導電率外，還必須具有足夠高的介電強度，以承受恢復到其上的電路電壓的作用。

電弧放電的物理特性

電弧 當觸點（電極）之間的間隙斷開或打開時可能會發生。當觸點打開時，在觸點表面形成發光的“點”促進了它們之間的電弧，這是小“分離”區域上顯著電流密度的結果。這會導致在觸點斷開時形成電弧，即使在相當低的電壓（大約幾十伏）下也是如此。

人們普遍認為，至少在觸點上出現不穩定電弧的最低條件是 電流約為 0.5 A，電壓為 15 — 20 V.

在較低的電壓和電流值下打開觸點通常只伴隨著小火花。在較高的開路電壓下，但在較低的電流下，開路觸點之間可能形成 輝光放電.

輝光放電的特徵是陰極電壓顯著下降（高達 300 V）。如果輝光放電變成電弧放電，例如，隨著電路中電流的增加，陰極電壓降會降低到 10 - 20 V。

氣體介質高壓電弧放電的特點是：

• 弧柱中的高電流密度；

• 電弧通道內氣體的高溫，達到5000K，在強烈去離子條件下，12000—15000K及更高；

• 電極處的高電流密度和低電壓降。

通常，目標是確保開路過程盡快進行。為此，使用了特殊的開關設備（開關、斷路器、接觸器、熔斷器、負載斷路器等）。

不僅在斷路器中觀察到電弧現象。觸點打開時可能會產生電弧。 高壓隔離開關，當線路的絕緣重疊時，當保險絲的保護元件燒壞時等。

這些設備的設備複雜性取決於在工作電壓水平、額定電流和短路電流、發生的過電壓水平、大氣條件、額定速度等方面對它們施加的要求。

通過隔離開關斷開電路的特點

在使用簡單的隔離開關（例如跳閘裝置）時，最常遇到熄滅交流電的長開路電弧的問題。這種隔離開關沒有專門的消弧裝置，當觸頭打開時，它們只是將電弧延伸到空氣中。

為了改善拉弧的條件，隔離開關配備了喇叭或附加的棒狀電極，電弧沿著它們被提升並拉長到很大的長度。

互聯網上上傳了很多視頻，展示了隔離開關的觸點在負載打開時產生電弧的過程（這些可以通過搜索“電弧隔離器”輕鬆找到）。

風會強烈促進隔離開關處或電源線上導體與地之間的開路電弧。在有風的情況下，電弧可能比沒有風的情況更短，因此消除得更快。但是，由於風的不一致性，不應考慮風這樣的因素，而是基於更嚴酷的條件——完整的沒有風。

借助隔離開關，不可能關閉大電流，因為電弧同時達到相當長的長度，形成大量火焰，強烈熔化隔離裝置的觸點。強大的開路電弧很容易損壞與之接觸的絕緣體，導致相間重疊，從而導致網絡短路。

常規隔離開關廣泛用於斷開小型變壓器的開路電流、容性負載線電流、低負載電流等。

打開電路的方法

原則上，以下方法可以用於斷開直流電和交流電的電路。

1、電路簡單起弧

本組包括用直流電和交流電打開電路的方法，其中在打開觸點之前沒有採取特殊的附加措施來限制電路中的電流，也沒有採取特殊的措施來降低電弧間隙中的電弧能量斷路器。

在這種開路方式中，熔斷條件至多由 斷開裝置的滅弧室 通過在電流過零（交流電）或達到足夠的電弧電壓值（直流電）時產生所需的間隙介電強度。

在電弧放電期間，設備的觸點可以在電路中流動的電流的任何相位打開，因此滅弧室的觸點和元件必須設計成能夠承受相對高功率和能量的電弧的衝擊。

電氣設備用滅弧室

斷路器滅弧室

2. 電氣線路開弧限制

這種排除方法包括那些其中相對較大的活性或 反應性，因此，與限制開始之前存在的值相比，電路中的電流顯著降低。開關關閉保留在電路中的有限電流。

在這種情況下，觸點處會出現功率受限的電弧，與未受限電流相比，利用剩餘電流熄滅電弧是一項更簡單的任務。

通常，我們將此類斷開方法包括在同一組中，其中電流中斷的相位被嚴格固定或電弧在觸點上的燃燒時間受到一些特殊措施的限制，例如閥門裝置等。

3、電氣線路無弧開路

這種情況下開路過程的特點是主觸點處的電弧放電完全發生或由於電路的電感和互感的影響而以極短時間的不穩定電弧形式發生.這種類型的電路斷開通常是通過用作主斷路器觸點的分流元件的大功率閥（矽二極管或晶閘管）來實現的。

打開直流和交流電路時的滅弧特性

開關裝置間隙主動去離子的交流滅弧條件從根本上排除了直流電弧和長開交流電弧的滅弧條件。

在永久性電弧或開放式長交流電弧中，發生熄滅的主要原因是電弧伸長時，電能無法彌補弧柱中的電壓降，從而出現不穩定狀態，電弧熄滅。

當交流電路中出現電弧時，當電弧柱主動去離子或斷成一連串的短電弧時，即使電源仍有較大的供電電壓維持電弧燃燒，電弧也能熄滅，但事實證明不足以確保其點火——在電流過零時。

在電流過零期間的主動去離子條件下，電弧柱的電導率下降得如此之多，以至於至少在短時間內必須對其施加顯著的電壓以在下一個半週期啟動電弧。

如果電路不能提供足夠的電壓及其在間隙中增加的速率，電流過零後，電流中斷，即在接下來的半個週期內不再出現電弧，電路最終關掉。

然後考慮最常見的 簡單地打開電弧電路.

如果電路源電壓和電流超過某些臨界值，則在電氣斷開裝置的觸點處 當它們打開時，會發生穩定的電弧放電…如果觸頭進一步分開或電弧吹入隔離開關的滅弧室，則會產生不穩定的電弧燃燒條件，電弧可以熄滅。

隨著電路電壓和電流的增加，產生不穩定電弧條件的難度迅速增加。在達到幾千和幾萬伏特的電壓和相對較高的電流（千安培）時，斷開裝置的觸點中會產生非常強大的電弧，為了將其熄滅從而斷開電路，必須採取措施使用或多或少複雜的滅弧裝置……在關閉直流電路時會出現特別嚴重的困難。

在岩石過程中還必須克服相當大的困難。 短路電流 在交流電路中短時間（百分之一秒和千分之一秒）。

電氣裝置中電路的快速斷開和由此產生的短路的移除取決於多種情況，首先是需要保持操作的穩定性。 電氣系統，保護電線和設備免受短路電流的熱影響，保護斷開裝置的觸點和電弧室免受強大電弧的破壞作用。

快速去除開路電弧也很重要， 在低壓控制電路設備中，通常是為大量的開關過程而設計的。減少電弧燃燒的持續時間會減少觸點和設備其他元件的燃燒，因此會增加使用壽命。

然而，非常快速地消除電弧會導致電路中產生非常大的電湧，因為電弧在電路開路時會吸收存儲在電路中的電磁能，該電磁能可以轉化為靜電電湧能。因此，電弧放電在某些情況下可以起到積極作用。這應該被考慮在內。

創建可靠的高速高低壓斷開裝置的問題，首先是基於正確解決其中的滅弧問題。

在電氣設備的觸點中形成強大的電弧來中斷低壓和高壓電路是一個複雜的過程，其研究致力於大量的理論和實驗研究以及設計開發。

根據操作電壓水平、電流大小、斷開裝置所需的操作時間、安全條件等，實際使用的交流和直流電弧熄滅的方法有很多。

目前，單純拉弧仍是高低壓交直流開關器件技術繼續走的主要路徑。

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