打开电路

打开电路通常意味着 过渡过程，其中电路电流从某个值变为零。在断开电路的最后阶段，断开装置的触头之间会出现间隙，它除了零导电率外，还必须具有足够高的介电强度，以承受恢复到其上的电路电压的作用。

电弧放电的物理特性

电弧 当触点（电极）之间的间隙断开或打开时可能会发生。当触点打开时，在触点表面形成发光的“点”促进了它们之间的电弧，这是小“分离”区域上显着电流密度的结果。这会导致在触点断开时形成电弧，即使在相当低的电压（大约几十伏）下也是如此。

人们普遍认为，在触点上至少出现不稳定电弧的最低条件是 电流约为 0.5 A，电压为 15 — 20 V.

在较低的电压和电流值下打开触点通常只伴随着小火花。在较高的开路电压下，但在较低的电流下，开路触点之间可能形成 辉光放电.

辉光放电的特征是阴极电压显着下降（高达 300 V）。如果辉光放电变成电弧放电，例如，随着电路中电流的增加，阴极电压降会降低到 10 - 20 V。

气体介质高压电弧放电的特点是：

• 弧柱中的高电流密度；

• 电弧通道内气体的高温，达到5000K，在强烈去离子条件下，12000—15000K及更高；

• 电极处的高电流密度和低电压降。

通常，目标是确保开路过程尽快进行。为此，使用了特殊的开关设备（开关、断路器、接触器、熔断器、负载断路器等）。

不仅在断路器中观察到电弧现象。触点打开时可能会产生电弧。 高压隔离开关，当线路的绝缘重叠时，当保险丝的保护元件烧坏时等。

这些设备的设备复杂性取决于在工作电压水平、额定电流和短路电流、发生的过电压水平、大气条件、额定速度等方面对它们施加的要求。

通过隔离开关断开电路的特点

在使用简单的隔离开关（例如跳闸装置）时，最常遇到熄灭交流电的长开弧的问题。这种隔离开关没有专门的消弧装置，当触头打开时，它们只是将电弧延伸到空气中。

为了改善拉弧的条件，隔离开关配备喇叭或附加的棒状电极，电弧沿着它们被提升并拉长到很大的长度。

互联网上上传了很多视频，展示了隔离开关的触点在负载打开时产生电弧的过程（这些可以通过搜索“电弧隔离器”轻松找到）。

风会强烈促进隔离开关处或电源线上导体与地之间的开路电弧。在有风的情况下，电弧可能比没有风的情况更短，因此消除得更快。但是，由于风的不一致性，不应考虑风这样的因素，而是基于更严酷的条件——完整的没有风。

借助隔离开关，不可能关闭大电流，因为电弧同时达到相当长的长度，形成大量火焰，强烈熔化隔离装置的触点。强大的开路电弧很容易损坏与之接触的绝缘体，导致相间重叠，从而导致网络短路。

常规隔离开关广泛用于断开小型变压器的开路电流、容性负载线电流、低负载电流等。

打开电路的方法

原则上，以下方法可以用于断开直流电和交流电的电路。

1、电路简单起弧

本组包括用直流电和交流电打开电路的方法，其中在打开触点之前没有采取特殊的附加措施来限制电路中的电流，也没有采取特殊的措施来降低电弧间隙中的电弧能量断路器。

在这种开路方式中，熔断条件至多由 断开装置的灭弧室 通过在电流过零（交流电）或达到足够的电弧电压值（直流电）时产生所需的间隙介电强度。

在电弧放电期间，设备的触点可以在电路中流动的电流的任何相位打开，因此灭弧室的触点和元件必须设计成能够承受相对高功率和能量的电弧的冲击。

电气设备用灭弧室

断路器灭弧室

2. 电气线路开弧限制

这种排除方法包括那些其中相对较大的活性或 反应性，因此，与限制开始之前存在的值相比，电路中的电流显着降低。开关关闭保留在电路中的有限电流。

在这种情况下，触点处会出现功率受限的电弧，与未受限电流相比，利用剩余电流熄灭电弧是一项更简单的任务。

通常，我们将此类断开方法包括在同一组中，其中电流中断的相位被严格固定或电弧在触点上的燃烧时间受到一些特殊措施的限制，例如阀门装置等。

3、电气线路无弧开路

这种情况下开路过程的特点是主触点处的电弧放电完全发生或由于电路的电感和互感的影响而以极短时间的不稳定电弧形式发生.这种类型的电路断开通常是通过用作主断路器触点的分流元件的大功率阀（硅二极管或晶闸管）来实现的。

打开直流和交流电路时的灭弧特性

开关装置间隙主动去离子的交流灭弧条件从根本上排除了直流电弧和长开交流电弧的灭弧条件。

在永久性电弧或开放式长交流电弧中，发生熄灭的主要原因是电弧伸长时，电能无法弥补弧柱中的电压降，从而出现不稳定状态，电弧熄灭。

当交流电路中出现电弧时，当电弧柱主动去离子或断成一连串的短电弧时，即使电源仍有较大的供电电压维持电弧燃烧，电弧也能熄灭，但事实证明不足以确保其点火——在电流过零时。

在电流过零期间的主动去离子条件下，电弧柱的电导率下降得如此之多，以至于至少在短时间内必须对其施加显着的电压以在下一个半周期启动电弧。

如果电路不能提供足够的电压及其在间隙中增加的速率，电流过零后，电流中断，即在接下来的半个周期内不再出现电弧，电路最终关掉。

然后考虑最常见的 简单地打开电弧电路.

如果电路源电压和电流超过某些临界值，则在电气断开装置的触点处 当它们打开时，会发生稳定的电弧放电…如果触头进一步分开或电弧​​吹入隔离开关的灭弧室，则会产生不稳定的电弧燃烧条件，电弧可以熄灭。

随着电路电压和电流的增加，产生不稳定电弧条件的难度迅速增加。在达到几千和几万伏特的电压和相对较高的电流（千安培）时，断开装置的触点中会产生非常强大的电弧，为了将其熄灭从而断开电路，必须采取措施使用或多或少复杂的灭弧装置……在关闭直流电路时会出现特别严重的困难。

在岩石过程中还必须克服相当大的困难。 短路电流 在交流电路中短时间（百分之一秒和千分之一秒）。

电气装置中电路的快速断开和由此产生的短路的移除取决于多种情况，首先是需要保持操作的稳定性。 电气系统，保护电线和设备免受短路电流的热影响，保护断开装置的触点和电弧室免受强大电弧的破坏作用。

快速去除开路电弧也很重要， 在低压控制电路设备中，通常是为大量的开关过程而设计的。减少电弧燃烧的持续时间会减少触点和设备其他元件的燃烧，因此会增加使用寿命。

然而，非常快速地消除电弧会导致电路中产生非常大的电涌，因为电弧在电路开路时会吸收存储在电路中的电磁能，该电磁能可以转化为静电电涌能。因此，电弧放电在某些情况下可以起到积极作用。这应该被考虑在内。

创建可靠的高速高低压断开装置的问题，首先是基于正确解决其中的灭弧问题。

在电气设备的触点中形成强大的电弧来中断低压和高压电路是一个复杂的过程，其研究致力于大量的理论和实验研究以及设计开发。

根据操作电压水平、电流大小、断开装置所需的操作时间、安全条件等，实际使用的交流和直流电弧熄灭的方法有很多。

目前，单纯拉弧仍是高低压交直流开关器件技术继续走的主要路径。

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