電(diàn)弧等離子(zǐ)體是氣體(tǐ)放電形成(chéng)的，分為(wéi)自(zì)由(yóu)弧與(yǔ)壓(yā)縮(suō)弧。

1.自由(yóu)弧

定(dìng)義(yì)
：當陰(yīn)極和(hé)陽(yáng)極(jí)間的氣(qì)體放(fàng)電不受(shòu)外界附加因素(sù)的(dí)約(yuē)束和影響(xiǎng)（如器壁， 氣流， 磁場(cháng)等(děng)） 而形成的(dí)電弧(hú)稱自由電弧(hú)， 也稱(chēng)普(pǔ)通(tōng)電弧(hú)。 開(kāi)關(guān)電弧， 焊(hàn)弧(hú)， 電爐電弧都是屬於自(zì)由(yóu)電弧(hú)，它(tā)們早(zǎo)就(jiù)被應用於(yú)照明(míng)， 電焊， 冶(yě)煉等各(gè)個(gè)方(fāng)麵。

自(zì)由電弧的原理(lǐ)
：自由電弧的原理如(rú)圖所示(shì)。 在(zài)兩(liǎng)電(diàn)極(jí)上加上直(zhí)流電壓後， 在(zài)電極(jí)間(jiān)就(jiù)存在著(zhuó)電場。 經過點(diǎn)火（接觸(chù)點火(huǒ)或(huò)高頻點火(huǒ)）後， 電(diàn)極(jí)間隙中(zhōng)的(dí)自(zì)由電子在電場中被加速， 以很高(gāo)的速度撞(zhuàng)擊中性(xìng)的分(fēn)子(zǐ)和原子(zǐ)， 從(cóng)而使氣體電(diàn)離(lí)以產生多的(dí)自(zì)由(yóu)電(diàn)子， 再去電(diàn)離多(duō)的(dí)中性(xìng)粒(lì)子， 這就(jiù)產生了通常所(suǒ)說(shuō)的電(diàn)子(zǐ)雪崩現(xiàn)象(xiàng)。 與(yǔ)此(cǐ)同時，飛向陰(yīn)極(jí)的(dí)正(zhèng)離(lí)子撞(zhuàng)擊陰(yīn)極(jí)，使陰(yīn)極(jí)加熱，不斷發射出電子(zǐ)流，從而使電極(jí)間隙中(zhōng)形(xíng)成(chéng)了電(diàn)流通路(lù)， 產生光(guāng)和熱(rè)。 這種在氣(qì)體(tǐ)中自由(yóu)燃燒(shāo)的電(diàn)弧(hú)就稱之謂自由弧(hú)。

自(zì)由弧的(dí)特點
：

（1)設備簡單使用(yòng)方便；

（2)弧柱粗， 熱(rè)量(liáng)分散， 溫度較低(dī)，5000°K~8000° K, 如用(yòng)來(lái)切割(gē)金(jīn)屬， 還存在(zài)吹力差的弱點；

 (3) 弧穩定(dìng)性差(chà)， 影響(xiǎng)工藝(yì)質量(liáng)；

 (4)弧(hú)電(diàn)壓(yā)低。

2.壓(yā)縮電弧

當(dāng)陰極(jí)和陽(yáng)極間氣(qì)體放(fàng)電形成的電(diàn)弧受到外(wài)界氣流(liú)， 器(qì)壁或者(zhě)外(wài)磁(cí)場的壓縮， 使弧(hú)柱變(biàn)細，弧(hú)溫(wēn)高， 能量(liáng)高度集中(zhōng)的弧稱(chēng)壓(yā)縮電弧(hú)。一般常(cháng)稱(chēng)的(dí)電(diàn)弧等離(lí)子(zǐ)體指的就(jiù)是(shì)壓(yā)縮電弧。根據外界壓(yā)縮(suō)的條件(jiàn)不(bù)同(tóng)， 壓縮(suō)電弧可分成下麵四種
：

(1)氣壓(yā)縮弧（也稱氣(qì)穩弧）從陰極周(zhōu)圍(wéi)引入外(wài)界(jiè)冷氣流（見圖3一l)，它必然使(shǐ)電弧 周圍和(hé)電弧本身受到(dào)冷卻， 在(zài)電弧(hú)和壁麵之(zhī)間(jiān)形成(chéng)一(yī)層低溫(wēn)絕(jué)緣的(dí)冷氣(qì)膜(mó)， 其中(zhōng)不(bù)能通(tōng)過(guò)電流(liú)， 等離子電弧(hú)隻能被(bèi)迫通(tōng)過(guò)中(zhōng)心一個(gè)很窄(zhǎi)小的(dí)通道(dào)一這就意味著(zhuó)電(diàn)流受到冷氣流的(dí)壓縮(suō)， 弧(hú)柱(zhù)直徑變小(xiǎo)了(liǎo)。 電弧受冷卻而(ér)被(bèi)壓縮的(dí)現象(xiàng)通常稱之謂熱(rè)力壓縮現(xiàn)象（或效應）。

(2)壁(bì)壓縮弧（也(yě)稱壁穩弧）在(zài)電(diàn)弧(hú)等(děng)離子體的(dí)噴槍設備(bèi)中(zhōng)常(cháng)裝有陽(yáng)極噴(pēn)咀(jǔ)， 特(tè)別是當噴咀(jǔ)直徑較小(xiǎo)， 氣流黛小時， 壁(bì)壓縮起主要作用。 因(yīn)噴咀(jǔ)是(shì)強烈水(shuǐ)冷(lěng)的(dí)， 因此壁麵附近的 氣體必然同時(shí)受到(dào)冷卻(què)而形成(chéng)冷氣膜， 從而(ér)迫(pò)使等離子弧向中(zhōng)心壓縮， 使電弧(hú)截麵變細。 圖(tú)所示(shì)為作(zuò)電弧(hú)加熱器用的壁壓縮弧。通過(guò)容(róng)器鑒麵或噴咀(jǔ)對(duì)電(diàn)弧(hú)進行壓(yā)縮(suō)，通常(cháng)稱之(zhī)稱(chēng)機械(xiè)壓(yā)縮。實(shí)際上(shàng)壁壓縮(suō)或機(jī)械壓(yā)縮(suō)，本質(zhì)上仍然是(shì)通(tōng)過冷卻電弧(hú)即(jí)通過(guò)熱力壓縮(suō)來實(shí)現的。

(3)磁壓縮(suō)弧（也稱(chēng)碰穩(wěn)弧(hú))弧柱在外(wài)加磁場(cháng)的(dí)作用(yòng)下（常(cháng)指(zhǐ)非轉移(yí)弧(hú)的(dí)情(qíng)況），由(yóu)於(yú)電(diàn)磁(cí)力作(zuò)用(yòng)將(jiāng)產生圍繞噴槍(qiāng)軸綫的旋(xuán)轉(zhuǎn)運動(dòng)，電(diàn)弧受力方(fāng)向由左手定(dìng)則來確(què)定(dìng)。電弧的旋轉意味(wèi)著與(yǔ)周(zhōu)圍氣體產(chǎn)生了(liǎo)相對(duì)運動，等於(yú)受到(dào)了氣流冷卻，因(yīn)此(cǐ)磁旋(xuán)就對(duì)電弧起壓(yā)縮(suō)作(zuò)用。電(diàn)弧旋(xuán)轉(zhuǎn)愈快，對(duì)電弧的(dí)冷(lěng)卻(què)愈(yù)厲害(hài)，對(duì)電(diàn)弧的(dí)壓(yā)縮也(yě)就愈強(qiáng)烈(liè)。這裏(lǐ)也(yě)可看(kàn)到(dào)磁壓縮(suō)歸根到(dào)底也(yě)是(shì)通過(guò)熱力壓縮(suō)而(ér)實(shí)現的(dí)。

(4)水(shuǐ)壓縮(suō)弧(hú)（也(yě)稱(chēng)水(shuǐ)穩(wěn)弧）水切(qiē)向進入(rù)水(shuǐ)穩(wěn)室在室內旋轉，中間(jiān)形(xíng)成(chéng)渦旋(xuán)。電弧被迫隻能從(cóng)水渦旋中心通(tōng)過（見圖），水(shuǐ)渦旋表(biǎo)麵(miàn)受電(diàn)弧(hú)加(jiā)熱(rè)而蒸(zhēng)發(fā)，而電弧(hú)本身(shēn)則受到(dào)水渦旋的冷卻(què)而(ér)被壓(yā)縮(suō)。

上(shàng)麵簡(jiǎn)述了四種(zhǒng)壓縮弧的類型(xíng)，實(shí)際(jì)上(shàng)工(gōng)業(yè)應用(yòng)中的(dí)等離子(zǐ)發生器(qì)中各(gè)種壓縮方(fāng)式常(cháng)常(cháng)是同(tóng)時存在的(dí)， 在不同(tóng)的(dí)條件下， 各種壓縮方式起作用的程(chéng)度(dù)不(bù)同而(ér)已。

壓縮(suō)弧(hú)就(jiù)其電弧的組成，電(diàn)極(jí)和弧(hú)柱過程(chéng)來說(shuō)與自(zì)由(yóu)弧沒(méi)有(yǒu)本質的差(chà)別(bié)，但(dàn)由於(yú)電弧受強烈壓縮(suō)後，將(jiāng)賦(fù)於(yú)壓(yā)縮(suō)弧一係(xì)列(liè)特點，正由於此，使(shǐ)壓縮弧即等離子電弧(hú)在(zài)各(gè)工(gōng)業部(bù)門(mén)中(zhōng)獲(huò)得了(liǎo)比(bǐ)自由電弧(hú)廣泛得(dé)多(duō)的(dí)技術應用。

壓(yā)縮(suō)弧(hú)的特(tè)點為(wéi)，

1. 溫(wēn)度高，能量高(gāo)度(dù)集(jí)中(zhōng)。 由於壓縮弧的電流密度(dù)比自由弧高得多， 以致(zhì)造(zào)成高溫(wēn)和(hé)能量集中(zhōng)。氧(yǎng)乙(yǐ)炔(quē)焰中(zhōng)心溫度隻(zhī)3000°K左(zuǒ)右， 電焊電弧(hú)中心溫(wēn)度5000~ 6000° K, 即(jí)使高(gāo)強度(dù)碳弧中(zhōng)心(xīn)溫(wēn)度(dù)也(yě)隻(zhī)1oooo°K~2oooo°K，而壓(yā)縮弧的中(zhōng)心(xīn)溫(wēn)度(dù)zui高可(kě)達30000~50000°K, 另外壓(yā)縮弧弧柱截(jié)麵(miàn)細後(hòu)， 能(néng)量就能高(gāo)度(dù)集中。

2.氣氛(fēn)，剛(gāng)度，參數(shù)，可控(kòng)性好。根據不(bù)同(tóng)工藝(yì)的(dí)需(xū)要，隻要(yào)變換(huàn)工作(zuò)氣(qì)種類，就可以(yǐ)得到氧(yǎng)化(huà)，中性(xìng)或還原性(xìng)的氣(qì)氛。不同工(gōng)藝(yì)要求(qiú)弧的(dí)“剛(gāng)度(dù)”不同的電弧(hú)，我們可以(yǐ)改(gǎi)變噴咀尺寸(cùn)，調節電(diàn)參(cān)數(shù)，氣(qì)流量等(děng)得到不同剛(gāng)性(xìng)的(dí)電弧。由(yóu)於(yú)壓縮弧(hú)的(dí)可(kě)調參數(shù)很多，因此可以(yǐ)在很(hěn)廣(guǎng)的(dí)弧參數(shù)範圍(wéi)內(nèi)穩(wěn)定工(gōng)作(zuò)以(yǐ)滿(mǎn)足名種(zhǒng)等(děng)離(lí)子工(gōng)藝的(dí)要求，這是(shì)自由弧(hú)所(suǒ)不能(néng)做到(dào)的(dí)的

3.穩定(dìng)性(xìng)好(hǎo)。壓縮弧要比(bǐ)自由(yóu)電弧(hú)穩(wěn)定得(dé)多。因為電(diàn)弧(hú)受(shòu)壓縮後(hòu)溫(wēn)度增加，溫(wēn)度(dù)梯度(dù)大，再加上強烈的磁抽(chōu)吸(xī)現象，電弧中(zhōng)氣(qì)流具(jù)有(yǒu)很高的速度(dù)，所(suǒ)以電(diàn)弧(hú)的位置，形狀，和(hé)弧參(cān)數(shù)都比(bǐ)較穩(wěn)定而(ér)不易(yì)受(shòu)外界因素(sù)的(dí)千(qiān)擾，這對於(yú)提高(gāo)各種(zhǒng)等(děng)離子(zǐ)加(jiā)工(gōng)工(gōng)藝(yì)的質量有(yǒu)著(zhuó)重要意義。

4.壓縮弧(hú)的(dí)弧(hú)電(diàn)壓高(gāo)。由於(yú)電(diàn)弧受(shòu)壓縮後，弧壓(yā)增高，這就為(wéi)大(dà)幅度提(tí)高(gāo)等離(lí)子發生器的弧功(gōng)率(shuài)提(tí)供了可能性，從而擴(kuò)大了等離(lí)子工(gōng)藝在工業中的應用範圍(wéi)。

 5.壓(yā)縮弧對(duì)陽極工件(jiàn)的傳熱率(shuài)高。