Процессы ионизации межконтактного промежутка

В процессе размыкания контактов контактное нажатие уменьшается, переходное сопротивление увеличивается, увеличивается температура нагрева точек соприкосновения контактов и достигает температуры плавления материала контактов. В результате между контактами возникает жидкометаллический мостик, который при расхождении контактов взрывается. На поверхности контактов остаются нагретые площадки, служащие источниками заряженных частиц в межконтактном промежутке.

Для того, чтобы межконтактный промежуток стал проводящим, в нем должна быть создана определенная концентрация заряженных частиц. Процесс образования заряженных частиц называется процессом ионизации. Существует четыре процесса ионизации – термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии, ударная и термическая ионизации.

Термоэлектронная эмиссия – явление испускания электронов из накаленной поверхности. После взрыва жидкометаллического мостика на отрицательном электроде образуется, так называемое, катодное пятно, которое служит основанием дуги и очагом излучения электронов. Плотность тока термоэлектронной эмиссии не велика и может быть достаточной лишь для инициирования дуги.

Автоэлектронная эмиссия – явление испускания электронов из катода под воздействием сильного электрического поля. Расходящиеся контакты можно представить как конденсатор переменной емкости, который заряжается через сопротивление цепи, и напряжение на нем растет от нуля до напряжения сети. Напряженность электрического поля в межконтактном промежутке возрастает и проходит через значения, превышающие 10 млн. В/см. Такие напряженности достаточны для вырывания электронов даже из холодного электрода.

Ударная ионизация – процесс выбивания электрона из нейтральной частицы воздуха при соударении ее с движущимся электроном. Вновь образовавшийся электрон ионизирует следующую нейтральную частицу.

Термическая ионизация, это процесс ионизации межконтактного промежутка под воздействием высокой температуры, которая возникает при горении дуги. Термическая ионизация, это единственный вид ионизации, который поддерживает горение дуги между контактами.

Одновременно с процессами ионизации в межконтактном промежутке происходят процессы деионизации. Деионизацией называется процесс образования нейтральной частицы из положительно и отрицательно заряженных частиц. Процесс деионизации может быть двух видов – рекомбинация и диффузия. Рекомбинация, это процесс воссоединения заряженных частиц и образования нейтральной частицы. Диффузия, это процесс перемещения заряженных частиц из межконтактного промежутка в окружающую среду. В результате деионизации сопротивление межконтактного промежутка увеличивается.