电流电弧作用下触头表面热过程的数值计算

在电弧热源正态分布于触头表面的情况下 ,根据正态分布的数学特征确定了电弧能量与电弧形状关系 ,并建立了触头传热模型 ;阐明了如何利用焓法处理相变过程 ,如何运用无量纲化的焓H和温度θ的关系简化求解温度的过程 ,同时运用传热模型对电流下的触头熔化过程进行了仿真 .仿真结果显示

UL大电流电弧引燃试验方法的验证与分析

ＵＬ大电流电弧引燃性能分级是电气绝缘用塑料产品安全认证的重要检查项目。本文重点就可动电极移动速度与方向、电极材质与尖端形状、电极与被试材料间的间距、电源回路的功率因数和引燃点的终点判断等主要试验条件和性能参数进行了分析、讨论。并就降低检验结果数据的分散性，指出了试验时应该注意的事项和需要进一步提高材料引燃点的终点判断水平。

基于合成时频分布图的轻量级网络小电流故障电弧检测

为有效解决故障电弧检测问题,提出一种基于时频分布图的轻量级网络小电流故障电弧检测方法。参照相关标准进行电弧试验,并采集电弧试验数据,通过把电流数据转换成合成时频分布图构造训练集和测试集,输入STF-GhostNet模型识别故障电弧并输出结果。试验结果表明:采用该方法进行故障电弧检测准确率约为94.1%,与传统BP模型、AlexNet相比,准确率明显提高。

大电流真空电弧中阳极熔化过程的实验与仿真研究

大电流真空开断过程中,阳极触头在电弧作用下的熔化过程极大地影响着开断结果。目前对阳极熔化的研究集中于铜及铜基合金,所涉及的材料热特性参数较为局限。为了在更大物性参数范围下剖析阳极熔化机理,该文对W、Mo、Cr、Fe四种材料开展了阳极熔化实验研究,同时建立电弧磁流体动力学模型及阳极传热模型对熔化过程进行仿真模拟。结果表明,在固定阴极为Cu的大电流燃弧实验中,四种阳极材料的临界熔化电流分别为14.0、11.9、8.6、7.5 kA;在阳极热过程模拟中,确定了阳极输入能流密度的空间与时间分布,并得到了阳极表面温度。四种材料的阳极最高温度均出现在燃弧时刻7.0 ms附近,临界电流下计算得到的阳极最高温度与相应材料熔点误差小于150 K。

混合式直流断路器内部关键参数对电弧电流转移特性的影响研究

真空电弧电流转移是自然换流型混合式直流断路器开断过程中的一个重要组成部分。文中通过建立真空电弧电流转移的理论分析模型,得出影响真空电弧电流转移的主要因素为真空电弧电压、内部杂散电阻电感参数和电力电子器件的串并联结构。实验方面,通过改变电力电子开关中电力电子器件的串联或并联个数研究了电力电子器件的串并联结构对真空电弧电流转移特性的影响,通过改变电力电子开关中杂散电感或电阻的数值和所处位置研究了内部杂散电阻电感参数对真空电弧电流转移特性的影响。最后,探究了促进电弧电流转移的方法。本研究将为混合式直流断路器的结构设计和参数优化提供理论依据。

大尺寸电极条件下大电流真空电弧特性的仿真

基于磁流体动力学模型对大尺寸电极下大电流真空电弧特性进行了仿真研究,分析了电弧电流和纵向磁场对大电流真空电弧特性的影响。仿真结果表明,随着电弧电流的增加,离子数密度、轴向电流密度、等离子体压力以及电子温度在量值上都会增大,而等离子体速度则会减小,各参数的分布越来越不均匀,弧柱收缩加强,当电流达到60kA时,阴极侧也出现电流的收缩;纵向磁场越强,等离子体速度就越大,而其他等离子体参数在量值上会减小,各参数的分布变得越均匀,纵磁的增强也可以使得阴极侧电流集聚得到抑制。最后,对实际纵向磁场分布以及大尺寸电极下真空电弧特性仿真结果与实际的电弧照片进行了对比,发现二者具有一致性。真空电弧的磁流体动力学模型可以为真空发电机出口断路器的研制提供理论借鉴。

电弧电流以及纵向磁场对小电流真空电弧特性影响的数值仿真

建立了小电流真空电弧的双温度磁流体动力学模型,根据该模型首先对小电流真空电弧的基本特性进行了仿真研究,分析了不同电弧电流和不同纵向磁场强度对小电流真空电弧特性的影响。仿真结果表明,电弧电流和纵向磁场对小电流真空电弧特性的影响是明显的,仿真结果与实验结果基本吻合,尤其是离子温度的仿真结果与实验更加接近。另外,仿真结果还表明,对于小电流真空电弧而言,随着纵向磁场的增大,电子温度逐渐增大,变化趋势与实验结果一致。

大电流真空电弧磁流体动力学模型与仿真

为了对大电流真空电弧进行深入研究,以真空电弧双温度磁流体动力学模型为基础,通过计算流体动力学软件FLUENT,采用控制容积法,对大电流真空电弧特性进行了仿真研究。对于大电流真空电弧而言,等离子体的流动处于亚音速状态,因此,在阴极和阳极边界条件的选择上将区别于超音速流动的真空电弧。同时对等离子体密度、轴向电流密度、等离子体速度、马赫数、离子温度、电子温度、离子压力、等离子体压力以及注入阳极的能流密度分布的形成机理进行了分析。从仿真结果可以发现,大电流真空电弧等离子体压力的最大值出现在阴极附近,等离子体将在压力梯度的作用下从阴极到阳极做加速运动,这一点明显区别于超音速流动的真空电弧。另外,仿真结果与高速CCD照片也是吻合的。

大电流真空电弧特性的研究与分析

本文分析并介绍了大电流时纵向磁场、触头开距、触头半径等对电弧特性的影响，可为高压大容量真空断路器设计提供参考。

开关电弧电流零区非平衡态等离子体仿真研究现状

针对电弧电流零区的仿真研究对于指导断路器研发设计、提高其开断能力进而深入认识零区电弧等离子体的发展过程具有重要意义。由于零区电弧等离子体的发展过程涉及气流、热、电磁场的共同作用,对该复杂过程的描述仍是研究工作的难点。由于电弧电流零区电弧动态行为的特殊性,研究早期提出的局部热力学平衡假设在这一阶段并不适用,预测的电弧行为与实际情况会产生一定偏差。近年来,基于热力学非平衡及化学非平衡假设的理论研究,展现出与实验较好的吻合性,成为现今电弧电流零区仿真计算的热点。本文分别介绍基于热力学非平衡和化学非平衡假设对电弧电流零区电弧等离子体仿真建模的发展情况,以及相关实验进展,并对未来电弧电流零区电弧等离子体仿真研究做了展望。

长间隙小电流空气电弧动态特性(英文)

单相接地故障引起的配电网短路电弧和输电网潜供电弧在大气中自由燃炽,电弧的非线性使电弧试验和建模都存在较大的难度。本文对这种长间隙小电流空气电弧的物理特性进行了测试和分析,测量了容性和感性回路产生小电流电弧的电压和电流波形,并拍摄了电弧发展的动态图像,以此分析了电弧特性的时变特征。结合电弧理论和物理学说,详细阐明了电弧电压和电流波形的产生机理及发展轨迹,并给出了电弧的弧道电阻和动态伏安曲线,揭示了电弧各物理参量之间的关系和变化趋势。最后提出了电弧自熄判据,并以此计算了燃弧时间,与实测时间基本吻合。结果表明,长间隙小电流空气电弧特性研究的方法合理、结论可信,对分析电弧自熄特性和建立科学的电弧模型具有参考价值。

电弧电流密度和电弧压力测量技术研究现状

电弧电流密度和电弧压力是焊接过程中两个重要的参数。论文综述了测量电弧电流密度和电弧压力的常用方法。测量电弧电流密度的方法包括分裂阳极法、烧蚀痕迹分析法、高速摄影法等间接测量法和探针法等直接测量法,其中详细论述了分裂阳极法。测量电弧压力的方法主要是指非熔化极焊接的电弧压力测量方法,包括传感器的连续测量法和气压计的静态测量法等。

机电混合式有载分接开关电弧电流转移过程

为阐明电弧电流转移的过程、机理和影响因素,确定不同半导体器件转移电弧电流的差异,针对机电混合式有载分接开关测试平台进行了试验研究。在理论分析影响电弧电流转移速率关键参数的基础上,分别建立了基于快速控制原型系统的无分流机制及有分流机制电路,获取了固定开断相位下电弧电流的转移参数。通过功率器件测试电路,得到晶闸管(silicon controlled rectifier,SCR)、金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)和绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的特性参数,确定了电弧电流转移条件及工作机理。通过汇总3种功率器件的关键参数,总结了不同器件在电弧电流转移及开通过程方面的差异。研究结果表明:MOSFET并联支路可实现电弧电流转移参数最优,开关燃弧能量在10-3 J量级,分别约为IGBT和SCR结构相应参数的6.4%和9.3%,电弧电流转移时间<50μs,分别约为IGBT和SCR的85.3%和61.1%。该项工作可为后续研究基于全控器件的机电混合式有载分接开关样机提供参考。

电弧炉电气系统谐波电流仿真研究

基于电弧弧长随机特性和电弧炉电气系统实际运行环境,使用简化的电弧电流电压特性,将电弧电压的时变性作为研究的重点,并采用自回归模型模拟电弧的随机性,建立了三相非线性时变电弧炉电气系统的MATLAB／SIMULINK仿真模型。仿真数据与实测数据比较,表明该模型适用于电弧炉电气系统谐波电流的研究。

调光灯电弧电流的谐波分析

调光灯正常工作时与发生电弧时的电流波形非常接近，大大增加了准确判断线路中是否存在故障电弧的难度。进行了以调光灯为负载的模拟电弧实验。实测了正常和电弧两种情形下的电流波形。运用傅里叶变换，分别计算了两种情形下的总谐波畸变率及各次谐波的含有率，重点比较了一定次数范围内奇次和偶次谐波含有率的和在分布区间上的不同，并据此给出了一种判断调光灯电弧电流的方法。

强电流直流伸展电弧CVD纳米金刚石涂层微型工具

本文研制了强直流伸展电弧金刚石涂层沉积设备,它可产生长达400 mm的等离子体弧柱,可沉积金刚石涂层的区域大,能够在复杂形状硬质合金刀具上沉积金刚石涂层,有利于实现金刚石涂层硬质合金工具的产业化生产。在直径1 mm的微型铣刀上沉积了纳米金刚石涂层,研究了沉积压力对金刚石涂层组织的影响,沉积压力对金刚石涂层的晶粒尺寸和表面形貌有显著影响。随着沉积压力的降低,沉积的金刚石涂层晶粒尺寸减小,当沉积压力为0.80 kPa时,可沉积出纳米金刚石涂层。涂层的厚度均匀,其表面光滑、平整,且与硬质合金基体之间有较好的附着力。用激光Ram an对金刚石涂层进行了表征。

一种测量电弧炉电流的新方法

针对炼钢电弧炉电弧电流难测量的问题,在分析了变压器运行机理的基础上,通过建立电弧电流与电炉变压器一次侧三相负载电流、三相空载电流及三相功率因数之间的数学模型,提出了一种间接测量电弧电流的新方法.考虑到实际运行中变压器负载电流比空载电流大得多,在忽略变压器空载电流的前提下,导出了电弧电流与变压器一次侧三相电流、三相电压及三相总有功功率之间的简化模型.理论分析和计算机仿真验证了所提方法的有效性,为电弧电流的测量提供了新的途径.

低压交流电弧电流零区电压波形特征分析与应用

交流电弧的电压和电流波形包含丰富的电弧特征信息。电弧是否熄灭取决于电流过零后的极短时间内介质恢复强度与电压恢复强度的竞争,电流零区的电压波形可能含有反映燃弧趋势特征的有用信息。该文对交流电弧电流零区的电压波形进行分析,利用小波能量谱变换研究不同条件下电压波形的特征及其与电弧燃弧趋势的联系。研究结果表明,电流零区电弧电压的高尺度小波能量谱特征值与电弧燃弧趋势存在相关性。以第四尺度小波能量谱特征值作为反馈控制判据,提出智能交流接触器自适应分断控制策略,并设计控制样机进行实验验证,为交流电弧特征分析和低压开关智能控制研究提供了一种新的思路。

氩气氛环境下真空阴极弧制备ta-C涂层电弧电流效应

利用真空阴极弧技术在M2高速钢和单晶硅表面沉积ta-C薄膜,重点研究了电弧电流对沉积过程中等离子体行为,以及涂层的截面形貌、厚度、结构和膜-基结合强度的影响。结果表明,随着电弧电流从40A增加到100A,基体电流由1.36A增加到3.95A,等离子体中Ar离子数目的增加速率高于C离子。随着电弧电流由40A增加到60A,涂层沉积速率基本不变约为6nm/min。在这一过程中,电子对Ar的离化所导致对涂层的轰击溅射效应优于C离子/原子在沉积过程中的传递效应,因此弧流增加而沉积速率基本不变。随着弧流由60A继续增加到100A以后,C离子/原子在沉积过程中的传递效应导致沉积速率提高优于Ar离子的溅射作用,因此沉积速率增加到8.1nm/min。电弧电流为80A时,I_D/I_G比值最小为0.31,表明涂层具有最高的sp^3含量。因此,在Ar气氛下制备ta-C涂层时,要得到较优质的ta-C涂层,需要合适的弧流。制备涂层的膜-基结合强度最高可达HF 1,可进行工业应用。

论大电流真空电弧收缩现象和阳极斑点形成的理论分析

本文阐述了大电流真空电弧的收缩现象和影响大电流真空电弧收缩现象的因素,分析了形成阳极斑点的过程,并从实际出发讨论了纵向磁场作用的机理。