TSW-112-19-L-D电弧的长度几乎和电流无关,而长弧的电压则与电场强度E成正比。当然这里所说的短弧与前述持续时间极短的短弧,在概念上是有区别的。

电弧的长度,电弧的长度通常理解为两极之间的距离。然而,事实上在许多情况下,两者并不相等。图2-28(a)所示的是水平放置的,在大气中自由燃烧的电弧。此时电弧由于本身的高温引起气体的对流作用,逐渐向上弯曲。电弧弯曲后,在上部的电弧除继续受热气流的作用外,还要加上电弧电流自身磁场产生的电动力的作用,于是电弧更加上弯。自由燃烧的电弧垂直放置时,由于热气流的上升作用和随后产生的电动力的作用,电弧也并不稳定地处于两极的轴线上,而是力图向上弯曲,甚至成螺旋状,如图2-28(b)(c)所示。图2-28(d)所示的情况,用气体或液体介质以很高的速度横向流过电弧(通常叫横向吹弧)时,电弧长度的变化尤为特别。开始时电弧在两极间燃烧,在吹弧介质的作用下,电弧逐渐向左弯曲、伸长。当2、3两点间的电弧压降增大到足以使这段弧隙击穿时,电弧便转移到2、3两点连线之间燃烧,而左边较长一段电弧熄灭,这样,弧长便突然缩短。以后,在吹弧介质的作用下,电弧再次被拉长,如此不断地拉长,不断地突然缩短重复进行。若以图形表示,则弧长J和时间r的关系如图2-29所示。同时电弧电压随时间变化的关系也有相似的图形。

流体介质不同情况下电弧长度的变化,(a)水平放置的电弧;(b)垂直放置的电弧;(c)横向吹弧。

由上所述,在一般情况下,实际弧长皆大于两极(或触点)之间的距离,而超过的数值又随具体情况而异,所以准确地确定电弧的长度是十分困难的事情。

电弧的温度,电弧具有6000K以上的温度,任何材料在这样的高温下都会被汽化。所以要直接测量弧柱温度是很困难的,只能用间接测量的方法来测量。最常用的是光学的方法,即用分光镜确定弧柱中气体的光谱情况,从而推算出弧柱的温度。

由于试验条件和测量方法的不同,弧柱温度的测量数据差别很大,变化范围从4000K一直到50000K。一般可接受的数据为,在燃弧时6000~20000K,而在电弧趋向熄灭时为3000~4000K。因为若弧柱温度超过20000K,则气体的热游离度X趋近于1,而当弧柱温度低于3000~4000K时,X趋近于零。

横向吹弧时弧长/与时间艺的关系,直流电弧的静态伏安特性和熄灭原理.

直流电弧的静态伏安特性,设有如图2-32所示的直流电路,电源电势为E,电弧在触点1和2之间燃烧,可变电阻R用以改变流过电弧的电流rh。如果维持弧长不变(例如为JI)的条件下,给定每一电流值后稍停一些时间(大于几百us),等弧柱中的发热和散热过程达到平衡后,测量弧隙两端的电压,则电弧电压仇和电弧电流rh的关系如图2-32所示。这一关系叫做直流电弧的静态伏安特性。

直流电弧的静态伏安特性具有以下几个特点:测量直流电弧伏安特性的线路,当电弧长度不变时,稳定燃烧

的电弧电压犰随电弧电流rh的增加而降低,如图2-33所示。这是由于弧柱压降[7z随电流增加而下降的缘故。因为当电弧电流rh增大时,弧柱的输入功率饥Jh增加,于是弧柱的温度升高,直径增大。这样,一方面引起散发功率Ps的增加,另一方面使弧柱电阻Rb剧烈减小,因而电弧电压uh下降。但是,由于电弧压降下降后,弧柱的输入功率也下降。因此,当弧柱温度和直径增大到一定程度,使得弧柱的输入功率等于触点2.

不同弧长时直流电弧的静态伏安特性,散发功率时,电弧电压便稳定在这一新的数值上。

dD=yzrh-Ps  (w)         (2-29)

式中 Q―弧柱的含热量(J);

ui―时间(s);

uz―弧柱压降(V);

rh一电弧电流(A);

Ps一弧柱总散发功率(W)。

从式(2-29)可以看出,若dQ/du>0,即rh饥>Pδ,则弧柱含热量Q逐渐增多,这表现为弧柱温度升高和直径扩大,电弧燃烧趋于炽烈。若-Q/du<0,即rh<Ps,则弧柱含热量逐渐减少,这表现为弧柱温度降低和直径缩小,电弧趋向熄灭。如果dQ/dt=0,即rhz=Ps,意味着输入弧柱的功率等于弧柱散发的功率,弧柱中的含热量保持不变,弧柱的温度和直径也保持不变,这时电弧处于稳定燃烧。所以,式(2-29)称为能量平衡公式,它是根据弧隙中能量的,增减情况来判别电弧燃烧是趋向炽烈、熄灭还是稳定燃烧的公式。

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