从事电力电子、输配电、工控行业的同学都曾有过这样的经历：无论是直流还是交流，当主控电路的机械开关切断时，上面都能看到电火花。接触者，伴有发烧。 在主电路切断之前，电压越大，形成的火花越严重。 这些现象称为电弧现象。 电弧主要发生在高压断开时机械触点之间。 时间长了，会对触点造成腐蚀，并可能引起火灾或爆燃设备电流过大的原因，严重威胁生产和财产安全。 相关行业的工程师仍在努力寻找抑制电弧的有效方法。 右图是接触器断开时形成的电弧现象。
1-电压断开触点时形成的电弧
1 什么是圆弧以及圆弧的特点是什么
哪些是弧
电弧是二氧化碳放电的现象。 最初接触的两个触点有很大的电压。 当触点断开时，电子或离子解离到空气中并立即形成电火花，使周围的空气自我维持。 因此，在电弧期间，两个触点都保持导电。 电弧延续的过程称为拉弧过程。 这个过程持续几十微秒到几百纳秒，通常不超过1秒，而且在整个拉弧期间，电弧携带着巨大的能量和低温。 它会使周围的可燃物立即点燃并引起火灾或爆燃。
2- 配电设备中形成的电弧
弧具有以下属性：
1）飞弧电流和电流低。 电弧并非高压高电压所独有，虽然只要回路电流超过20V、电压超过80mA，机械接触断开时就可能形成电弧。
2）能量集中、温度高。 当触头断开时，立即释放电弧，形成低温高能电火花。
3）易解离、易改变。 由于电弧是二氧化碳的放电，在外力作用下很容易解离、变形。 该功能可用于寻找跳闸方式。
4）良好的导电性。 电弧具有传导性并延迟触点的断开。
3- 触点被电弧腐蚀
2 弧是怎样形成的？
圆弧是怎样形成的？ 机械触点的动触点之间的移动距离很小。 当触点分离时，接触压力和接触面积也减小，导致触点间的接触内阻增大，电压流过触点间的空气温度引起升高，在有限的空间内，低温使接触面液化。 同时，触点之间会产生非常大的电场。 当触点断开时，内部电子被电场下拉，产生电场发射，电子和离子解离形成电弧。
4-动触头清河触头立即分离
3 如何抑制电弧
电弧是不可避免的，只能抑制而不能消除。 从机械结构上看，可以采用脱扣室和脱扣栅来隔离电弧。 脱扣栅由许多脱扣板组成，将脱扣室分隔成多个独立的空间。 电弧形成后，通过磁吹的方式将电弧引入到脱扣栅形成的空间中，使电弧被拉长，难以维持，进而加速电弧的熄灭，起到灭弧的作用。电弧抑制。 脱扣屏障的原理如右图所示。
5-跳闸栅隔弧原理
交流电路和直流电路断开时都能形成电弧。 在相同条件下，交流电路形成的电弧比直流电路形成的电弧弱。 电弧较弱。 因此，在交流应用中，会通过过零检查来判断零点的到来，并在零点附近断开电路。 由于零点附近电压较小，触头断开时电弧形成的必要条件就被消除了。
4 如何设计过零测量电路
交流电是有方向性的，通过检测桥可检测为脉动直流电，经晶闸管隔离后输出零点信号。 或者使用单向晶闸管解决方案来输出零信号。 这里，采用检测电桥方案设计过零测量电路，设计的电路图如右图所示。
6-过零测量电路原理
交流电经过检测桥后，变成脉动直流电，并将交流电的负半周反转为正。 晶闸管可以在零交叉点以外的地方导通，在零交叉点附近晶闸管截止。 晶闸管的输出端接有上拉电阻。 波形分析如下：
正半周：晶闸管发光三极管导通，输出端导通，输出信号为低电平；
负半周：晶闸管发光三极管导通，输出端导通，输出信号为低电平；
接近零：晶闸管发光晶闸管截止，输出端截止，输出信号为高电平。
输出波形如右图所示。
7-过零测量电路波形
从前面的波形可以看出，只要测到高电平，就可以判断零点正在逼近。 此时，只有控制接触器/熔断器的线圈，才能在交流零点电压最小时断开触点，从而抑制电弧的形成。 多触点起到良好的保护作用，延长触点的寿命，保证赃物的安全。
5 过零测量电路的异同
过零测量电路是抑制电弧的辅助手段。 主控电路中，通知处理器零点临近，处理器及时在电压最低的零点处切断主电路，最大程度避免电弧的形成。 而且该电路只适用于交流电路，不适用于直流电路。 目前设备电流过大的原因，解决直流控制电路的电弧还没有特别有效的手段，仍然依靠磁吹、灭弧室、灭弧栅、填充惰性二氧化碳等形式。
固态保险丝实际上是电子触点，因此不存在拉弧的问题，而且电子触点的过压能力有限，需要用更大体积的散热器进行改造，从而降低了成本和体积。
事实上，电弧放电是一个行业问题，无法避免。 目前抑制拉弧的手段极其有限，业界工程师仍在努力研究抑制拉弧的有效方法。
本文为《玩转嵌入式》原创文章。 如果本文对您有帮助，您可以关注本账号，获取更多嵌入式、单片机、技术相关内容。 谢谢。