真空断路器的电弧

    真空断路器是将触头装在一个真空容器（即真空灭弧室）内，利用真空作为触头间的绝缘和灭弧介质的断路器。真空指的是气体稀薄的空间，真空度以气体的绝对压力来表示，压力越低则真空度越高。使用中的真空灭弧室要求其真空度不低于1. 33×10-2Pa，出厂时的真空灭弧室要求其真空度在1. 33×10-5Pa以上。真空之所以具有很高的绝缘强度是因为真空中气体分子极少，密度极低，不存在气体粒子的碰撞游离，具有很高的电气击穿强度。

    由于真空中气体分子非常少，不会因碰撞游离而造成真空间隙击穿．此时在绝缘击穿过程中起重要作用的是金属蒸气。当触头在真空中开断电流时，随着触头分开，接触点的数量和接触面积也随之减少，电流集中在愈来愈少的接触点上，触头接触电阻增大，回路电流在接触面上的热效应使接触点温度急剧升高，发生熔化而产生金属蒸气。金属蒸气的温度很高，部分原子可能发生热电离，加上触头刚分离时，间隙距离很短，电场强度很高，阴极表面在高温、强电场的作用下又会发射出大量电子，并很快发展成阴极斑点，阴极斑点又会不断产生新的金属蒸气并发射电子，这样触头间的放电将转变为自持的真空电弧。可见，维持真空电弧燃烧的是金属蒸气而不是气体分子，真空电弧不像空气中的电弧那样在弧柱内存在着大量的气体电离后产生的电子和离子。真空中的绝缘击穿电压与电极的材料和电极表面状态有关。当电极表面有突起的部分时，其耐压强度将降低，为了消除电极表面的突起，通常需进行老炼处理。

    当电流较小时，真空电弧为扩散型，由许多并联的支弧组成，支弧数大约与总电流的大小成正比，每一支弧有自己的阴极斑点，这些阴极斑点大致均匀地散布在电极表面上，并向电极边缘移动，此时阳极表面不会形成高温的阳极斑点，阳极不会损伤熔蚀。当电流达到上万安培时，真空电弧的各个支弧将不再向电极四周扩散，而是开始向中心聚拢，形成单个弧柱，真空电弧变为聚集型，此时除阴极斑点外，还将会形成明亮的阳极斑点。阳极斑点不但使电极熔蚀，而且当交流电流过零后极性转变，由于原来的阳极斑点变为新的阴极发射点，容易在很低的电场强度作用下发射出大量电子，大大降低了弧隙的恢复强度，从而限制了真空断路器的开断能力。