漏电断路器电弧能量影响因素的研究

本文通过研究漏电断路器分析短路分断产生的电弧问题。本文提出了电弧能量方程和电极时间关系因素,采用了高速数据采集系统来收集数据,并对电流分断过程中的电弧能量提供了解析。试验结果显示,合闸角度、短路电流、功率因数均会对漏电断路器电弧能量产生影响。

电弧能量对浸金属碳滑板材料载流摩擦磨损性能的影响

在销盘式高速载流摩擦磨损试验机上,通过正交试验考查了电弧能量对浸金属碳滑板材料载流摩擦磨损性能的影响;利用统计学相关系数理论和非线性回归分析,对电弧能量与摩擦系数、比磨损率进行定量比较分析,发现电弧能量与摩擦系数间存在一定的相关性,并与比磨损率间存在幂函数的关系;借助扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪结合摩擦表面宏观温度的测量,分别对销试样电弧侵蚀后的表面膜微观结构、相组成及磨屑进行分析.结果表明:电弧能量严重影响摩擦副的载流摩擦磨损性能;电弧热效应使得局部接触表面温度超过熔点,浸渗金属熔融渗出摩擦表面,并使基体碳气化沉积于摩擦盘上,使得电弧侵蚀机理表现为材料转移和熔融喷溅.

改进混合型限流断路器限流特性及换流电弧能量分析

混合型限流断路器兼备了机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上断路器研究的新方向。为了对高di/dt电流下混合型限流断路器的换流电弧能量进行分析,在已研制出的两种混合型限流断路器样机基础上,开展了相同实验线路参数和设定动作值条件下的两种限流断路器方案的对比实验。改进方案可将电流上升率di/dt为18A/μs的短路电流限制到7.5kA,分断动作时间1ms,相比于初始方案,改进方案分断速度更快,限流能力更强。进而计算了2种方案在不同短路电流上升率下的换流电弧能量,并分析了电弧能量对触头烧蚀特性的影响。改进方案能够有效地降低换流电弧能量,减小电弧对触头的烧蚀,提高触头寿命。研究表明改进方案更适合需要多次分断高di/dt短路电流的应用场合。

高压自能式SF_6断路器电弧能量作用过程仿真

建立了高压自能式SF6断路器电弧的磁流体动力学(MHD)数学模型,此模型创新地考虑了传导散热对喷口材料烧蚀,进而对电弧及气流场产生影响,即同时计入了电弧能量以辐射和传导方式烧蚀喷口材料,并考虑了喷口材料烧蚀所产生的蒸气带来的影响。通过对比考虑传导散热与不考虑传导散热两种情况下的开断过程中气流场的分布及变化,深入研究了灭弧室内电弧能量的传递方式。根据文中的计算条件和结果,得出考虑传导散热时,电弧最高温度为不考虑传导散热时的90％。最后,从电弧能量利用角度出发,就灭弧室结构参数对开断性能的影响进行了研究。

电弧能量对C/C复合材料的载流摩擦磨损行为的影响

在自制的销盘载流摩擦磨损试验机上,研究电弧能量对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损行为的影响,并利用扫描电镜和能谱仪等对磨损表面进行了表征。结果显示,随着电弧能量的增加,C/C复合材料的磨损也随之增加;在较低的电弧能量下,电弧对材料的侵蚀不严重,材料的磨损也不严重,其磨损机制主要表现为磨粒磨损和少量的电气磨损,随着电弧能量的增加,磨损率急剧增加,此时磨损机制主要表现为电气磨损;在电弧作用下,C/C复合材料的电弧侵蚀机制为蒸发侵蚀和材料转移。

电弧能量对碳滑板/铜接触线高速滑动摩擦磨损性能影响

在环-块式高速摩擦磨损试验机上,试验研究在交流电场和不同接触压力条件下电弧放电对纯碳滑板/铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:纯碳滑板/铜接触线的摩擦因数随着接触压力的增大而减小,无电流时,摩擦因数一般在0.38～0.59之间波动,有电流时,摩擦因数一般在0.27～0.57之间波动;随着接触压力的增大,电弧放电频率以及单个采样间隔时间内离线电弧放电能量随之减小;加载100 A电流时,纯碳滑板材料的磨损量高于无电流时滑板材料的磨损量,且磨损量随着接触压力的增大而逐渐减小;碳滑板的磨损率随电弧能量的增大而增大,呈比例关系。

负载特性对弓网电弧能量的影响

随着列车运行速度的提高,弓网离线现象愈来愈严重,弓网电弧频繁发生,弓网电弧烧蚀受电弓滑板和接触网导线,其烧蚀程度与弓网电弧能量的大小密切相关。利用弓网电弧模拟试验系统研究不同负载功率因数、牵引电流时弓网电弧的电压电流,分析弓网电弧的平均燃弧时间与牵引电流和负载功率因数的关系、弓网电弧能量与负载功率因数的关系。研究结果表明:电弧的平均燃弧时间随着牵引电流的增大呈指数增长,且感性负载的燃弧时间较阻性负载的长;随着负载功率因数的增大,弓网电弧的能量逐渐减小。

电弧能量对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流效率及载流稳定性的影响

以铜基粉末冶金/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行载流摩擦学特性研究,探讨电弧能量对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流效率、载流稳定性的影响。结果表明:载流效率、载流稳定性与电弧能量的大小是密切相关的,电弧能量越大,载流效率、载流稳定性越差;频率相对均匀和瞬间电弧能量密度小的电弧可以维持电流的连续性,有较好的载流稳定性及较高的载流效率,而瞬间较高的电弧能量使载流效率急剧降低,载流稳定性变差;电弧发生及能量大小的随机性与不确定性及电弧对试样表面的侵蚀都导致了销试样间电压与电阻的波动,是载流效率和载流稳定性变差的主要原因。

电弧能量匹配对前后列置双TIG高速焊接焊缝组织与性能的影响

对厚度为1.2 mm的304奥氏体不锈钢板进行前后列置双TIG电弧高速焊接工艺试验,通过对焊缝宏观形貌、组织和拉伸性能进行分析,评定前置电弧能量和后置电弧能量大小匹配对焊缝组织与性能的影响.结果表明,前置电弧能量较高的焊缝中心晶粒平均直径相比母材降低约33.9%,相比后置电弧能量较高的焊缝中心晶粒平均直径降低约26.1%,热影响区晶粒平均直径降低约18.1%.前置电弧能量较高焊缝相比后置电弧能量较高的焊接标准试样抗拉强度提高约7.9%,断后伸长率提高约33.3%,说明前置电弧能量较高有助于获得较高性能的焊缝.

高速CO_2焊电弧能量检测与分析

设计了焊接电弧动态参数的检测系统,对CO2焊短路过渡中的电弧电压及焊接电流进行实时采集,使用Matlab软件统计分析电弧能量。在不同焊接速度下,对CO2焊的各个过渡阶段的电弧特性进行分析,研究电弧能量与熔滴过渡稳定性之间的关系。试验结果表明,通过对短路过渡过程中各个不同阶段的输入能量的控制,可提高焊接过程的稳定性,实现CO2焊的高速化。

VP PMIG焊接电弧能量控制

研制了基于DSP控制的逆变式交流脉冲MIG焊接系统,并用于薄板铝合金焊接。对电弧形态、焊丝熔化速度、焊缝尺寸的影响规律等进行了实验研究。实验表明,随着EN极性占整个变极性电流周期比率提高,焊丝熔化速度增大,电弧热输入减少,焊缝熔深变浅。这些特征可以用于解决薄板焊接的烧穿问题。

基于新型故障电弧模型的电弧能量特性分析

建筑物低压配电系统中频繁发生的电气火灾现象主要由故障电弧引起。电气火灾发生的频率和严重程度与故障电弧释放能量的大小密切相关。为此,分析了故障电弧引起的电路特征变化,根据该特征建立了能描述发生故障时电弧电路动态变化特征的新型故障电弧时变电阻模型,利用该模型计算了不同负载情况下故障电弧的电压、电流。在此基础上,分析了不同负载条件下故障电弧能量特性,并讨论了故障电弧的能量与负载有功功率、功率因数的关系。研究结果表明,负载有功功率越大、功率因数越小,故障电弧释放的能量越大,越容易引发电气火灾,需要重点进行故障电弧检测与防治。

AgCdO与AgCe触点分断电弧的燃弧时间与电弧能量

以AgCdO、AgCe两种触点材料的继电器为对象,在直流电压22～48V、阻性负载下,利用笔者研制的微机测试系统对触点开断过程的金属相与气相燃弧时间及其相应释放的能量进行了测试和研究,并得出了试验结果.

基于电位转移电弧能量的±800 kV直流输电线路等电位进入路径研究

进入等电位极导线是开展±800 kV特高压直流输电线路带电作业的关键环节,优化带电作业人员进出等电位的路径对确保人员的安全具有重要意义。本研究基于电位转移电流及其电弧能量的计算优化进出等电位路径,搭建了电弧能量计算模型,利用有限元(FEM)计算了3种进入导线方式下的人体电位、不同转移距离、悬浮电位人体-极导线的局部电容,分析了不同进出方式下与电位转移电流大小及电弧能量之间的关系。结果表明:从下方进入导线时人体电位最低,此时进行电位转移时的电弧能量在3种进入方式中最大;从上方进入导线时人体电位最高,其电位转移电弧能量最小。该计算方法和结果可供±800 k V直流输电线路带电作业进入路径选取和安全防护用具设计时参考。

基于电弧能量的SF_6断路器灭弧室在线状态评估方法

灭弧室是断路器最为关键的部分,随着运行年限增长,SF_6断路器灭弧室状态问题日益突出,传统检测手段难以准确反映SF_6断路器灭弧室状态。电弧电压的测量是断路器灭弧室在线状态评估所面临的一大难点,原因在于高噪声和暂态恢复电压所带来的干扰。为此,文中提出了用于实时测量电弧电压的装置,以及基于电弧能量测量的SF_6断路器灭弧室在线状态评估的新方法。电弧电压测量装置能承受高幅值瞬态恢复电压,消除环境噪声干扰,准确测得电弧电压。断路器灭弧室在线状态评估新方法以直接反应灭弧室磨损状态的电弧能量作为特征参量,直接准确有效。相关人工试验结果表明,所提出的SF_6断路器灭弧室状态评估方法有效、可行。

基于磁保持继电器的智能交流接触器微电弧能量分断技术研究

提出了一种微电弧分断技术,采用3个磁保持继电器替代交流接触器的本体,通过对三相触头进行分相控制,作为首开相的继电器在电流零前最佳区域分断,其余两相滞后首开相分断,从而实现三相触头微电弧能量分断。试验结果表明,该交流接触器可以可靠且稳定地实现微电弧能量分断的功能,体积小、节能、电路结构简单、可靠性高、能有效地提高交流接触器的工作可靠性与使用寿命。

漏电断路器电弧能量影响因素分析

以漏电断路器作为对象,来研究分析短路分断产生的电弧问题,给出了电弧能量方程和电弧持续时间相关因素,通过改变短路电流、功率因数、合闸角度等条件,采用高速数据采集系统进行数据收集,对短路分断过程中的电弧能量进行数据解析,为相关企业进行允通能量验证时优化试验流程提供了帮助。

有效控制电弧能量的冷弧焊

coldArc冷弧焊是一种新型的熔化极气体保护电弧焊方法，该方法通过对焊接过程中电弧电压和电流进行精确的控制和调节，使电弧稳定，显著降低了电弧能量，以满足超薄镀锌板及轻型铝合金材料的焊接要求。

限流熔断器电弧能量的简化计算与分析

提出电弧电压在电弧燃炽过程中恒定这一简化假设,推导了直流和交流情况下电弧能量计算公式.基于该公式分析了电弧能量和电弧电压的关系,发现电弧能量随电弧电压增高而降低,当电弧电压均值约为额定电压的2.5～3.0倍时,可以使电弧能量降低到合适水平.进一步分析了电弧能量和预期短路电流、短路时间常数（直流）或短路相角（交流）的关系.分析表明：直流情况下电弧能量受时间常数影响最大,随时间常数单调增加;交流情况下电弧能量与短路电流和短路相角都有显著关系,最大电弧能量大约出现在中等短路电流和0°短路相角处.这为限流熔断器的过电压设计和最大电弧能量短路分断试验参数的选择提供参考.