等離子弧的基本原理

1955年美國首先開發(fā)成功等離子弧切割技術(shù)。等離子弧的原理是：讓連續(xù)通氣放電的電弧通過一個噴嘴孔，在其孔道中產(chǎn)生的三種壓縮效應(yīng)作用下，得到強烈壓縮，在與弧柱內(nèi)部膨脹壓力保持平衡的條件下，使弧柱中心氣體達到高度的電離，而構(gòu)成電子、離子以及部分原子和分子的混合物即等離子弧。
    
對等離子弧進行的壓縮作用稱為壓縮效應(yīng)。壓縮效應(yīng)有如下三種形式：
 
(1)機械壓縮效應(yīng)。在鎢極（負(fù)極）和焊件（正極）之間加上一個高電壓，使氣體電離形成電弧，當(dāng)弧柱通過特殊孔形的噴嘴的同時，又施以一定壓力的工作氣體，強迫弧柱通過細(xì)孔，由于弧柱受到機械壓縮使橫截面積縮小，故稱為機械壓縮效應(yīng)。
 
(2)熱收縮效應(yīng)。當(dāng)電弧通過噴嘴時，在電弧的外圍不斷送入高速冷卻氣流（氮氣或氫氣等）使弧柱外圍受到強烈冷卻，電離度大大降低，迫使電弧電流只能從弧柱中心通過，導(dǎo)致導(dǎo)電截面進一步縮小，這時電弧的電流密度大大增加，這是熱收縮效應(yīng)。  
(3)磁收縮效應(yīng)。由于電流方向相同，在電流自身產(chǎn)生的電磁力作用下，彼此互相吸引，將產(chǎn)生一個從弧柱四周向中心壓縮的力，使弧柱直徑進一步縮小。這種因?qū)w自身磁場作用產(chǎn)生的壓縮作用叫“磁收縮效應(yīng)”。電弧電流越大，磁收縮效應(yīng)越強。
 
自由電弧在上述三種效應(yīng)作用下被壓縮得很細(xì)，在高度電離和高溫條件下，電弧逐漸趨于穩(wěn)定的等離子弧。
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