MAX389EWGT出强光和能够导电的近似于圆柱形的气体―这就是电弧。电弧在生产和生活中早已得到广泛的应用。但是开关触点间隙中的电弧却是十分有害的。因为电弧的存在,一方面使电路中的电流一般不是在触点分离的瞬间立即下降为零,而是要穿过触点间的空气间隙持续一段时间,延迟了电路的开断。另一方面,电弧的高温会烧损用来接通和开断电路的触点,或发生熔焊现象。在严重的情况下,电弧还可能破坏绝缘,造成母线短路,烧毁设备,烧.伤操作人员,甚至能引起开关电器的爆炸和火灾。这些在飞机电器中是绝对不允许的,否则就会危及飞机的安全。

因此,在本课程中研究电弧的目的,不在于如何利用电弧的特性为生产和生活服务,而在于采取怎样的措施使电弧不产生,或者产生后使电弧存在的时间尽量缩短,以减轻其危害的程度。换句话说,这里研究电弧的目的是为了尽快地熄灭电弧。

弧隙中的气体由绝缘状态变为导电状态,使得电流得以通过的现象,叫做气体放电。电弧是气体放电的一种形式,还有火花放电也是气体放电的一种形式。因此,为了了解电弧和火花放电的性质,首先应了解气体放电的物理过程。

气体放电的物理基础,游离和激励的概念,众所周知,常规的空气以及一些常见的气体(例如氧气、氢气、氮气、二氧化碳以及各种惰性气体)都是很好的绝缘体,它们的原子和分子都是呈电中性的。然而弧隙中的气体,在发生电弧或火花放电时,能够维持电路中的电流继续流通,这说明这些气体已经不是绝缘体而变成能导电的气体了。也就是说,这些气体中的原子和分子已不再是电中性了,而有带电粒子存在于这些气体中,带电粒子是由气体游离产生的。

按照原子理论,物质的原子是由原子核和围绕原子核轨道运动的电子所构的。在正常状态下,原子核外的电子在原子核吸引力的作用下,按照一定规律分布在较低能级的轨道上。只有外界能量(如热、光、碰撞等)作用于原子时,使得原子的最外层电子吸收这些能量,才有可能使这些电子克服原子核的引力跳到更外层较高能级的轨道上去。跳到更外层更高能级轨道上的电子是不稳定的,它会受到原子核的引力作用而自动跳回到原来能级的轨道上来。在跳回过程中,电子以量子辐射的形式放出它所吸收的多余的能量,其大小可用下式表示:

w=E1―E2=hv           (2-21)

式中 w―电子辐射的量子能(J);

h―普朗克常数,h=6・624×10ˉm(J・s);

v―辐射能频率(Hz);

E1――电子跳离的外轨道能级;

E2―电子跳入的内轨道能级。

当外界作用于原子的能量足够大,使得最外层电子吸收了这部分能量后能够挣脱原子核引力的束缚而成为自由电子,而原来是中性的原子或分子(以后统称为中性粒子)由于失去一个电子而变成为带一个正电荷的正离子,这种现象称为游离。游离所需的能量叫做游离能。因为一个电子的游离能″y可以表示为一个电子的电荷与一电位差之乘积,即

wy=euy   (J)               (2-22)

产生输出端C,进位传输输出端P。为简明起见,将上式写为

CⅡ+u=CO+PoCy                (4.4.18a)

同理可得

Cn+/=C1+Pl CO+P1POCn           (4.4.18b)

Cu+z=C2+P2GI+P2P1GO+P2PlPO Cn       (4.4.18c)

P和G为低电平有效,所以得

P=P3P2PlPO                 (4.4.18d)

G=C3+P3G2+P3P2C1+P3P2Pl GO         (4,4,18e)