真空电弧熔炼电极分为自耗电极和非自耗电极两种。自耗电极是由被熔炼资料（即炉料）制成，在熔炼过程中逐步耗费，熔化后滴进结晶器中冷凝成锭。非自耗电极是使用钨等高熔点资料制作成，在炉料熔炼过程中根本不耗费，现在只在试验室中用来研讨制作难熔金属和金属碳化物。

  （1）直流电源供电(电极接负极、坩埚接正极)，电弧在真空中更安稳，不易平息；

  电弧是气体的一种弧光放电。气体弧光放电表现为极间电压很低，但经过气体的电流却很大，有耀眼的白光，弧区温度很高（约5000k）。巨大的电流密度来自于阴极的热电子发射，以及电子的自发射，即在阴极邻近有正离子层，构成较为强壮的电场，使阴极主动发射电子。很多电子在极间磕碰气态分子使之电离，发生更很多的正离子和二次电子，在电场效果下，别离碰击阴极和阳极，成果取得高温。阴极因电子发射用去部分能量，所以温度不高于阳极。极间也因部分正离子与电子复合放热而发生高温。

  电弧的温度散布和电弧电压降如图所示。1~2为电极温度；2~3为弧柱温度；4~5为熔池温度；5~6为锭子温度；2为阴极斑驳温度；4为阳极斑驳温度；5为金属熔点。Uc为阴极区电压降；Un为弧柱区电压降；Ua为阳极区电压降；Uo为电弧电压降。

  在真空中电弧的外形犹如一个钟罩，由三个区组成，即阴极区、弧柱区和阳极区。

  阴极区是阴极点面很短一个区域，其纵向长度约等于电子运动的自在程（即电子发射后碰到气态分子的长度）。

  ① 在端面邻近有正离子层，坐落阴极区与弧柱区的接壤面上，与阴极点面构成很大的电压降，保持电弧正常焚烧时电子的自发射。

  ② 阴极点面上有光亮点，称为阴极斑驳，温度很高，电子会集由这儿向外发射，真空中阴极斑驳扩展，乃至布满整个阴极点面或更大些。斑驳温度随阴极资料熔点增高而增高，最高到达阴极资料的沸点。斑驳温度还与斑驳移动有关。因为自耗电极熔滴掉落和端面温度场的改变等原因，斑驳将向温度高的突出位置移动。但假如移动过于频频，阴极斑驳温度将一会儿就下降，以热发射为主的电弧将会不稳。

  弧柱区坐落阴极区和阳极区之间，因为阴极区和阳极区都很短，所以弧柱区长度简直就等于整个电弧长度。弧柱区为等离子区，存在着剧烈的磕碰电离。气体分子和金属蒸气分子，一方面电离，一方面又部分复合，处于动态平衡中。树立这种平衡很敏捷，即便工频沟通电弧也近于安稳状况。因为电离程度高，弧柱区近似于导体，轴向电压降很小，并且均匀。因为电子较正离子轻得多，在相同电压下加快快，因而，弧柱区的电流主要是电子流（约占99%）。

  阳极区为阳极点面邻近较长的区域。在真空中阳极斑驳扩展，乃至“消失”。因为很多电子磕碰，阳极斑驳的温度高于阴极斑驳温度。熔池温度高更利于金属熔炼，因而，熔池接阳极。

  电弧区气体压力包含金属蒸气压力和熔炼时放出气体压力，在动态情况下，高于炉膛压力几十倍到几千倍。

  试验指出，在压力为6.6×103~105Pa时，电弧安稳，有时电弧沿电极点部移动。当气压降到66Pa~6.6×103时，电弧移动频频，且有爬弧、边弧等发生，放电异常，电弧不安稳。当压力小于66Pa时，电弧又安稳下来。故炉膛最佳压力应为0.67~1.3Pa。

  氩气维护时，当氩气压力大于4.5×104Pa时，电弧不安稳；当压力降低到4.5×104Pa时，电弧相对来说比较安稳。但压力过低，电弧不安稳。

  坩埚外绕制线圈，通以直流电或沟通电，发生轴向磁场，紧缩弧柱，使之不散乱，保持电弧正常放电，称为稳弧线圈。沟通磁场并可削弱设备固有磁场不对称的不良影响。

  直径12mm的非自耗钨电极在炉内压力26Pa，直径为175mm的结晶器内熔炼钛时测得的电弧电压Ua、电弧电流Ia与电弧长la的联系曲线，如图所示。短路电极摆开后，跟着弧长la添加，电弧电压添加，电弧电流削减。弧长较短时，电弧电压和电流改变明显；可是弧长添加到必定长度后，电弧电压和电流改变开端陡峭。真空电弧熔炼选用大电流低电压，归于短弧操作。一般电弧电压为22~55V，对应弧长为20~50mm（后者为大锭）。因而，炼钛时用电弧电压操控电弧长度，以到达稳弧意图。电弧过长，会引起电弧不稳或杂散，锭子外表不光滑，气孔多，外皮有螺纹或条纹等缺点。电弧过短，简单短路，导致电极与熔池粘在一同等。