电弧的基本理论

5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性5.1.2交流电弧5.1.3直流电弧5.1.4直流电弧和交流电弧的区别5.1.5电弧的熄灭方法和灭弧装置5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性1.概述大气中两个触头将接触或开始分离时，只要它们之间的电压达12～20V，电流达0.25～1A，触头间隙内就会产生一团温度极高﹑发出强光和能导电的近似圆柱形的气体，称为电弧。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性1.概述电弧是一种气体游离放电现象。产生电弧的条件：用开关电器开断电源电压大于10~20V，电流大于250mA的电路时，就会发生电弧。电弧的本质：生成于气体中的炽热电流，是高温气体中的离子化放电通道，是充满着电离过程和消电离过程的热电统一体。断路器在分断过程中产生的电弧是高温等离子体。等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除固、液、气外的物质存在的第四态。看似“神秘”的离子体其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99%。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性2.气体放电的物理过程气体放电的物理过程包括电离（游离）和消电离（去游离）。1）电离原子吸收的能量足够大时，电子激发到自由态而离开原子轨道形成自由电子，原来的中性原子或分子变成正离子，这种过程称为电离或游离。电离的方式：表面发射——由金属表面发射电子；表面发射方式由热发射、高电场发射（场致发射）、光发射、二次发射。空间电离——电极间气体在外界力量影响下，其分子或原子分裂成自由电子和正离子的现象，空间电离方式由光电离、电场电离（碰撞电离）、热电离。电离过程是各种电离形式的综合表现。2）消电离（去游离）电离气体中的带电粒子离开区域，或者失去电荷变为中性粒子，这种现象叫消电离。形式：复合——两个带有异性电荷的粒子相遇互相作用而消失电荷，形成中性粒子的现象叫复合。复合方式由表面复合和空间复合，影响复合因素最显著的是温度，冷却作用是加强复合的决定性因素。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性2.气体放电的物理过程扩散——弧柱中的带电粒子，由于热运动从弧柱中浓度高的区域移动到弧柱周围浓度较低的区域，叫扩散。电弧电流恒定时，扩散速率与电弧直径成反比，复合速率与电弧直径平方成反比。3）气体放电的几个阶段非自持放电阶段（OD段）自持放电阶段（从D点起）5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性3.电弧的产生、维持与发展1）电弧的产生强电场发射：E=U/s大于3×106V/m时，金属触头阴极表面就会发射自由电子。热电子发射：在开关分闸时，动静触头之间的接触压力和接触面积减小，接触电阻增大，接触表面发热严重，产生局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电子。加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。碰撞游离：加速运动获得动能的自由电子在运动中与中性质点发生碰撞，中性质点中的电子获得能量产生跃迁，跳到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。雪崩：游离的结果导致触头间自由电子数量剧增。介质击穿产生电弧：剧增的电子形成电流，介质被击穿而产生电弧。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性3.电弧的产生、维持与发展2）电弧的维持与发展

☞由于电弧的半径小，电弧形成后，触头间的电压和电场强度很低，强电场发射停止。☞由于电弧在燃烧过程中温度很高，可达到几千度甚至上万度，阴极表面继续进行热电子发射。☞另一方面介质的分子和原子在高温下将产生强烈的分子热运动，获得动能的中性质点之间不断地发生碰撞，游离成自由电子和正离子，此即所谓热游离。☞热发射和热游离给弧隙提供了大量的自由电子，电流继续流过，电弧的燃烧得以维持。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性4.电弧的组成电弧的阴极区域对电弧的发生和物理过程具有重要的意义，形成电弧放电的大部分电子是在阴极区产生或由阴极本身发射的。电弧放电时，实际上并不是整个阴极全部参加放电过程，阴极表面的放电只集中在一个很小的区域上，这个小区域称为阴极斑点。它是一个非常集中，面积很小的光亮区域，其电流密度很大，是电弧放电中强大电子流的来源。阳极表面也存在阳极斑点，它接收从弧柱中过来的电子。弧柱是由高温、游离了的气体形成的充满了带电粒子的等离子休。近阴极区——长度极短（约等于电子的平均自由行程）。电子经过这段行程后，气体电离，电子运动快，正离子慢行成正离子层，电场强度很高。近阳极区——长度为近阴极区数倍，阳极附近聚集大量电子，形成电子层。阳极压降﹑阴极压降数值相近，在20V以内，但阳极压降区较长，所以电场强度较小。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性4.电弧的组成电弧可分为短弧和长弧两种。电弧长度较短（即电弧弧芯中心线在毫米以下）．电弧电压主要出阴极和阳极位降构成的电弧称为短弧。在短弧中近极区域的过程起主要作用。电弧长度较长，电弧电压主要由弧柱压降构成的电弧称为长弧。在长弧中弧柱的过程起主要作用。在高压开关中的电弧一般均属于长弧。弧柱区——6000k以上高温，大量气体分子游离，因此具有良好的导电性。电流越大，弧温越高。热电离程度越大，电阻越小，伏安特性是负特性（但真空电弧是正特性），弧柱内气体全部电离，正负带电粒子数相等，为等离子体。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性5.电弧发生的途径1）电路断开电弧的发生为了使电弧点燃，某一最低电流值是必需的。开断电路时电弧的产生过程：触头开始分断—（存在超程实际未分断）—>接触点减小—>极限状态（仅一点接触）—>接触处金属熔融—>液态金属桥—>金属桥断裂（爆炸）—（电流瞬时截断）—>产生过电压—（击穿介质）—>电弧—（各种熄弧因素）—>电弧熄灭—>触头分断

2）触头闭合时电弧的发生击穿电压的最低值（对于银触头大约是15Ｖ）、电弧建立的时间（大约为10-8s，与发生击穿时的触头间距无关）。3）真空和气体间隙的击穿电弧可以在真空的两电极间发生。这种电弧可以称为真空电弧。但电弧实际上并不是在绝对真空而是在金属蒸气中燃炽。4）从辉光放电到电弧放电的转变。从辉光放电过渡到热电子电弧的过程是随着电流的增加，阴极电位降逐渐增高，在阴极区放出的能量也就增加，如果这时阴极温度达到热电子发射开始起显著作用的数值，则放电的击穿电压开始下降。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性5.电弧发生的途径从辉光放电转变到冷阴极电弧的过程。在阴极电化显著增高的非正常辉光放电中。阴极表面的个别部分在强电场影响下能够发射电子，其数量足以使阴极电位降区域和气体显著地游离，由此产生电荷浓度较高的区域。电子比正离子更快离开这个区域，因此形成中间电荷的增加，促使场电子发射继续增加，最后形成电弧放电。5）从火花放电到电弧放电的转变。当两电极之间的间隙被击穿形成火花放电时，就在间隙形成导电通道，开始输入能量，电流逐渐上升。电流上升速度一般决定于外部电路的参数，但在两电极间的电容经常有某些储藏的能量被迅速输入到通道中。通道强烈地被加热和扩展，并且扩展的速度在初始阶段可以近似地看作为冲击波的传播。火花放电可以引起具有大的压力跃变的冲击波。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性6.电弧的物理特性1）电弧的温度在电弧中可能在几个微秒的时间内达到大约4000K～5000K的高温，电弧的燃炽与熄灭与温度有很大的关系。电弧温度与电流有重要的关系，电流的增加基本上标志着温度的上升。2）电弧的直径弧柱本身，电弧中间明亮的部分，直径大致相当于弧柱，电弧的最大导电部分，几乎100％的电流在它中间通过。光圈，周围较宽广而亮度较低的外壳。电弧的直径与电流有关。对于在空气中自由燃炽的电弧，其直径d与电流I的平方根成正比。高气压弧柱的直径与气体的压力P有关。对于自由燃炽的电弧，其直径随压力升高而减小。在管道中稳定燃炽的电弧直径是与电弧在其中燃炽的气体的导热系数成反比的。显然，这样的关系仅说明由于热传导而使电弧冷却的电弧特性。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性6.电弧的物理特性3）电弧的电压方程UA=Uc+Ua+Up或UA=U0+Eplp式中：Ua为阳极压降；Uc为阴极压降；Up为弧柱压降；Uo=Ua+Uc为近极压降，Ep为弧柱区电场强度；lp为弧柱区长度，可近似取为电弧长度。弧柱区的场强E与电弧电流Ih的关系：式中，r为弧柱通道半径；n为电子密度；be为电子迁移率；e为电子电荷。除电流外，弧柱区场强还与许多因素有关，如电弧运动的速度、气体的可动性、气体的导热系数、气体的压力以及电弧所处的狭缝或管道直径等。电弧既是电的又是热的现象，所以电弧所处热的条件，严重地影响到其电特性。如果散热条件好，则弧柱去游离过程强，弧柱区场强就升高、在许多情况下。电弧热量的散出与电弧在其中燃炽的气体的可动性和导热系数密切相关，试验表明，弧柱区场强有随气体导热系数大致成正比上升的倾向。电弧与固体绝缘壁的接触使场强有很大的增高。如果迫使电弧在绝缘板之间的狭缝或小直径的管道中燃炽，能使弧柱区场强增加几倍。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性6.电弧的物理特性4）电弧等离子体的热容与冷却开关电弧的熄灭，主要是靠对电弧等离子体进行冷却来实现的。冷却方式主要有等熵（热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度）冷却和热传导冷却两种。等熵冷却就是所谓绝热膨胀。当气体沿着压力梯度进行膨胀运动时、由粒子运动形成的内部能量转变成流动能，使气体温度下降而被冷却。此时的冷却能力即每单位容积的散热功率，可用下式表示：上式中，v为流速；P为压力。热传导却是由沿着温度梯度移动的热流造成的冷却。气体与等离子体的热传导和通常固体的情况大不相向，它与内部的能量密度梯度有关，在气体和等离子体中可由于多种原因将能量以能流的形式散出去。如把这些能量的散失都看成是广义的热传导，并以导热率λ来等效表示，那么每单位容积的散热功率可用下式表示：上式中导热率λ是温度的函数。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性6.电弧的物理特性4）电弧等离子体的热容与冷却电弧等离子体冷却的速度除与散热功率的大小有关外，还与等离子体的热容有关，在相同的冷却条件下，热容（比热容，是单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。）愈小，则冷却速度愈快。电弧等离子体的定压比热容也与固体和液体的情况不同，它是相当复杂的温度函数，随温度的变化，定压比热容有很大的变化。设电弧等离子体所包含的能量（即热焓——焓是汽体的一个重要状态参数。焓的物理意义为：在某一状态下气体所具有的总能量，它等于内能和压力势能之和。）为hT。则定压比热容Cp为：这是由于气体与等离子体在温度升高的同时将发生分解和游离，而分解和游离时所需要的能量，从外部看即表现为大的热容。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性6.电弧的物理特性5）电弧的能量平衡电弧燃炽时，电源不断地供给能量，并转变成热能和光能，同时电弧也不断地通过传导、对流和辐射三种方式向周围散出能量。在长弧中，电弧的特性主要由弧柱决定、电弧电压主要由弧柱压降构成，即可忽略近极压降。发热量等于弧柱含热量的增加与散热损耗之和，电弧弧柱的动态能量平衡力程式为：式中，Ih为电弧电流（A），Uh为电弧电压（V）；Q为弧柱的内能（J）；t为时间（s）；Ps为弧柱散失的功率（W）。能量平衡也是形成电弧等离子体动态特性的基础，对于每单位容积等离子体，这一关系的一般式为：式中，ρ为等离子体的电导率，E为电场强度；σ为等离子体密度；h为热焓。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性7.电弧的效应1）热效应。电弧产生的热能Ea效应，是电弧最主要的效应，它正比于弧压Ua、电流有效值Isc和故障持续时间t，其单位是焦耳（J）。电弧产生的热量能熔化金属，碳化绝缘，加热周围空气。如果周围空间有限，那么空气的压力会突然升高。短路电弧产生的巨大热量往往被低估。作为一个例子，10000安培的短路电流十分之一秒产生的热量可以熔化一根150mm2截面的电缆。2）压力效应。电弧导致快速加热有限体积的空气，让见证过此事的人将短路与爆炸相比较。很少能有开关柜或密闭空间的门能承受如此大的内部压力，它增加了对装置的损坏。电弧闪络同时伴随着显著的噪声，它是由压力变化引起的。对交流电，这一噪声甚至是轰鸣声。3）发光效应。这是众所周知的，除了高强度外，它有部分的紫外线辐射，会影响附近人员的视觉，但总体会增加周围的电离。4）电离效应。导致带电部件重复性的电弧闪络，这些部件由绝缘间隙分开，在正常气压下是安全的。这些重复性的电弧放电会导致二次电弧，它独立于最初的电弧，沿不同的部分传播。这解释了观察到的开关柜经受一次打击后的多重电弧，使得难以判断故障的真正起始点。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性7.电弧的效应电弧效应的限制措施：1）减小故障电流。热效应正比于短路电流Isc，限流器可以减少故障电流。2）减少故障时间。热效应也正比于故障持续时间t，要试图减少故障时间，就要尽可能快速地切除故障。在同步发电机励磁系统中，功率柜快速熔断器、励磁调节器快速保护，可以起到减少故障时间。3）建立消耗性屏障和电弧陷阱。有可能构造一种装置，经过一定的运动后，电弧掉入某一“陷阱”而被“锁定”在一端而不再传播，然后进行消耗性屏障，这个消耗性屏障可以是金属的，电弧将会被吸收用来熔化金属；也可以是矿物绝缘体，有足够的抗热能力。其目的是引导电弧到某一方向，在此方向上其结果会产生较小的损害，或至少可以由一个消耗性屏障控制。这些装置在电弧设备上被称为“电弧陷阱”，在励磁系统可以称为灭磁开关灭弧罩，进一步细化，其实就是灭磁开关灭弧罩的灭弧栅。5.1电弧的基本理论5.1.1电弧的产生和物理特性8.电弧的熄灭

1）复合去游离正离子和负离子相互吸引而中和成为中性质点的过程。自由电子的速度远大于正离子，它们直接复合的可能性很小，往往是自由电子先附着在中性质点上，形成负离子，运动速度大大减慢，此时正离子和负离子更容易复合。2）扩散去游离自由电子和正离子逸出电弧而进入周围介质中，被周围介质冷却而复合的过程。由于电弧内外的电荷浓度及温差的不同，自由电子和正离子将向浓度和温度都低的周围介质中扩散，在低温处，电子和离子的速度减慢而复合成为中性质点。9.电弧的危害☞电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。☞电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。☞由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。5.1电弧的基本理论5.1.2交流电弧在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。1.交流电弧的伏安特性因为交变电流总是随着时间变化，所以伏安特性只能是动态的。值得注意的是交变电流每个周期有两次自然通过零位，而电弧也通常在电流过零时熄灭。若未能熄灭，则另一半周内电弧将重燃，且其伏安特性与原特件是关于坐标原点对称的。OA段：电弧电流ih从零上升，由于ih过零期间，发热功率Ph=0，随着热量的散发，弧柱变冷、变细，Rh增大，uh以很陡的斜率上升。5.1电弧的基本理论5.1.2交流电弧在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。1.交流电弧的伏安特性AB段：随着ih的增大，也Ph增大，当Ph>Ps时，电弧积聚热量增多，弧柱变热、变粗，也Rh减小。当Rh减小的速度比的增ih长速度大的多时，uh随着ih的增大而减小。OA段：当ih到达最大值B点后开始减小，uh沿着曲线BC上升。由于热惯性的作用，此时Rh要比增大ih时同一ih对应的数值要小，因此曲线BC要比AB低。CO段：随着ih的减小，也Ph减少，Rh逐渐上升。当ih减小的速度比Rh上升的速度大的多，uh又开始随着ih的减小而下降。5.1电弧的基本理论5.1.2交流电弧2.熄灭交流电弧的基本方法加强弧隙的去游离、提高介质强度的恢复速度和降低弧隙电压的上升速度与幅值，是高压断路器中熄灭电弧的基本方法。1）利用灭弧介质灭弧在高压断路器中，广泛采用去游离作用强的灭弧介质灭弧。利用固体介质的狭缝狭沟灭弧，冷却，表面吸附电子，加强复合。如：介质纵缝灭弧罩、介质填料灭弧管。2）利用短弧原理灭弧交流电路中电流自然过零时，每一短弧有150~250V电压。直流电路中每一短弧的阴极区有8~11V电压降。3）吹弧（横吹、纵吹、纵横吹）吹弧是指利用各种结构形式的灭弧室，使高温分解的气体或具有很大压力、低温的气体在灭弧室中按特定的通路，吹动电弧，加强扩散和复合去游离而使电弧熄灭的方法。4）采用特殊金属材料作灭弧触头采用铜、钨合金和银、钨合金等特殊金属材料作触头。这些材料在高温下不易熔化和蒸发、抗熔焊，可以减少热电子发射和高温分解产生的金属蒸气，削弱了游离作用。5.1电弧的基本理论5.1.2交流电弧2.熄灭交流电弧的基本方法5）提高断路器触头的分离速度加快断路器触头的分离速度，可以迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，弧隙电阻和电弧的表面积突然增大，电弧的冷却加快，有利于带电质点的扩散和复合去游离。6）采用多断口灭弧某些电压等级较高的断路器采用多个灭弧室串联的多断口灭弧方式。◆多断口将电弧分割成多段，在相同触头行程下，增加了电弧的总长度，弧隙电阻迅速增大，介质强度恢复速度加快。◆使每个断口上的恢复电压减小，降低了恢复电压的上升速度和幅值，提高了灭弧能力。7）在断路器主触头两端加装低值并联电阻◆主触头Q1先断开，产生电弧，因有并联电阻，恢复电压为非周期性，降低了恢复电压的上升速度和幅值，主触头上的电弧很快熄灭。◆接着断开的辅助触头Q2，由于电阻r的限流和阻尼作用，辅助触头上的电弧也容易熄灭。5.1电弧的基本理论5.1.3直流电弧1.直流电弧的伏安特性当施加电压达到击穿电压Ub、电流亦达到燃弧电流Ib后，电弧便产生了，而且随着电流的增大，电弧电压反而降低。电流增大会使弧柱内热电离加剧、离子浓度加大，故维持稳定燃弧所需电压反而减小。这种特性成为负电阻特性。曲线1是在弧长不变的条件下逐渐增大电流测得的。由于电弧本身的热惯性，电弧电阻的增大总是滞后于电流的变化。当电流减至I2时，电弧电阻大抵仍停留在I1时的水平上。极限情况下，即电流减小速度为无穷大，电弧电阻来不及变化，伏安特性即为曲线3。2.直流电弧的燃烧电流减小时伏安特性与纵轴相交处的电压Ue极为熄弧电压。5.1电弧的基本理论5.1.3直流电弧2.直流电弧的燃烧电流减小时的电弧伏安特性曲线U0（U0-iR）直流电弧稳定燃烧后，di/dt=0，U0-iR=uh。稳定燃烧点应为电路伏安特性和电弧静态伏安特性的交点。B点为稳定燃烧点，Δi>0，U0-iR<uh，i↓；Δi<0，U0-iR>uh，i↑。A点不是稳定燃烧点，Δi>0，U0-iR>uh，i↑；Δi<0，U0-iR<uh，i↓。A点又称为视在稳定燃烧点。3.直流电弧的熄灭为消除直流电弧的稳定燃弧点。应使其伏安特性处于特性U0-iR的上方，使电弧电压uh与电阻电压降iR之和超过电源电压U0，以致电弧无法稳定燃烧。常采用以下措施来达到熄弧条件：1）拉长电弧或对其实行人工冷却借助增大弧柱电阻使电弧伏安特性上移，与特性U0-iR脱离。5.1电弧的基本理论5.1.3直流电弧3.直流电弧的熄灭1）拉长电弧或对其实行人工冷却增大纵向触头间隙，如右图a；法向拉长电弧，如右图b；借使弧斑上移拉长电弧，如右图c。2）增大近极区电压降利用金属栅片（n片）将电弧分割成系列短弧。Uh=（n+1）U0+El这比无栅片时增大了nU0，所以也能起到使电弧伏安特性上移的作用。5.1电弧的基本理论5.1.3直流电弧3.直流电弧的熄灭3）增大弧柱电场强度◆增大气体介质的压强；◆增大电弧与介质间的相对运动速度；◆使电弧与温度较低的绝缘材料紧密接触以加速弧柱冷却；◆采用如SF6气体等具有强烈消电离作用的特殊灭弧介质；◆采用真空灭弧室。5.1电弧的基本理论5.1.4直流电弧和交流电弧的区别电弧可以分为直流电弧和交流电弧，在电弧的产生过程中，无论交流还是直流，其外界条件和理论机理一样。但是在电弧的熄灭过程，交流电弧与直流电弧不同，主要表现在交流电流有周期性的自然过零点，此时电流等于零，有利于交流电弧的熄灭。利用电弧电流自然过零的特点进行的熄弧称为零点熄弧原理。以自然过零点为界，一个周期的交流电弧可以分为2个直流电流，因为在电弧燃烧过程中，交流电弧和直流电弧也基本一样。总的说来，交流电弧的电流瞬时值随时间变化，每周期内有两次过零点。电流经过零点时，电弧的输入能量等于零，电弧温度下降，电弧自然熄灭。而后随着电压和电流的变化，电弧重新燃烧。因此，交流电弧的燃烧，实际上就是电弧的点燃、熄灭周而复始的过程。5.1电弧的基本理论5.1.5电弧的熄灭方法和灭弧装置1.熄灭交流电弧的方法1）增加电弧的长度；2）

磁场吹弧，使电弧在空气中迅速运动；3）靠电弧本身的能量或外界的能量使气流（如SF6、压缩空气），或液流（如油）纵向或横向吹弧；4）将电弧引入狭缝或电孤在管道中与介质密切接触；5）在真空中熄弧；6）将长弧分成一系列短弧。2.熄灭直流电弧的方法1）拉长电弧拉长电弧的方法有2种：电弧形状不变，把电弧两端的导体距离拉长；电弧两端的导通距离不变，采用吹弧的方法，让电弧变形变长，这是灭磁开关最常见的拉弧方法。吹弧的方式有3种，过去曾采用空气泵的机械吹弧方式，现在则广泛采用回路电动力吹弧和线圈磁场吹弧2种方式。5.1电弧的基本理论5.1.5电弧的熄灭方法和灭弧装置2）在开关断口上装设灭弧栅在开关断开上装设灭弧栅，并形成一个灭弧罩，这是极为普遍的灭弧方式，也是灭磁开关广泛采用的方式。根据灭弧栅片的材料属性，有金属材料灭弧栅、绝缘材料灭弧栅、金属和绝缘材料混合灭弧栅3种类型。金属材料灭弧栅。采用钢片组成的灭弧栅片，将一个长电弧分割成很多短电弧，弧根（阴极和阳极）增多，整个电弧的电压也就增多，造成Δu<0使得电弧熄灭。如果由钢片组成的灭弧栅横向布置在开关触头上，称为横向金属灭弧罩。如果由钢片组成的灭弧栅纵向布置在开关触头上，称为纵向金属灭弧罩。无论是横向还是纵向，当开关断开时，电弧电流产生的磁场与钢片栅片作用力，使电弧拉入灭弧栅内被钢片分割成多段短弧。5.1电弧的基本理论5.1.5电弧的熄灭方法和灭弧装置2）在开关断口上装设灭弧栅绝缘材料灭弧栅。采用陶土材料或石棉水泥等绝缘材料压制成狭缝型的灭弧栅片，利用横吹和拉长电弧方式，把电弧能量消耗在灭弧栅片以及由此构成的灭弧罩内。绝缘材料灭弧栅灭弧原理，其实是拉长电弧灭弧原理，与短电弧灭弧原理相差很大，但是都是采用灭弧栅片和灭弧罩型式。右图（a）所示在静触头1和动触头2活动上方，罩上一些绝缘灭弧栅片。当动触头分离静触头产生电弧以后，在磁吹装置的磁场作用下，对电弧产生电磁力，将其拉入灭弧片构成的狭缝中，起到拉长电弧的作用，同时促使电弧与灭弧片冷壁紧密接触，加强冷却作用。灭弧栅片总是固定安装在一个称为灭弧罩的绝缘外壳里面，如右图（b）所示。在灭弧栅片下方，留有动静触头运动的空间，称为灭弧室。在灭弧栅片上方，安装有防止电弧火焰外喷的灭焰栅。5.1电弧的基本理论5.1.5电弧的熄灭方法和灭弧装置2）在开关断口上装设灭弧栅金属和绝缘材料混合灭弧栅。灭弧栅片由金属和绝缘材料混合组合，下端是金属，上端是绝缘材料。混合材料灭弧栅兼顾金属短弧和绝缘长弧特点，小电流电弧短电弧属性，大电流电弧既是短电弧又有长电弧属性。5.1电弧的基本理论5.1.5电弧的熄灭方法和灭弧装置3.灭弧装置1）灭火花电路多用于保护直流继电器的触头系统，降低其电侵蚀、提高其分断能力，进而保证其安全运行。2）简单灭弧在大气中开触头拉长电弧使熄灭。借机械力或电弧电流本身产生的电动力拉长电弧（L增长），并使之在运动中不断与新鲜空气接触而冷却（E