電火花間隙是一種電氣裝置,通常由兩個(gè)導(dǎo)電電極組成,電極之間存在一定的間隙,間隙內(nèi)一般充滿氣體(如空氣)。以下是關(guān)于它的詳細(xì)介紹:
工作原理:當(dāng)兩個(gè)電極之間的電位差超過(guò)間隙內(nèi)氣體的擊穿電壓時(shí),氣體被電離,形成火花,使氣體的電阻急劇降低,從而允許電流通過(guò)。電流會(huì)持續(xù)流動(dòng),直到電離氣體的路徑被破壞或電流減小到低于稱為 “維持電流” 的小值。例如,在火花塞中,就是利用電火花間隙產(chǎn)生的火花來(lái)點(diǎn)燃燃料 - 空氣混合物。
結(jié)構(gòu)組成:
電極:一般由金屬制成,如銅、鋁等,電極的形狀和間距會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用而有所不同。常見的電極結(jié)構(gòu)有棒 - 棒間隙、棒 - 板間隙、環(huán)形間隙、三電極間隙等。例如,棒 - 棒間隙由兩個(gè)對(duì)稱金屬棒電極組成,間隙距離可調(diào);棒 - 板間隙一端為棒狀電極,另一端為平板電極。
氣體介質(zhì):通常為空氣,也可采用其他氣體如氮?dú)獾?。在一些特殊情況下,可能會(huì)對(duì)氣體進(jìn)行密封或充氣處理,如精密充氣間隙會(huì)密封腔體并充入氮?dú)饣驓鍤狻?/span>
外殼(可選):部分電火花間隙裝置有外殼,用于保護(hù)電極免受環(huán)境因素(如水分、灰塵等)的影響,同時(shí)可能還具有防爆等功能。例如,防爆型電火花間隙的外殼采用耐腐蝕絕緣材料,內(nèi)部有高通流量的氣體放電間隙、強(qiáng)度高的玻璃纖維管筒、高溫環(huán)氧樹脂密封以及硅橡膠一體式硫化工藝等結(jié)構(gòu),以確保其在易燃易爆環(huán)境中安全使用。
性能特點(diǎn):
響應(yīng)速度快:能在納秒級(jí)時(shí)間內(nèi)對(duì)過(guò)電壓做出響應(yīng),迅速擊穿放電。
通流能力較強(qiáng):可以承受一定的沖擊電流,不同類型和規(guī)格的電火花間隙通流能力不同,如一些防爆型電火花間隙標(biāo)稱放電容量可達(dá) 100 千安培。
可吸收能量:能夠吸收過(guò)電壓帶來(lái)的能量,將瞬態(tài)過(guò)電壓控制在安全范圍內(nèi),保護(hù)后端設(shè)備。
部分具有防爆等特殊功能:如防爆型電火花間隙,采用密封結(jié)構(gòu)等措施,確保電弧不會(huì)泄露,可在易燃易爆環(huán)境中使用。
應(yīng)用場(chǎng)景:
用于電力系統(tǒng)中,保護(hù)變壓器中性點(diǎn)、高壓輸電線路等免受雷電浪涌、操作過(guò)電壓等的影響。例如,棒 - 棒間隙可用于高壓輸電線路防雷保護(hù),棒 - 板間隙可用于變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)。
在通信設(shè)備及電子電路中,防止過(guò)電壓損壞設(shè)備,如環(huán)形間隙可用于通信電纜浪涌保護(hù)。
跨越輸油、輸氣管道的絕緣法蘭盤或絕緣接頭兩側(cè),防止雷電過(guò)電壓或操作過(guò)電壓擊穿絕緣部件,也可將管道接地控制過(guò)電壓幅度。
過(guò)電壓保護(hù):
點(diǎn)火系統(tǒng):常見的是在內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)中,火花塞的電火花間隙用于點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的燃料 - 空氣混合物。
其他領(lǐng)域:在高能量物理實(shí)驗(yàn)(如粒子加速器)中用于產(chǎn)生高壓放電;在化學(xué)領(lǐng)域,可用于生成臭氧進(jìn)行水凈化以及材料加工等方面的等離子體產(chǎn)生