静电放电火花能量耦合特性研究

研究了典型静电放电火花的点燃能力和火花能量的耦合特性。研究认为点燃一般可燃气体和一般可燃粉尘云的静电放电的临界火花直径分别约为 0 .1、0 .5mm ;电晕放电的点燃能力很弱而传播型刷形放电的点燃能力很强 ;料仓堆表面放电的有效点火能量可考虑为 10mJ ;典型静电放电火花的放电时间基本上不影响火花的点燃效果 ;不同类型的静电放电火花点燃可燃物过程的能量耦合效率不同 ,可高达 10 0 % ,也可能 <1%。

点火器火花能量针算机自动测试

介绍系统的测试原理、系统结构、软件设计.采用计算机与示波法进行点火器火花能量电压、电流测量;利用样条插值法实现波形数据处理;使用辛浦生数值积分进行点火器及有关放电参数的计算.该系统可实现自动点火,自动测试仪器量程、状态、时基和偏移量等参数,自动测试点火器打火瞬间火花能量及其放电参数,自动打印和绘制输出测试波形和数据报告.

一种有效抑制火花能量的过流保护电路

过流保护电路是参照GB3836.4-2010和MT/T408-1995标准,采用高边电流检测技术,加以电流限定值设定和延时开通技术实现电路短路保护。经理论分析、计算和实际短路实验测试,本产品可有效抑制短路火花能量,从而可广泛应用于煤矿本质安全电源等领域。本过流保护电路具有电路简单,响应速度快,自恢复和低功耗等优点。

电火花能量发生器

介绍了电火花能量发生器测定易燃易爆或可燃气体点火能量的原理和装置具有的功能,测试结果表明该装置能实现对点火源范围的控制,达到实验的重复性和多变性。

航空点火器火花能量自动测量系统电磁兼容性研究

航空发动机点火系统的火花能量对飞机发动机可靠的点火、传焰和燃烧是至关重要的参数。本系统采用示波器法测试原理,在不影响系统电路正常工作状态的情况下利用示波器一次同时捕捉打火瞬间点火器的放电电压和电流波形,从中计算出点火器放电效率等点火系统研究与设计的重要参数。在实际测试过程中发现,由于点火系统产生的强电磁干扰(瞬态电压3~4 kV,电流13 kA),造成测试结果失真,无法完成正常测试。通过对该自动测量系统的电磁兼容性进行相关研究与实验,分别从干扰源、干扰路径、受扰设备3个方面进行了EMC分析,并提出一系列行之有效的措施,提升了系统的工作可靠性和EMC能力。研究对解决强电磁场干扰环境下测试系统抗干扰能力提高有参考价值。

基于峰值检测的电火花能量测量方法

目的:针对示波法测量火花能量存在测量复杂、成本高昂等问题,提出了一种基于峰值检测的可集成、低成本的测量方法。方法:依据传统的电火花放电曲线符合衰减的正弦周期性函数,故可利用峰值检测电路检测多个峰值点,反向还原电火花放电曲线过程,并积分求取点火能量。通过Multisim、MATLAB仿真得出峰值检测电路能够很好地跟随与捕获峰值电压。结果:在粉尘云最小点火能量测量平台的基础上搭建电路测量系统,设计实验进行验证,表明该方法用于测量火花能量具有较好的效果。结论:此方法的测量结果与示波法测量结果对比,误差在34%以内。

摩擦型机械火花能量的判定方式

利用摩擦型机械火花测试实验装置进行测温实验和引燃实验,对304不锈钢、316不锈钢和45号钢产生的机械火花开展测温实验,对304不锈钢、316不锈钢、45号钢、铝合金、铸铁、黄铜产生的机械火花开展引燃实验,引燃气体为甲烷和乙烯。实验发现,在测温实验中,304不锈钢热导率最低,故其摩擦区域温度最高,最高温度为582.19℃;45号钢热导率最高,摩擦区域温度最低,最高温度为412.38℃。引燃实验中,相同条件下,只有304不锈钢产生的机械火花可以引燃当量浓度的乙烯,引燃概率为33.3%。根据摩擦区域的温度变化和对可燃气体的引燃能力可以发现,相同条件下,304不锈钢产生机械火花的能量最高。

电点火系统火花能量的测量方法

本文主要描述磁电机点火能量的各种测量方法。着重介绍示波法的主要测量参数,测量线路,使用仪器及能量计算公式等。

本安电源降低火花能量的几个措施

为了降低本安电源火花能量,提出了几项降低火花能量的措施。当发生过流保护时,可以将DC-DC或AC-DC模块尽快关掉,并且在主回路过流保护的设计中应避免开关管工作在深度饱和状态,以及将主回路开关管的控制电路设计成以导通代替关断,另外,还可以对电路板合理布线来改善火花能量。

基于RLC/RC模型的火花能量计算方法研究

目的:实现火花能量的精确计算。方法:建立一种包含可变火花电阻与火花电感的等效放电模型,搭建一种宽放电能量范围的静电火花发生装置,对比不同放电能量下拟合曲线与实际放电曲线差异。结果:在欠阻尼情况下,通过模型计算的放电能量与UI积分法计算的放电能量偏差在0.6%~3.2%范围内;在过阻尼情况下,形成稳定火花通道时间段内放电能量占全部放电能量比例约95%,在该时间段内,通过模型计算的放电能量与UI积分法计算的放电能量偏差在0.2%~4.3%范围内。结论:通过可变火花电阻与火花电感的等效放电模型可实现火花能量更精确的计算。

一种可控火花能量的交流点火系统研究

基于电容储能式电控点火系统研究了一种火花持续期、次级火花电流可控的交流点火系统。利用CADENCE PSPICE软件以及模拟负载试验,验证了不同斩波电流、驱动脉宽等可变参数对交流点火系统火花能量的影响。试验结果表明:火花能量的提高依赖于斩波电流值的增大和驱动脉宽的延长,并近似呈线性关系;交流点火系统火花持续时间可实现2.5 ms内可控调节,初级斩波电流可实现30 A内可控调节。交流点火系统可通过相应参数的调节实现火花能量可控,最大火花能量可达到260 mJ,满足气体燃料发动机的功能需求。

基于DDS的数字脉冲电火花沉积电源研究

在电火花沉积加工中,脉冲电源的放电参数对沉积效果和加工效率有重要影响。针对传统电火花沉积电源放电参数可控性差的问题,基于直接数字频率合成(DDS)技术全数字化调制、输出稳定的特性,设计了一种数字脉冲电火花沉积电源。以单片机和DDS芯片为核心来控制斩波电路输出加工脉冲,可实现放电电压、频率等参数的较精确控制以及宽范围内的无极调节。经测试,控制及驱动模块输出信号稳定、准确且频率误差在1 Hz以内,放电电压波形可控性好,满足电火花沉积加工的要求,可用于电火花沉积加工基础研究。

气体火花间隙开关通道电阻及热效应特性研究

针对一种应用于高功率重复频率Marx型脉冲功率源的两电极火花间隙气体开关,开展了火花通道电阻及其热效应特性研究,分析了火花间隙通道电阻热效应的影响因素,研究了重复频率连续工作条件下开关腔体内温度及气压变化。研究结果表明,开关腔体内气压和温度随着工作时间增长呈现先快速增加然后缓慢增长趋于稳定的趋势,脉冲电流幅值的增长对热量沉积的增加效果非常明显。研制的两电极火花间隙开关,在导通峰值电流14.7 kA、脉冲宽度160 ns的条件下连续运行9000个脉冲时,开关通道产生热量约36.6 kJ,在电流导通时间内,通过焦耳热效应计算得到开关导通时间内火花通道电阻平均值约0.12Ω。

火花源原子发射光谱法测定变形铝合金中痕量钠

变形铝合金是重要的高强度轻量化金属材料,具有良好的塑性加工与焊接性能,并广泛应用于航空、航天、交通和轻工等领域。针对现行电感耦合等离子体发射光谱法和原子吸收光谱法及火花源原子发射光谱法分析标准无法完全满足铝及铝合金中痕量钠杂质快速精准常规检验需求的现状,为发挥测试技术对变形铝合金材料工艺与应用研究的引导性作用,开展了火花源原子发射光谱法测定变形铝合金中痕量钠的分析方法应用。确定的分析条件:分析谱线为589.00 nm,氩气吹扫时间为3 s,预燃烧时间为11 s,火花数量为4400,曝光次数为1次,时间为4 s,火花数量为1600,火花频率均为400 Hz。对于钠杂质含量为2~30μg/g的变形铝合金标准样品和实际样品,其测定结果(n=6~9)的标准偏差不大于1.5μg/g,相对标准偏差小于10%,标准样品测定值与认定值相符,偏倚不大于2μg/g。方法可满足变形铝合金的快速精准常规检验的实际需求。

低抖动大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关

为了发展结构简单、便于维护的大功率气体火花开关,研制了大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关,该开关采用电晕放电均压方式,由9个相同的间隙构成。利用有限元分析方法对9间隙电晕均压气体火花开关的电场进行了分析,发现适合长度的电晕针对开关主间隙的电场影响很小,且加载触发脉冲时可在中间间隙形成了强烈的畸变电场。在理论分析的基础上,开展了开关击穿特性研究,实验结果表明电晕均压有利于提升开关的稳定性,开关自击穿电压分散性降低,自击穿电压略微增大;同时多间隙开关实现了良好的触发导通,在工作电压60~85 kV(工作欠压比56.8%~80%)范围内,开关的击穿延时抖动均小于20 ns,当工作电压达到80 kV以上时,抖动可小于10 ns。文中设计的大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关可用于直线脉冲变压器等脉冲功率系统,使用的基于电场模拟对电极结构进行优化的方法对设计其他类型的开关具有借鉴意义。

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^(-3)mm^(3)/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。

超声振动辅助电火花加工表面成形机理研究

以TC4钛合金作为工件材料,通过建立高斯热源在工件表面的分布模型,描述了单脉冲电火花加工凹坑的成形机理。为了验证模型的准确性,进行了仿真和实验验证。结果表明:通过分析仿真得到的温度场云图和实验测得的数据发现,高斯热源分布模型与两者一致。在引入超声振动后,表面粗糙度降低35%~46%,材料表面凹坑明显减少,表面形貌发生显著变化。随振幅增大,高斯热源分布曲线的最大值减小,温度场中心最高温度降低,深度变浅的表面凹坑数量增加,单个凹坑的面积增加,表面粗糙度变好。

碳化硅纳米介质电火花线切割加工研究

采用SiC纳米混粉工作液对Cr12MoV模具钢进行高速走丝线切割加工试验,重点分析了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流和混粉浓度对切割加工的影响。试验表明,在脉冲宽度45μs,脉冲间隔6倍,峰值电流25A,混粉浓度0.3g/L的加工条件下,采用混粉工作液较采用常规工作液加工的切割速度提高21.16%,表面粗糙度降低15.05%。研究认为,纳米微粒的介入,极间绝缘性降低,放电间隙增大,改善了极间放电条件,提高了工件加工稳定性和切割速度;同时,纳米微粒促使极间火花放电通道增多、放电点分散,提高了工件表面加工质量。

基于胡麻油工作液电火花成形加工可行性研究

传统的电火花工作液煤油或碳氢矿物油等,存在加工效率低、表面质量差且环境污染和资源消耗等问题。而绿色可持续制造也是当今发展的主要趋势。因此文章提出利用植物油胡麻油为工作液在电火花成形加工中的实验研究,旨在实现绿色可持续电火花加工。研究响应参数电流、脉冲宽度和间隙电压对材料去除率,表面粗糙度值,表面质量的影响规律。实验结果表明,胡麻油在电火花加工过程中表现出显著的性能优势。胡麻油为工作液时,材料去除率显著提高,可获得更好的加工表面,表面裂纹明显减少,重铸层厚度更薄。说明胡麻油具有代替传统工作液的潜质,有望进一步促进绿色电火花加工技术的发展和应用。