直流电弧的静态伏安特性分析

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：由于Ih和Uh是在电弧稳定燃烧时所测量的，因此这一关系曲线被称为直流电弧的伏安特性。直流电弧的这种负的伏安特性的显著特点是电弧电阻Rh将随着电弧电流Ih的增大而减小。如果将触头开距增大，则触头开断电路时电弧的弧长将增长至l2，重复上述实验过程，便可以获得该弧长下直流电弧的静态伏安特性，如图3-4中曲线l2所示。

设有如图3-4（a）所示的直流电弧特性测试电路，其中电源电压为U。当动、静触头1和2分开后，将在触头之间产生电弧，通过调整可变电阻R可以改变实验电路电流（电弧电流）Ih。

在实验过程中，如果保持触头开距不变，则认为电弧的长度（以下简称弧长）l1保持不变。调节可变电阻使其达到某一电流值Ih，并保持该电流不变，直至电弧稳定燃烧，即电弧的发热和散热达到平衡后，再测取触头间（弧隙）两端的电压Uh。通过改变电阻R，改变电弧电流，由此便可以测得电弧电压Uh与电弧电流Ih的关系曲线，如图3-4（b）所示。由于Ih和Uh是在电弧稳定燃烧时所测量的，因此这一关系曲线被称为直流电弧的伏安特性。

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图3-4　直流电弧特性测试电路及静态伏安特性曲线

（a）测试电路；（b）静态伏安特性

由图3-4（b）可知，直流电弧静态伏安特性具有和一般金属导体不同的特性，当电弧电流Ih增大时，电弧电压Uh将减小，即直流电弧具有负的伏安特性。直流电弧的这种负的伏安特性的显著特点是电弧电阻Rh将随着电弧电流Ih的增大而减小。

直流电弧静态伏安特性呈如此形状的原因在于，当电弧Ih增大时，输入电弧的功率Ih Uh将增加，于是弧柱的温度将升高，电弧直径将增大，导致电弧电阻Rh值下降。(https://www.chuimin.cn)

如果将触头开距增大，则触头开断电路时电弧的弧长将增长至l2（l2＞l1），重复上述实验过程，便可以获得该弧长下直流电弧的静态伏安特性，如图3-4（b）中曲线l2所示。由此可知，当弧隙增长时，直流电弧的静态伏安特性将被升高，即同样电弧电流条件下，电弧越长，电弧电压也越高。

直流电弧的静态伏安特性除了与电弧电流和电弧长度有关外，还与其他许多因素有关，如电极材料、气体介质种类、压力和介质相对于电弧的运动速度等。为了分析方便，通常可以采用经验公式来描述直流电弧的静态伏安特性，即

式中：U0——近极压降；

　　 Uh——直流电弧弧隙端电压；

　　 l——电弧长度；

　　 c、n——常数，视具体情况而定。

直流电弧的静态伏安特性分析

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