真空灭弧室结构
真空灭弧室原理
真空灭弧室原理引言真空灭弧室是一种用于灭弧的设备，广泛应用于电力系统、工业设备和实验室等场合。
其原理是利用真空环境下的电离和电子的扩散效应，将电弧能量迅速扩散和吸收，从而使电弧熄灭。
本文将对真空灭弧室的原理进行详细介绍。
一、真空灭弧室的结构真空灭弧室由外壳、绝缘件、真空开关和灭弧室组成。
1. 外壳：真空灭弧室的外壳通常由耐高压、耐热、耐腐蚀的材料制成，如陶瓷或金属。
外壳的主要功能是提供机械保护和绝缘保护。
2. 绝缘件：绝缘件通常由陶瓷或氧化铝等绝缘材料制成，用于隔离和支撑内部部件。
绝缘件的作用是保证真空灭弧室的绝缘性能和机械强度。
3. 真空开关：真空开关是真空灭弧室的核心部件，其内部有一个真空室和一对电极。
真空室用于创造真空环境，电极用于产生和灭弧。
4. 灭弧室：灭弧室是真空开关内部的一个空间，用于吸收和扩散电弧能量。
灭弧室通常由缓冲材料填充，如石英砂或陶瓷珠。
缓冲材料可以吸收电弧能量，并将其扩散到更大的面积，从而实现电弧的灭弧。
二、真空灭弧室的工作原理真空灭弧室利用真空环境下的电离和电子的扩散效应，将电弧能量迅速扩散和吸收，从而使电弧熄灭。
其工作原理如下：1. 开关闭合：当真空开关处于闭合状态时，电流从电源流入真空开关的电极，形成电弧。
2. 电离：电弧中的电流通过电离作用，使气体分子电离产生电子和离子。
电子和离子的产生使电弧能量迅速增加。
3. 扩散：在真空环境下，电子和离子的运动受到限制，无法迅速扩散和散失。
而灭弧室内的缓冲材料可以吸收电弧能量，并将其扩散到更大的面积。
4. 能量衰减：电弧能量在缓冲材料中逐渐衰减，同时扩散到更大的面积。
这样，电弧的能量密度得到降低，使得电弧变得不稳定。
5. 熄灭：由于电弧的不稳定性和能量衰减，电弧最终熄灭。
此时，真空开关断开电路，完成灭弧过程。
三、真空灭弧室的特点真空灭弧室具有以下特点：1. 高灭弧能力：真空环境下，电弧能量可以迅速扩散和吸收，使得灭弧速度和能力大大提高。
(完整word版)真空灭弧室的基本结构及工作原理
一、真空灭弧室基本结构组成真空灭弧室的主要结构件为绝缘外壳、动静盖板、触头、波纹管、屏蔽罩、动静导电杆、导向套等，分别根据相应的功用选用不同的材料，采用真空钎焊工艺将相应的零部件封接成密闭的真空腔室，借助真空优良的绝缘性能与熄弧性能，在切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，1、结构简图1—静端盖板2—主屏蔽罩3—动静触头4—波纹管5—动端盖板6—静导电杆7—绝缘外壳8—动导电杆2、各个主要零部件的作用1）绝缘外壳一般选用Al2O3陶瓷管壳。
Al2O3陶瓷材料具有优异电绝缘性能、较高的机械强度、高温下不易分解与蒸发等一系列优点，即能保证真空灭弧室在生产及运行过程中的气密性又不易损坏。
2）波纹管波纹管是真空灭弧室中不可缺少的重要元件。
是唯一可动的外壳部分，因此它的作用也称为“动密封”。
既能保证灭弧室的密封，又能借助于它来实现触头的相对运动，波纹管的允许伸缩量决定了所能获得的最大触头开距。
波纹管的材料壁厚仅为0.10——0.16mm，开关在每次合分动作时都会使波纹管的波状薄壁产生一次较大幅度的机械变形。
由于剧裂而频繁的机械变形很容易使波纹管因疲劳而损坏，最终导致灭弧室漏气而报废。
某种程度上，波纹管的疲劳寿命也就决定了真空灭弧室的机械寿命，所以说，整个寿命期间，一定严禁扭伤或划伤波纹管。
波纹管的疲劳寿命还和工作条件的受热温度有关，真空灭弧室在分断大的短路电流后，导电杆的余热传递到波纹管上，使波纹管的温度升高，当温升达到一定程度时，这也会影响波纹管的疲劳强度。
3）触头真空灭弧室是真空开关的心脏，而触头则是真空灭弧室的心脏，因此触头材料和触头结构等对真空灭弧室的性能影响极大。
①触头材料主要从开断能力、耐受电压能力、抗电腐蚀性、抗熔焊能力、截流值、含气量等方面来选择。
目前断路器用真空灭弧室的触头材料大都采用铜铬合金，铜与铬各占50%。
②触头结构对灭孤室的开断能力有很大影响。
采用不同结构触头产生的灭弧效果有所不同的，早期采用简单的圆柱形触头，结构虽简单，但开断能力不能满足断路器的要求，仅能开断10kA以下电流，目前仅有真空负荷开关、高压真空接触器等用真空灭弧室才采用。
真空灭弧室的基本结构及工作原理
真空灭弧室的基本结构及工作原理真空灭弧室是真空断路器的核心部件,配套于相应的开关设备,广泛应用于电力、冶金、化工、煤况、铁道等输配电系统中,起控制与保护作用。
本文介绍了真空灭弧室的基本结构及其工作原理。
一、真空灭弧室基本结构组成真空灭弧室的主要结构件为绝缘外壳、动静盖板、触头、波纹管、屏蔽罩、动静导电杆、导向套等，分别根据相应的功用选用不同的材料，采用真空钎焊工艺将相应的零部件封接成密闭的真空腔室，借助真空优良的绝缘性能与熄弧性能，在切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，1、结构简图1―静端盖板2―主屏蔽罩3―动静触头4―波纹管5―动端盖板6―静导电杆7―绝缘外壳8―动导电杆2、各个主要零部件的作用1）绝缘外壳一般选用Al2O3陶瓷管壳。
Al2O3陶瓷材料具有优异电绝缘性能、较高的机械强度、高温下不易分解与蒸发等一系列优点，即能保证真空灭弧室在生产及运行过程中的气密性又不易损坏。
2）波纹管真空灭弧室是真空断路器的核心部件,配套于相应的开关设备,广泛应用于电力、冶金、化工、煤况、铁道等输配电系统中,起控制与保护作用。
本文介绍了真空灭弧室的基本结构及其工作原理。
波纹管是真空灭弧室中不可缺少的重要元件。
是唯一可动的外壳部分，因此它的作用也称为“动密封”。
既能保证灭弧室的密封，又能借助于它来实现触头的相对运动，波纹管的允许伸缩量决定了所能获得的最大触头开距。
波纹管的材料壁厚仅为0.10――0.16mm，开关在每次合分动作时都会使波纹管的波状薄壁产生一次较大幅度的机械变形。
由于剧裂而频繁的机械变形很容易使波纹管因疲劳而损坏，最终导致灭弧室漏气而报废。
某种程度上，波纹管的疲劳寿命也就决定了真空灭弧室的机械寿命，所以说，整个寿命期间，一定严禁扭伤或划伤波纹管。
波纹管的疲劳寿命还和工作条件的受热温度有关，真空灭弧室在分断大的短路电流后，导电杆的余热传递到波纹管上，使波纹管的温度升高，当温升达到一定程度时，这也会影响波纹管的疲劳强度。
真空灭弧室结构及原理讲解
真空灭弧室结构及原理◆ 电弧◆ 真空和真空度◆ 真空电弧◆ 交流真空电弧◆ 真空击穿◆ 灭弧原理◆ 真空灭弧室的寿命1、电弧电弧或弧光放电是气体放电的一种形式。
气体放电在性质上和外观上是各种各样的。
在正常状态下，气体有良好的电气绝缘性能。
但当在气体间隙的两端加上足够大的电场时，就可以引起电流通过气体。
这种现象称为放电。
放电现象与气体的种类和压力、电极的材料和几何形状、两极间的距离以及加在间隙两端的电压等因素有关。
例如在正常状态下，给气体间隙两端的电极加压到一定程度时，普通空气中电子在电场作用下高速运动，与气体分子碰撞后产生较多的电子和离子，新生的电子和离子又同中性原子碰撞，产生更多的电子和离子，这时，气体开始发光，两电极变为炽热，电流迅速增大。
这种性质上的转变称为气体间隙的击穿，其所需的电压称为击穿电压。
这时，由于电场的支持，放电并不停止，故称为自持放电。
电弧则是气体自持放电的一种形式。
电弧具有电流密度大和阴极电位降低的特点。
2、真空和真空度低于1个大气压的气体状态，都称为真空。
描述真空程度的量叫真空度，用该气体的压力大小来表示。
l大气压= 760×133.332Pa＝1.013×105Pa（帕斯卡）或0.1013MPa 真空技术中将广阔的真空度范围划分为粗、低、高、超高、极高等区域。
其中高真空区域的气体压力为 10-1～10-6Pa，这一区域的后半段，即 1.33 ×10-3～1.33 ×10-6就是真空灭弧室通常采用的真空度范围。
在高真空区域中，单位体积内的气体分子数目大大减少了，气体分子之间碰撞的几率大大减少，气体分子之间的平均距离大大增加。
真空度的高低对灭孤能力有影响。
实验表明：灭孤室真空度在10-3Pa数量级时就能够可靠地灭弧。
真空灭弧定制造厂在产品出厂时，提高了灭孤室的真空度，达到 10-5～ 10-6 Pa，待经过20年的使用或贮存期，或多或少产生外部渗气等现象使其真空度下降到10-3Pa范围，仍能保证它的灭孤能力。
固封极柱用真空灭弧室
固封极柱用真空灭弧室固封极柱用真空灭弧室是一种用于高压开关设备的重要组件，它的作用是在开关操作时消除电弧，并且保证设备的可靠性和安全性。
本文将介绍固封极柱用真空灭弧室的工作原理、结构特点、应用领域以及未来发展趋势。
一、工作原理固封极柱用真空灭弧室的工作原理主要是利用高真空状态下的电场效应和磁场效应来消除电弧。
在设备操作时，当触头分离时，产生的电弧会迅速扩散并在灭弧室内形成一个电弧柱。
灭弧室内部安装了一组电极和磁场线圈，利用电场效应和磁场效应将电弧柱的能量转化为热能，使电弧迅速熄灭。
利用高真空状态下的绝缘性能，确保设备的安全可靠性。
二、结构特点固封极柱用真空灭弧室的结构主要包括外壳、触头、灭弧室、绝缘材料、电极和磁场线圈等组件。
外壳采用高强度金属材料制成，具有良好的耐压性能。
触头采用铜合金或其他导电材料制成，具有良好的导电性能和耐磨性。
灭弧室采用高真空度的材料制成，确保灭弧效果。
绝缘材料采用高压绝缘材料，确保设备的绝缘性能。
电极和磁场线圈组成了灭弧系统，通过优化设计可实现更好的灭弧效果。
三、应用领域固封极柱用真空灭弧室主要应用于高压断路器、负荷开关、隔离开关等高压开关设备中。
在这些设备中，灭弧室起着关键的作用，可以有效消除电弧，确保设备的安全可靠性。
固封极柱用真空灭弧室具有体积小、重量轻、寿命长等特点，适用于各种高压开关设备的应用场景。
四、未来发展趋势随着高压开关设备的不断发展，固封极柱用真空灭弧室也在不断改进和完善。
未来，固封极柱用真空灭弧室将继续向高性能、高可靠性和智能化方向发展。
在材料方面，将会出现更多新型高性能材料的应用，如碳纳米材料、高温陶瓷材料等，以提高灭弧室的耐压性能和绝缘性能。
在结构设计上，将会更加注重产品的紧凑性和便捷性，以适应设备的小型化和智能化趋势。
在灭弧技术上，将会采用更先进的电极和磁场线圈设计，以提高灭弧效果和稳定性。
固封极柱用真空灭弧室将会在高压开关设备领域发挥越来越重要的作用，为设备的安全可靠性提供更好的保障。
真空灭弧室
1 真空灭弧室工作原理1.1电弧电弧是一种能量集中、温度高、亮度大的气体放电现象,是一种电离的气体,质量极轻,发出耀眼的光芒,在外力作用下迅速移动、卷缩和伸长。
在操作电力开关分断电路的过程中,当开关的触头即将分离时,由于触头的接触面突然减小,使得触头接触处的电阻猛增,同时电路上被消耗的电能将产生上千度的高温,使触头产生热电子发射,这与人们在电子管中观察到的热电子发射情况类似,只不过这时触头表面的温度比电子管内灯丝的温度要高得多,发射的热电子强度也大得多。
同时在开关触头分离的瞬间,电路加在触头上的电压将在触头间极小的间隙内形成很强的电场,它将在高温作用下触头发射的热电子迅速加速,这些高速运动的热电子碰撞其周围的气体分子而产生自由电子和正离子,被电离出来的自由电子在高温和强电场的作用下继续加速,又碰撞其附近的其它气体分子,如此继续,形成连锁反应,使开关触头间的气体在极短的时间发生雪崩似的电离,接通电路,发出耀眼的亮光,这就是人们看到的电弧。
1.2熄灭电弧的方法交流电弧的熄灭条件是在零休期间不发生热击穿，同时在此之后弧隙介质恢复过程总是胜过电压恢复过程，也即不发生击穿。
但从灭弧效果来看，零休期间是最好的灭弧时机：一则这时弧隙的输入功率近乎等于零，只要采取适当措施加速电弧能量的散发以抑制热电离，即可防止因热击穿引起电弧重燃；二则这时线路所储能量很小，需借电弧散发的能量不大，不易因出现较高的过电压而引起电击穿。
反之，若灭弧非常强烈，在电流自然过零前就“截流”，强迫电弧熄灭，则将产生很高的过电压，即使不致影响灭弧，对线路及其中的设备也很不利。
因此，除非有特殊要求，交流开关电器多采用灭弧强度不过强的灭弧装置，使电弧是在零休期间，而且是在电流首次自然过零时熄灭实际上交流电弧未必均能于电流首次自然过零时熄，有时需经2～3个半周才熄灭。
如图2所示，触头刚分（t＝t0）时，弧隙甚小，uh也不大。
故电流在首次过零（t＝t1）前，其波形基本上仍属正弦波，且在电流过零处电源电压滞后约为δ≈90°。
真空灭弧室结构及原理
真空灭弧室结构及原理◆ 电弧◆ 真空和真空度◆ 真空电弧◆ 交流真空电弧◆ 真空击穿◆ 灭弧原理◆ 真空灭弧室的寿命1、电弧电弧或弧光放电是气体放电的一种形式。
气体放电在性质上和外观上是各种各样的。
在正常状态下，气体有良好的电气绝缘性能。
但当在气体间隙的两端加上足够大的电场时，就可以引起电流通过气体。
这种现象称为放电。
放电现象与气体的种类和压力、电极的材料和几何形状、两极间的距离以及加在间隙两端的电压等因素有关。
例如在正常状态下，给气体间隙两端的电极加压到一定程度时，普通空气中电子在电场作用下高速运动，与气体分子碰撞后产生较多的电子和离子，新生的电子和离子又同中性原子碰撞，产生更多的电子和离子，这时，气体开始发光，两电极变为炽热，电流迅速增大。
这种性质上的转变称为气体间隙的击穿，其所需的电压称为击穿电压。
这时，由于电场的支持，放电并不停止，故称为自持放电。
电弧则是气体自持放电的一种形式。
电弧具有电流密度大和阴极电位降低的特点。
2、真空和真空度低于1个大气压的气体状态，都称为真空。
描述真空程度的量叫真空度，用该气体的压力大小来表示。
l大气压= 760×133.332Pa＝1.013×105Pa（帕斯卡）或0.1013MPa 真空技术中将广阔的真空度范围划分为粗、低、高、超高、极高等区域。
其中高真空区域的气体压力为 10-1～10-6Pa，这一区域的后半段，即 1.33 ×10-3～1.33 ×10-6就是真空灭弧室通常采用的真空度范围。
在高真空区域中，单位体积内的气体分子数目大大减少了，气体分子之间碰撞的几率大大减少，气体分子之间的平均距离大大增加。
真空度的高低对灭孤能力有影响。
实验表明：灭孤室真空度在10-3Pa数量级时就能够可靠地灭弧。
真空灭弧定制造厂在产品出厂时，提高了灭孤室的真空度，达到 10-5～ 10-6 Pa，待经过20年的使用或贮存期，或多或少产生外部渗气等现象使其真空度下降到10-3Pa范围，仍能保证它的灭孤能力。
高中压开关技术_8_真空灭弧室_上_
大众用电２００8／12３７专家讲堂Ｅｘｐｅｒｔｓ′Ｐｌａｔｆｏｒｍ▲▲●栏目编辑／梁学造高中压开关技术（8）●西安高压电器研究所有限责任公司李建基真空灭弧室（国外有称真空开关管）作为真空开关的心脏，对真空开关的性能影响甚大。
若真空灭弧室发生漏气或真空度下降，则会导致真空开关丧失其性能。
我国目前有真空灭弧室制造厂家近20家，经过多次设计方案和生产工艺的改进，真空灭弧室质量大大提高，而且还在不断提高。
真空灭弧室用于真空断路器、真空接触器、真空负荷开关以及真空重合器和分段器。
我国真空灭弧室在参数上能满足企业使用要求，在数量上能满足市场需求，今后的方向是开发专用化和多功能化真空灭弧室。
目前我国真空灭弧室额定电压主要为12kV 、24kV 、40.5kV 。
72.5kV 和126/145kV 真空灭弧室正在研发之中。
其中以12kV 级产量最大，40.5kV 级次之，24kV 级随着20kV 级电网的扩大而增加。
1真空灭弧室的结构在真空灭弧室内，装有一对动、静触头，触头周围是屏蔽罩，其结构设计见图1。
灭弧室的外部密封壳体可以是玻璃或陶瓷。
动触头的运动部连接着波纹管，作为动密封。
1.1屏蔽罩的结构屏蔽罩起保护作用。
一般分为2种：一种为内屏蔽罩；另一种为外屏蔽罩。
图1（a ）为内屏蔽罩。
在这种灭弧室中，陶壳（或玻壳）承担两端之间的绝缘，并用金属屏蔽罩加以保护，防止金属蒸气抵达和凝结在绝缘壳体的主绝缘上。
图1（b ）为外屏蔽罩。
屏蔽罩是真空壳体的主要部分，两端陶瓷承担绝缘，中间部分是金属，不需另加屏蔽，使灭弧室轴向变长，便于在触头燃弧区到外壳内绝缘表面间设置屏障。
总之，屏蔽罩的作用是吸收弧腔中在开断电流时真空电弧的金属蒸气，使之沉淀并附着在罩内，而不致溅落在绝缘罩的内壁上，避免由此降低灭弧室的绝缘强度。
另外，屏蔽罩的合理布置还起着改善断口电场分布的作用，提高断品耐压和恢复强度。
在高压真空灭弧室中，为使断品具有足够的耐压，必须装多个屏蔽罩。
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真空灭弧室结构
真空灭弧室，又名真空开关管，是中高压电力开关的核心部件。
其主要作用是，通过管内真空优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生，主要应用于电力的输配电控制系统，还应用于冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统。
具有节能、节材、防火、防爆、体积小、寿命长、维护费用低、运行可靠和无污染等特点。
真空灭弧室从用途上分为断路器用灭弧室和负荷开关用灭弧室，断路器灭弧室主要用于电力部门中的变电站和电网设施，负荷开关用灭弧室主要用于电网的终端用户。
真空灭弧室的结构形式主要由气密绝缘外壳、导电回路、屏蔽系统、波纹管等部分组成。
1、气密绝缘系统
由玻璃或陶瓷制成的气密绝缘外壳、动端盖板、定端盖板，不锈钢波纹管组成了气密绝缘系统。
为了保证玻璃、陶瓷与金属之间有良好的气密性，除了封接时要有严格的操作工艺外，还要求材料本身的透气性尽量小和内部放气量限制到极小值。
不锈钢波纹管的作用不仅能将真空灭弧室内部的真空状态与外部的大气状态隔离开来，而且能使动触头连同动导电杆在规定的范围内运动，以完成真空开关的闭合与分断操作。
2 、导电系统
定导电杆、定跑弧面、定触头、动触头、动跑弧面、动导电杆构
成了灭弧室的导电系统。
其中定导电杆、定跑弧面、定触头合称定电极，动触头、动跑弧面、动导电杆合称动电极，由真空灭弧室组装成的真空断路器，真空负荷开关和真空接触器合闸时，操动机构通过动导电杆的运动，使两触头闭合，完成了电路的接通。
为了使两触头间的接触电阻尽可能减小且保持稳定和灭弧室承受动稳定电流时有良好的机械强度，真空开关在动导电杆一端设置有导向套，并使用一组压缩弹簧，使两触头间保持有一个额定压力。
当真空开关分断电流时，灭弧室两触头分离并在其间产生电弧，直至电流自然过零时电弧熄灭，便完成了电路的开断。
3、屏蔽系统
真空灭弧室的屏蔽系统主要由屏蔽筒，屏蔽罩和其他零件组成。
屏蔽系统的主要作用是：
（1）防止触头在燃弧过程中产生大量的金属蒸汽和液滴喷溅，污染绝缘外壳的内壁，避免造成真空灭弧室外壳的绝缘强度下降或产生闪络。
（2）改善真空灭弧室内部的电场分布，有利于真空灭弧室绝缘外壳的小型化，尤其是对于高电压的真空灭弧室小型化有显著效果。
（3）吸收一部分电弧能量，冷凝电弧生成物。
特别是真空灭弧室在开断短路电流时，电弧所产生的热能大部分被屏蔽系统所吸收，有利于提高触头间的介质恢复强度。
屏蔽系统吸收电弧生成物的量越大，说明他吸收的能量也越大，这对增加真空灭弧室的开断容量起良好作用。
4、触头
触头是产生电弧、熄灭电弧的部位，对材料和结构的要求都比较高。
4.1 对触头材料有以下要求：
（1）高开断能力。
要求材料本身的导电率大，热传导系数小，热容量大，热电子发射能力低。
（2）高击穿电压。
击穿电压高，介质恢复强度就高，对灭弧有利。
（3）高的抗电腐蚀性。
即经得起电弧的烧蚀，金属蒸发量少。
（4）抗熔焊能力。
（5）低截流电流值，希望在2.5A以下。
（6）低含气量。
目前断路器用真空灭弧室的触头材料大都采用铜铬合金，铜与铬各占 50%。
在上、下触头的对接面上各焊上一块铜铬合金片，一般厚度各为3mm。
其余部分称为触头座，用无氧铜制造即可。
4.2 触头结构
触头结构对灭孤室的开断能力有很大影响。
采用不同结构触头产生的灭弧效果有所不同的，早期采用简单的圆柱形触头，结构虽简单，但开断能力不能满足断路器的要求，仅能开断10kA以下电流，目前仅有真空负荷开关、高压真空接触器等用真空开关管才采用。
目前，常采用的有螺旋糟型结构触头、带斜槽杯状结构触头和纵磁场杯状结构触头三种，其中以采用纵磁场杯状结构触头为主。
5、波纹管
真空灭弧室的波纹管主要担负保证动电极在一定范围内运动和长期保
持高真空的功能，并保证真空灭弧室具有很高的机械寿命。
真空灭弧室的波纹管是由厚度为0.1~0.2mm的不锈钢制成的薄壁元件。
真空开关在分合过程中，灭弧室波纹管受伸缩作用，波纹管截面上受变应力作用，所以波纹管的寿命应根据反复伸缩量和使用压力来确定。
波纹管的疲劳寿命和工作条件的受热温度有关，真空灭弧室在分断大的短路电流后，导电杆的余热传递到波纹管上，使波纹管的温度升高，当温升达到一定程度时，这就会影响波纹管的疲劳强度。
6、工作原理
真空灭弧室是用密封在真空中的一对触头来实现电力电路的接通与分断功能的一种电真空器件，是利用高真空座绝缘介质。
当其断开一定数值的电流时，动、定触头在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的某一点或某几点上，表现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，直至发生电极金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致剧烈的场致发射和间隙的击穿，产生了真空电弧，当工作电流接近零时，同时触头间距的增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，于是电流被分断，开断结束。