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技术需求：电弧故障断路器的研发；3D打印配电箱（柜）壳体，解决一系列人工的焊接加工问题。

开关电器的基本功能就是能够在所要求的短时间内分合电路，即起所谓开关的作用，机械式开关设备是用触头来开断电路电流的，在大气中开断电路时，只要电压超过12—20V，被开断的电流超过***—1A，在触头间隙（也称弧隙）中通常产生一团温度极高、发出强光且能够导电的近似圆柱形的气体，这就是电弧 [2]  。

一直到电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质后，电流才被开断。发生在开关设备中的电弧简称为开关电弧。这种开关电弧现象，也即电弧燃烧和熄灭过程是开关电器最重要的内容。

开关电弧是等离子体的一种形式，属低温等离子体。开关电器中电弧的熄灭就是要积极地利用电弧等离子体的温度控制来实现，对于高电压大电流电路来说、只有产生电弧、才能实现对电弧等离子体的温度控制。对于开关电器而言，希望它反有如下特件 [3]  ；

（1）电导率的变化范围尽可能大，即要在导体与完全绝缘体之间变化；

（2）电导率的变化速度尽可能快。

前一项特性在本质上决定于等离子体的材料，因此，引进新的灭弧介质是取得技术进步的关键。后一项特性虽然也在较大程度上决定于等离子体的材料，但更易于受到等离子体控制方法的影响，作为开关电器核心部分的灭弧室的作用正在于对电弧等离子体的控制，加速其电导率的变化。

电弧放电编辑

电弧是一种气体放电现象，也是一种等离子体。等离子体是与固体、液体、气体并列的物质第四态。以50000K为界，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体两大类，电弧属于后者。实际上，宇宙中约90%的物质都是等离子体。

等离子体是物质的第四态 [4] 

等离子体是物质的第四态

等离子体是物质的第四态

开关电弧是电弧等离子体的一种。开关电弧的主要外部特征有 [2]  ：

（1）电弧是强功率的放电现象 在开断几十千安短路电流时，以焦耳热形式发出的功率可达10000kW。与此有关，电弧可具有上万摄氏度或更高的温度及强辐射，在电弧区的任何固体、液体或气体在电弧作用下都会产生强烈的物理及化学变化。在有的开关中．电弧燃烧时间比正常情况只多一二十毫秒，开关就会出现严重烧损甚至爆炸。在用灭弧能力很弱的隔离开关开断负荷电路时（属于误操作），电弧能使操作者大面积烧伤。

（2）电弧是一种自持放电现象 不用很高的电压就能维持相当长的电弧稳定燃烧而不熄灭。如在大气中，每厘米长电弧的维持电压只有15V左右。在大气中，在100kV电压下开断仅5A的电流时，电弧长度可达7m。电流更大时，可达30m。因此，单纯采用拉长电弧来熄灭电弧的方法是不可取的。

（3）电弧是等离子体，质量极轻、极容易改变形状 电弧区内气体的流动，包括自然对流以及外界甚至电弧电流本身产生的磁场都会使电弧受力，改变形状，有的时候运动速度可达每秒几百米。设计人员可以利用这一特点来快速熄弧并预防电弧的不利影响及破坏作用。

两个电极在一定电压下由气态带电粒子，如电子或离子，维持导电的现象。激发试样产生光谱。电弧放电主要发射原子谱线，是发射光谱分析常用的激发光源。通常分为直流电弧放电和交流电弧放电两种。

气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安），并发出强烈的光辉,产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。电弧是一种常见的热等离子体（见等离子体应用）。

电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。电弧的重要特点是电流增大时，极间电压下降，弧柱电位梯度也低，每厘米长电弧电压降通常不过几百伏，有时在1伏以下。弧柱的电流密度很高，每平方厘米可达几千安，极斑上的电流密度更高。

电弧放电可分为 3个区域：阴极区、弧柱和阳极区。其导电的机理是：阴极依靠场致电子发射和热电子发射效应发射电子；弧柱依靠其中粒子热运动相互碰撞产生自由电子及正离子，呈现导电性，这种电离过程称为热电离；阳极起收集电子等作用，对电弧过程影响常较小。在弧柱中，与热电离作用相反，电子与正离子会因复合而成为中性粒子或扩散到弧柱外，这一现象称为去电离。在稳定电弧放电中，电离速度与去电离速度相同，形成电离平衡。此时弧柱中的平衡状态可用萨哈公式描述。

能量平衡是描述电弧放电现象的又一重要定律。能量的产生是电弧的焦耳热，能量的发散则通过辐射、对流和传导三种途径。改变散热条件可使电弧参数改变，并影响放电的稳定性。

电弧通常可分为长弧和短弧两类。长弧中弧柱起重要作用。短弧长度在几毫米以下，阴极区和阳极区起主要作用。

根据电弧所处的介质不同又分为气中电弧和真空电弧两种。液体（油或水）中的电弧实际在气泡中放电，也属于气中电弧。真空电弧实际是在稀薄的电极材料蒸气中放电。这二种电弧的特性有较大差别。

电弧是一束高温电离气体， 在外

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