工业用途

火花放电可用于金属加工，钻细孔。火花间隙可用来保护电器设备，使之在受雷击时不会被破坏。

本项目依据防爆现场日益增多的对大容量本安电源的需求，提取其中关键的科学问题进行研究。 本项目将截止型本安开关电源等效为更加符合实际情况的截止型EC电路模型。首先，通过大量IEC火花实验采集实验波形、图像及数据，结合物理过程分析截止型EC电路的火花放电机理；其次，根据典型实验波形分析并总结火花放电规律，建立其火花放电数学模型，运用数值分析方法研究影响火花放电能量的因素，得出减小火花能量、提高本安电源容量的方法；最后通过边界实验以及模型推导的方法对截止速度与最小点燃电压的关系进行研究，依据安全原则选取数据，绘制二者之间的关系曲线。 本项目研究将初步建立截止放电模式下火花放电理论，并为截止型大容量本安电源的设计确定提供科学依据。

以截止型EC电路模型作为研究对象，研究截止放电模式下的EC电路火花放电机理，确定火焰稳定传播条件与电气参数之间的定量关系，研究揭示伴随着火焰的发生和扩展所产生的各种现象之间的相互关系，从而揭示截止型本质安全电路火花放电机理。通过对典型波形的分析，以火花能量集中阶段为研究对象建立其火花放电的数学模型，以数学方式描述截止放电模式下安全火花放电规律。确定火花放电能量与电气参数之间的定量关系，为大容量本安电源的设计提供理论依据。 通过对以上内容的深入研究，本项目取得如下成果：提出截止型输出短路保护方式下本质安全型开关变换器火花放电的容性等效电路模型。通过在IEC火花试验装置上进行试验，研究截止型保护方式下容性电路火花放电的规律，建立截止型保护方式下容性电路火花放电数学模型。截止放电模式与自然放电模式在火花放电规律方面有显著的差异；截止放电模式下减小截止时间和减小电容值均能提高本质安全性能，但在不同取值范围效果不同。电容电路模型不能满足对于开关型本质安全电源的研究，为此提出了更精确的电势电容EC电路模型作为研究对象。通过不断优化改进截止电路的性能，依据实验波形，发现截止型EC电路火花放电波形具有直接截取特性；进而依据基于IEC火花试验装置而获得的大量实验数据，进行了火花放电特性的分段研究，建立了火花放电阶段截止型EC电路等效火花放电模型电路，推导出相应的数学模型。 随着爆炸性环境下电气化、自动化的发展，用于监测、保护、控制、通信的产品种类越来越多，这些电气产品要求优先做成本质安全型，但是由于本安电源火花放电能量限制，极大地制约了这些电气产品的使用。本项目通过对截止型EC电路短路火花放电机理及规律等方面的研究，建立了截止放电模式下的火花放电理论，对大容量本安电源的设计提供科学依据，对截止型大容量本安电源的发展起到积极作用。

电弧放电是由于电极间消电离不充分，放电点不分散，多次连续在同一处放电而形成，它是稳定的放电过程，放电时，爆炸力小，蚀除量低。而火花放电是非稳定的放电过程，具有明显的脉冲特性，放电时爆炸力大，蚀除量高。

电弧放电的伏安特性曲线为正值（即随着极间电压的减小，通过介质的电流减小），而火花放电的伏安特性曲线为负值（即随着极间电压的减小，通过介质的电流却增加）。

电弧放电通道形状显圆锥形，阳极与阴极斑点大小不同，阳极斑点小，而阴极斑点大，因此，其电流密度也不相同，阳极的电流密度约为2800 A/ cm2 ，阴极电流密度为300 A/ cm2。

火花放电通常为鼓形阳极与阴极斑点大小相等。因此两极上的电流密度相同而且很高，可达105～106 A/ cm2

电弧放电通道和电极上的温度约为7000～8000℃，而火花放电通道和电极上的温度约为10000～12000℃。

电弧放电的击穿电压低，而火花放电的击穿电压高。

电弧放电中蚀除量较低，而阴极腐蚀比阳极多，而在电火花放电中，大多数情况下是阳极腐蚀比阴极多，为此，电火花加工时工件接脉冲电源正极。