《【2017年整理】关于电源插座插拔过程中出现火花的讨论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】关于电源插座插拔过程中出现火花的讨论（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、关于电源插座插拔过程中出现火花的讨论F0403603 张子阳 5040369069在生活中注意到我们在插拔电器的时候，经常会有插头处冒火花的形象，在本学期学习了基本电路课之后不禁想一想为什么会有这种现象产生。首先，我们认为这个现象具有效果强烈，时间短暂的特点，与雷电似乎有某些相似之处，所以我们分头查询了关于雷电产生的一些知识，最终，我们把目标锁定在了电弧放电这一要点上。当动、静触头（电压不小于 1020V）在即将接触或者即将分开时就会在间隙内产生放电现象叫做电弧。如果电流小，就会发生火花放电。如果电流大于 80100MA，就会发生弧光放电，也就是电弧。电弧产生的主要原因是：气体（或空气）中含有
2、少量正负离子，在外施电压的作用下，离子加速运动，在碰撞中离子数目大大增加，这些离子在电场中的定向运动就形成电流。电流通过气体时伴随着强烈的发热过程，以致电流通道内的中性气体分子全被电离而形成等离子体。这种有强烈的声、光和热效尖的弧光放电，就是电弧的形成过程。所以，电弧实质上就是一种能导电的电子、离子流，其中还包括燃烧着的铜分子流。这就是造成科罗拉多炼油公司大爆炸的真正原因。由于市电进入开关电源后，220V 的交变电压需要先经过整流、滤波变换成 300V 直流电压。为了保证功率的大小，这个滤波电容的容量都比较大，在通电瞬间需要较大的充电电流。由电路理论可以知道只有电流很大才能使电容里的电充满。因
3、此，在插头处就会形成电弧（平常人们都称为“打火” ） 。一旦电容充电完毕就不会这样了（比如你把正在工作的开关电源拔下来，然后在几秒内插回去，就不会打火，因为电容里的电没有放完） 。插头一般有双头、三头。右 L（火线） 、左 N（零线） 、上 E（地线）在三插头上都有标志，而双头没有。考虑电工接插座不会犯错，装修在家墙壁上的插座对应于插头而言就是右 L（火线） 、左 N（零线） 。有时插拔过程中有火花，而且强度不一样。用电笔量出火线后，对照充电电源火零线，发现接错火零线后有较强火花，而接对时没有。同时，我们构造了下面一个模型来概括电火花产生的过程。 。此图是稳定间隙控制的火花电路。外电流电压经高
4、压变压器 T 升压至 8000-15000V，通过扼流线圈 D 向电容器 C 充电。电路中串联了一个距离可以精密调节的控制间隙 G，并联了一个自感线圈 L，由于控制间隙 G 比分析间隙 G 的击穿电压高，电容器 C 的充电电压取决于 G，当 G击穿时，通过 L向 G放电，产生高频振荡。因为 L有很高的阻抗，使放电电压几乎全部分配在分析间隙 G 上，致使 G 被击穿。由于 G的距离是可精密控制的，因此，光源具有良好的稳定性。由于大量能量消耗在分析间隙上，高频振荡很快衰减，当振荡电流中断以后放电停止。在下半周中电容器 C 又重新充电放电，反复进行以维持电火花持续放电。获得稳定火花放电的另一个方法，
5、是采用旋转间隙控制的火花电路（见图 2.3b） 。即在放电电路中串联一个由同步电机带动的断续器 M，断续器的绝缘圆盘直径两端固定两个钨电极 2 和 3，与这两个电极相对应的固定电极 1 和 4 装置在电火花电路中。圆盘每转180，对应的电极趋近一次，电火花电路接通一次，电容器放电，使分析间隙 G 放电。同步电机转速为 50 转/s，电火花电路每秒接通 100 次，电源为 50 周波，保证电火花每半周放电一次。控制间隙仅在每交流半周电压最大值的一瞬间放电，从而获得最大的放电能量。对于高压电容火花光源的放电特性：高压电容火花放电过程分为两个阶段：击穿阶段和电弧阶段或称振荡阶段。击穿时间约 10-7
6、-10-8s，击穿后分析间隙的内阻变得很小，电压迅速下降至 50-100V，电流上升，放电转入电弧阶段。高压电容火花放电特性取决于放电时释放能量的大小及能量耗散速率。放电时释放的能量可由下式估计 21WCV式中 C 和 V 是电容器的电容和电容器放电前充电达到的电压。通常放电电压很高（例如 10000V） ，释放出的能量很大，放电时间很短。因此，瞬时电流可达数百安培，电流密度可高达 105-106Acm-2。能量耗散速率取决于振荡频率，当电路中电阻很小时，振荡频率 f 为 12TLC式中 T 和 L 分别是振荡周期和电感。增大电感 L，放电速度减慢，电流密度减小，放电性质类似于电弧，激发温度下
7、降，原子线相对增强，离子线相对减弱。增大电容 C，电容器贮存的能量增加，峰电流增大，同时振荡周期 T 延长，放电速度减慢，电流密度实际上改变不大，但随着放电在电极上作用时间延长，电极灼热加强，物质进入放电区的数量增加，光谱总强度增加。增大电压，电容器贮存能量增大，峰电流增大，激发温度升高，有利于激发离子线。电阻 R 增大，电容器充电速率减慢，电火花重复击穿次数减小，电容放电由振荡放电过渡到阻尼放电。电弧电压所产生的危害严重的，其温度高达数千摄氏度，轻则损坏设备，重则可以产生爆炸，酿成火灾，威胁生命和财产的安全。特别是在石油、电力行业中，更需要额外的注意，由于行业的特殊性，更容易造成事故，甚至是人员的伤亡。在电力行业中，开关电器会产生电弧，因为其温度高达数千摄氏度，能烧坏触头，甚至导致触头熔焊。如果电弧不立即熄灭，就可能烧伤操作人员，烧毁设备，甚至酿成火灾。因此，有触头的电器应考虑其灭弧问题。尤其是高压配电方面更要注意。一但由于带负荷拉闸操作失误，或者是在开关箱内有异物（导电体） ，拉出开关箱的时候，异物瞬间接通了两极又分开，导致电弧产生，导致产生爆炸现象，炸伤、烧伤操作人员。所以，我们要在日常工作中注意防止电弧现象所造成的意外。以上就是我和其他班上几个同学合力完成的论文，可能还存在不少需要改进的地方。
