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DQZHAN技術訊：開關電器觸頭開斷過程是什么樣的？

許多朋友想了解開關電器觸頭開斷的過程。

觸頭分斷包括四個過程：

**個過程：剛開始分離

當觸頭開始分離時，動觸頭朝著與靜觸頭分離的方向運動。由于超程的原因，電路并未斷開，但超程和接觸壓力在逐漸減小，接觸點也在減小，直至剩下*后一個接觸點。此接觸點內電流密度很大，溫升劇烈升高，以至于觸頭熔融。

專有名詞解釋：

1.動觸頭和靜觸頭

開關電器閉合和分斷時始終處于靜態的觸頭稱為靜觸頭，見上圖中右側的觸頭；

開關電器閉合和分斷時執行合分操作的觸頭稱為動觸頭，見上圖中左側的觸頭。

2.開距

開距指的是觸頭處于打開狀態時，動靜觸頭之間的距離。

開距與觸頭組合的介電能力有關，與熄弧過程也有關。

3.超程

上圖中，當動靜觸頭閉合后，把靜觸頭抽走，動觸頭能夠繼續運動的距離叫做超程。

超程很重要。當觸頭合金因為多次合分被電磨損磨平，也即電壽命終了時，超程決定了開關電器仍然能執行閉合操作。也因此，電壽命與超程結下了不解之緣。

另外，超程與接觸壓力有關。

**個過程：形成液態金屬橋并拉斷

動靜觸頭已經脫離，但熔融的金屬形成液態金屬橋。由于金屬橋的電阻大于固體金屬，而熱量又高度集中在橋內，使得金屬橋的溫度達到沸點，隨后金屬橋發生爆炸性斷裂，觸頭間隙就此形成。

這一段文字好理解。不過這里有一個小問題：為何液態金屬橋的電阻大于固體金屬？

答案是：一般的金屬材料都具有正電阻溫度系數，溫度越高，電阻越大。

第三個過程：觸頭斷裂形成電弧

觸頭剛斷裂瞬間，間隙中充滿金屬蒸汽和空氣。由于電流被瞬間切斷，因此產生過電壓，將空氣介質和金屬蒸汽擊穿，并形成電弧。

為何電流被瞬間切斷后會產生過電壓？

答案是：因為線路中存在感性元件，電感產生了反向電動勢E，且有：

E=-LdI/dt

開斷過程越快，反向電動勢就越高，由此形成過電壓。

第四個過程：電弧熄滅完成開斷操作

隨著觸頭間隙繼續擴大，各種熄滅電弧的因素在起作用，隨著電弧電流和溫度降低，電弧*終轉化為非自持放電并且熄滅。觸頭間隙恢復為絕緣體，觸頭分斷過程就此結束。

這一段文字中的概念比較多。主要有：

直流電弧的熄滅條件、交流電弧的熄滅條件、交流電弧的零休現象、低壓電器的交流電弧近陰極效應、氣體的自持放電及非自持放電等等。

我逐一解釋。

**：關于直流電弧的熄滅條件

圖1是電路圖。當電弧出現后，如果電弧穩定燃燒，它的電流Ih不變，于是電感上的電壓LdIh/dt=0。圖4中可看見兩處滿足條件，即點1和點2，但僅點2是電弧穩定燃燒點。

為了不讓電弧穩定燃燒，有兩個辦法，其一是增大線路電阻，也即把圖4中的EK線變成EK'線，使得電弧電流脫離點2，實現滅弧；其二是用柵格等方法把電弧切斷，使得電弧曲線上升，也即讓圖中的電弧曲線H1上升為H2，以此脫離點2，實現滅弧。

**：關于交流電弧的熄滅條件

交流電弧存在過零的也即零休現象。零休時，電弧熄滅。

當電壓反相后，弧隙電壓Uvf迅速升高，同時弧隙中的氣體溫度在降低，介質的恢復作用Ujf也在增強。

如果Uvf>Ujf，則交流電弧一定重燃；反之，如果Uvf<Ujf，則交流電弧熄滅。

第三：低壓交流電弧的近陰極效應

這個現象在以前解釋過，此處不再重復。近陰極效應是低壓電器所特有的，它能幫助低壓電器滅弧。

近陰極效應只能用于低壓電器。

第四：氣體的非自持放電和自持放電

看下圖：

圖中藍**域OC為非自持放電，而CF為自持放電區。其中DE為電弧放電區。

當觸頭間隙中的氣體因為弧溫降低，使得氣體的擊穿狀態進入到非自持區域時，只要生弧條件不滿足，則電弧熄滅。