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怎麼理解真空斷路器的縱向磁場滅弧?

首先,以其中一種典型的觸頭來看縱向磁場是怎麼產生的:
斷路器觸頭結構如圖所示,圖中為下觸頭,上觸頭結構同此。其中線圈2對應第三張圖中的輪狀,共有四個輪幅,輪緣分割成四段,中心部分和導電桿3固定在一起,輪緣邊上陰影表示突起部分與盤形觸頭1連接。電流由導電桿3進入線圈2的中心部分後,分成四路經輪幅流向輪緣,再由輪緣的突起部分進入盤形觸頭1後,經觸頭間的電弧進入上觸頭。由右手定則可以知道,在四個輪緣部分產生的磁場B的方向是圍繞著輪緣的圓圈,對於中心部分,即電弧部分來說,方向是豎直向上的,同樣在上觸頭同樣產生對電弧部分而言豎直向上的磁場,即縱向磁場。為了減少磁場通過盤形觸頭時盤形觸頭上面出現的渦流,可在盤形觸頭上面開槽。
 
然後,縱向磁場能夠滅弧的原因:
縱向磁場能夠滅弧的原因在與,縱向磁場能夠使得電弧在被開斷的電流範圍內仍呈擴散型電弧,以使得電弧容易熄滅,實現過程如下:
1,在沒有電場磁場乾擾的情況下,陰極斑點會在陰極錶面上連續不斷的作無規則運動,並蒸發出金屬氣體。金屬氣體與游離質點向外擴散,形成從陰極斑點向陽極擴散的錐形亮柱。陰極斑點運動到邊緣的時候弧柱彎曲,此時陰極斑點熄滅,電弧電流轉移到新的陰極斑點上。
2,由於擴散型真空電弧的等離子區的電壓較小,蒸氣壓力也不高,粒子間基本上不發生碰撞,所以正離子也可以依靠其初始動能剋服電場的阻力到達陽極,即電子與正離子都有陰極跑向陽極。
3,由於擴散型真空電弧內的金屬蒸氣和游離粒子,都要向弧柱外的真空區域擴散,所以需要靠陰極斑點不斷提供金屬蒸氣,才能維持電弧燃燒,在某個過零點附近的電流值的時候,陰極斑點的發射與蒸發不足以維持弧柱粒子的擴散,則電弧會熄滅。
4,當真空電弧電流增大,電弧電壓升高,從陰極斑點出來的正離子收到電場的阻力增大,大部分正離子在沒有達到陽極之前,速度就會降為0而返回陰極,這樣,從陰極去往陽極附近的大部分都為電子。這樣,就在陽極前面出現一個負電荷區間,這個區間的存在,使得這個區間到陽極之間的電場加強,而使得電子被加速,撞擊陽極,使得陽極蒸發並使得金屬蒸氣游離,從而產生集聚型電弧。
5,當有縱向磁場存在的時候,擴散型真空電弧的粒子在去往陽極的過程中,由於陰極斑點的不規則運動,擴散作用,以及電場的影響,速度相對於豎直向上方向有一定的角度,而B的方向豎直向上,使得粒子受洛倫茲力作用而不斷運動,從而從根本上抑制了陽極斑點的產生,即抑制了集聚型電弧的產生。
 
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