（5）防火、防爆性能好； 主要缺点：

（1）制造工艺复杂，造价高；

（2）监视真空度变化的简易装置尚未解决；

（3）开断电流小时，有可能产生较高的过电压，需要采取降低过电压的措施。 10．真空电弧有几种？它们各有什么特点？

扩散型电弧

当电弧电流小于是100A时，触头间只存在一束电弧，触头上只有一个阴极斑点，并在触头表面做不规则的运动。当电弧电流大于100A、小于6kA时阴极斑点会从一个分裂为若干个，并在阴极表面不断向四周扩散，电弧以许多完全分离的并联电弧的形态存在。这种形态的电弧为扩散型电弧，

集聚型电弧

当电极上电弧电流大于10kA时，阴极斑点受电磁力的作用相互吸引，使所有阴极斑点集聚成一个运动速度缓慢的阴极斑点团（其直径可达1~2cm），

形成单束大弧柱，且电极强烈发光，触头表面将出现熔坑，这种形态的电弧称为集聚形电弧。

11．真空电弧是怎样形成的？

真空电弧在触头带电流分离时，是触头间的电离状态下的金属蒸汽形成的电弧。 产生金属蒸汽的原因如下： （1）金属小桥--金属蒸汽：

由于当真空断路器在刚刚分离时，触头间接触压力减小，触头会由面接触变为点接触（因此在触头间会形成金属小桥），使电流集中流过金属桥。在分断过程中，金属桥被拉长，截面减小，电阻增大，桥上耗散功率大，温度急剧升高，金属桥熔化并产生高温金属蒸汽；

（2）金属团粒--金属蒸汽：

触头表面结合不牢固的金属团粒（如金属加工时残留的毛剌），在静电场力的作用下，离开电极表面，加速通过真空间隙轰击电极，使电极和团粒的温度升高，蒸发出高温金属蒸汽；

（3）强电场发射--金属蒸汽：

触头表面尖端突起部分的电场极强，因强电场发射自由电子所形成的电子束轰击阳极，也可使阳极发热，蒸发出金属蒸汽。

运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和电极表面发射大量自由电子。当高速运动的自由电子穿过高温金属蒸汽时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成传导电流。

电极表面发射自由电子的尖端或突起，很快发展成为阴极斑点，其温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放电电流就变成自持的真空电弧。

因此可以说，真空电弧的形成是一个电离的过程。 阴极斑点是真空电弧的生命线。

真空电弧是电离状态下的金属蒸汽形成的电弧。

12．什么是真空电弧的截流现象？它有什么危害？如何防止？

所谓真空电弧截流现象就是交流真空电弧不在工频电流自然过零间熄灭，而是 在自然过零前，电流在I0时突然熄灭。

截流现象将引起过电压，严重时会损坏电器设备。

截断电流的平均值主要取决于触头材料，并与电弧电流的大小、线路阻抗特征

和电极上并联电容、触头的分断速度等因素有关。例如：触头材料的饱和蒸汽压力越高，截断电流I0 值越小。但金属蒸汽压力值不易过高，否则将使真空间隙的绝缘性能降低。触头材料沸点与导热系数的乘积愈大，I0值越高。但触头材料的导热系数不能过低，否则，将减弱触头开断大电流的能力。触头分离速度越高，I0值越大。所以真空断路器分断速度不易过高，一般采用（0.3~0.5）m/s。当切断电流增加时，I0 值减小，切断电流超过10kA 时，一般不会出现截流现象。因此在真空断路器中一般选择适当的触头材料（使其适量的金属蒸汽维持小电流电弧在电流过零前的稳定燃烧）和分闸速度来降低I0值，也可以采取避雷器等保护措施。

真空断路器具有这种硬的开断特性。使它在开断小的感性电流时，由于它熄弧能力强，而在电流过零前截断电流（简称截流），必然引起截流过电压。特别是当电动机堵转和起动时开断，会引起相当高的过电压。这种过电压如果不加以限制，会窜入电动机，击穿和烧毁绕组，其后果不堪设想。因此，在某些情况下，限制过电压一直困扰着真空断路器，也是开发真空断路器的一个重要方面。目前，总的来说，由于采用Cu／Cr触头材料，已将截流值限制到3～5A，故一般不用采取限制过电压措施。但在一些小的电感电路中，要采取限制过电压的措施。

13．如何防止真空电弧的截流现象产生的过电压？

目前，限制过电压主要有两种办法： a、一是加装过电压吸收装置； b、另一是采用低过电压触头材料。

14．防止真空电弧的截流现象产生过电压的吸收装置有几种？

过电压吸收装置有多种型式，其结构如图5、6、7、8所示。 第一种为．RC串联电路，用电容 C削平过电压波，用 R吸收能量； 第二种为给R－C回路中的R并联ZnO变阻器；

第三种为ZnO变阻器十火花间隙； 第四种为在负载侧加避雷器。

还有一种为电容过电压限制器，它由装在断路器负载侧的电容构成。此装置减小了负载侧波阻抗，因而减小了过电压峰值和恢复电压上升率，但它却增大了截流值，因为断路器上的有效电容增加了，使电孤变得不稳定。相反地，用RC回路能减小复燃电流，从而抑制了电压的建立和三相同时截断。

用避雷器能有效地限制过电压的绝对值，因为它在火花放电电压下放电。但是传统的避雷器保护水平高，故对于电动机及绝缘裕度不大的其他设备的保护不总有效。

近来研制的ZnO限制器很有效，因为它对陡峭的过电压波具有高频响应特性。

二、填空题

1．真空是指绝对压强（低）于10－2Pa（3.4×1012个分子/cm3）的气体的稀薄空间。 2．气体的稀薄程度用（真空度）来表示。 3．真空度是气体的压强与标准大气压的（比）值。 4．气体的绝对压强越低，真空度越（高）。 5．气体的绝对压强越高，真空度越（低）。

6．真空度也可以用气体分子（平均自由程）来表示。

7．平均自由程表示分子（布朗运动）的碰撞程度，它表示分子或粒子在第一次碰撞到第二次碰撞所走过的路程。

8．真空断路器中的真空度一般为（133.3×10－7~133.3×10－4Pa）。 9．在真空开关中，两电极间的（距离）叫真空间隙。

10．真空间隙在某一电压下击穿几次后，由于触头表面毛剌被冲击掉，触头表面光洁度提高，

真空间隙在该电压下就不再被击穿了，击穿电压将会升高，这种现象叫（真空间隙的老化）。

11．真空间隙的绝缘强度与（真空间隙的长度），（真空度），（电极材料），（电极表面状态）、

（电极的形状）和（大小），所施加电压的（波形）和（频率）等因素都有关系。 12．在高真空中，弧柱内外压力差和质点密度差（极大），弧柱内质点有很（高）的扩散速

度。

13．真空电弧是电离状态下的（金属）蒸汽形成的电弧。

14．真空电弧的形成是一个（电离）的过程。（阴极斑点）是真空电弧的生命线。 15．在真空灭弧室中，当电弧电流小于是100A时，触头间只存在一束电弧，触头上只有一

个阴极斑点，并在触头表面做（不规则）的运动。

16．在真空灭弧室中，当电弧电流大于100A、小于6kA时阴极斑点会从一个分裂为若干个，

并在阴极表面不断向四周扩散，电弧以许多完全分离的并联电弧的形态存在。这种形态的电弧为（扩散型电弧）。

17．在真空灭弧室中，对扩散型交流电弧，在（电流过零）时，真空电弧熄灭。

18．在真空灭弧室中，对集聚型交流电弧，在（电流过零）时因触头表面有面积和厚度相当

大的熔区，这些熔区需要毫秒数量级的时间才能冷却，在这段时间内，电极仍向弧区输送大量金属蒸汽和带电粒子，在恢复电压上升的过程中，弧区相当一个充气间隙，不可避免地发生重新击穿。

19．对集聚型电弧，在（恢复电压上升）时电弧将重新燃烧。

20．所谓真空电弧的截流现象就是交流真空电弧不在（工频电流自然过零）间熄灭，而是在

（工频电流自然过零）前，电流在I0时突然熄灭。

三、判断题

1．真空触头材料的饱和蒸汽压力越高，截流值 I0 越小。 （ +） 2．真空触头材料的饱和蒸汽压力越高，截流值 I0 越大。 （ ） 3．截断电流的平均值主要取决于触头材料，并与电弧电流的大小、线路阻抗特征和电极上并联电容、触头的分断速度等因素有关。 （ +） 4．截断电流的平均值主要取决于触头材料，与电弧电流的大小、线路阻抗特征和电极上并联电容、触头的分断速度等因素都无关。 （ ） 5．但金属蒸汽压力值不易过高，否则将使真空间隙的绝缘性能降低。 （ +） 6．但金属蒸汽压力值不易过低，否则将使真空间隙的绝缘性能降低。 （ ） 7．触头材料的导热系数不能过低，否则，将减弱触头开断大电流的能力。 （ +） 8．触头材料的导热系数不能过高，否则，将减弱触头开断大电流的能力。 （ ） 9．波纹管的制作有两种方式：旋压式和焊接式。应优先采用旋压式。 （ +） 10．波纹管的制作有两种方式：旋压式和焊接式。应优先采用焊接式。 （ ） 11．真空断路器触头的形状一般为圆盘形，并采用对接式。 （ +） 12．真空断路器触头的形状一般为正方形，并采用对接式。 （ ）

四、选择题

1．真空电弧的形态一般分为

A、 一种 B、 两种 * C、 三种 D、 四种 2．关于集聚型电弧，下面说法中正确的是

A、当电极上电弧电流大于10kA时，触头间会产生集聚型电弧 * B、当电极上电弧电流小于10kA时，触头间会产生集聚型电弧 C、当电极上电弧电流大于100kA时，触头间会产生集聚型电弧 D、当电极上电弧电流小于10kA时，触头间会产生集聚型电弧 3．关于扩散型电弧，下面说法中正确的是

A、当电弧电流大于100A、小于6kA时阴极斑点会从一个分裂为若干个，并在阴极表面不断向四周扩散，电弧以许多完全分离的并联电弧的形态存在。这种形态的电弧为扩散型电