电弧作用下浸铜碳材料烧蚀过程的数值模拟

电弧侵蚀是影响浸铜碳材料使用寿命的关键因素之一。首先,将电弧等效为高斯分布的热源,基于热传导理论和流体理论,考虑材料相变,探讨了浸铜碳材料的温度变化过程、材料发生相变的熔化-凝固过程;接着,分析了液体表面张力是烧蚀熔池流动的主导因素,影响材料内部的温度分布;最后,考虑浸铜碳材料的蒸发升华,求解了材料表面的形貌及温度分布。仿真研究结果表明:电弧作用下,浸铜碳材料相变形成熔池域,电弧熄灭后,熔池域继续扩大一段时间才逐渐减小;熔池表面散热较内部散热快。液体表面张力导致熔池表面流动,进而加快材料表面散热。电弧持续作用下,浸铜碳材料表面逐渐形成烧蚀熔池和烧蚀凹坑。烧蚀熔池的半径和深度随着时间的变化近似线性增长,材料表面烧蚀凹坑处的温度最高,其值在碳的升华温度附近波动。     

喷口电弧与喷口材料蒸气相互作用的数学模型

基于守恒方程组，建立了喷口电弧与PTFE蒸气相互作用的数学模型，并用该模型对SF6自能膨胀式断路器的开断过程进行数值模拟。结果表明：开断电流的大小对膨胀室内的压力有明显的影响，熄弧压力的建立是依靠PTFE蒸气和SR气体吸收了电弧的能量来完成的。进入膨胀室内的热气流与冷气体之间的相互作用使冷气体向膨胀室的气流出口处运动，有利于弧后触头问的介质恢复过程。PTFE蒸气能加快膨胀室内冷热气流的混合，导致热气体的温度下降、温度升高的区域增大；使弧后喷口内气流场的温度下降速度减小，但由于气体密度上升较快，介质强度增高。     

电弧作用下铜钨触头材料表面特征及失效机理

阐述了型式试验后铜钨触头材料表面特征,得出铜钨触头材料在电弧作用下产生龟裂纹、裂纹、铜液态孔的主要失效机理及原因,并提出增加触头寿命的措施。     

电弧作用下铜钨触头材料表面特征及失效机理

1引言电触头是电器开关的接触元件,主要担负着接触、断开电路及负载电流的任务,触头和灭弧系统是开关的心脏,开关的安全性、可靠性及开断和关合特性很大程度上取决于触头材料的物理性质及其电特性。因此,它的性能直接影响着开关电器的可靠性运行。CuW系触头材料因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性及高强度而得到了广泛应用,在其工作过程中,因承受着机械冲击及电弧腐蚀作用,在使用过程中触头材料常常会产生缺陷和失效。从而影响材料的机械物理性能和电性能,到至开关设备不能实现正常合分,严重时会引起开关爆炸等事故。为此有必要通过电弧侵蚀后触头表面形貌,分析触头在燃弧过程中的行为及失效原因,为以后技术人员从事有关电器产品的开发和改进触头材料的制造工艺和生产提供理论依据。2试样的制备及实验CuW70/CuCr整体触头由西安福莱电工合金有限公司提供,型式试验在西安高压电器研究所进行,触头装在SF6断路器上进行126kV型式试验。用扫描电镜观察实验后触头表面形貌。3触头表面组织特点及失效形貌附图为型式试验后铜钨触头的SEM图象,可看出触头材料的表面出现裂纹(龟裂)、铜喷溅和细孔洞等缺陷。3.1触头表面孔洞对型式试验后的铜钨触头进行观察,由附图...     

电弧重熔法制造铜铬合金触头材料

本文首先分析了CuCr触头材料的结构特点，详细评述了目前制备CuCr触头材料的常用方法，然后介绍了电弧重熔法的设备组成和工艺特点。初步的试验结果表明，电弧重熔法工艺较简单，成本较低，可以获得比传统的粉末冶金法更为细密的组织结构。     

电弧重熔法制造铜铬合金触头材料

本文首先分析了ＣｕＣｒ触头材料的结构特点，详细评述了目前制备ＣｕＣｒ触头材料的常用方法，然后介绍了电弧重熔法的设备组成和工艺特点。初步的试验结果表明，电弧重熔法工艺较简单，成本较低，可以获得比传统的粉末冶金法更为细密的组织结构。     

铜钨触头材料电弧侵蚀表面形貌分析

用扫描电镜和x射线能谱仪观察了大电流电弧侵蚀后的铜钨触头表面,分析了触头的电弧侵蚀形貌特征及其形成原因。并探讨了钨粉粒度对铜钨触头电弧侵蚀的影响。     

真空电弧熔炼的铜铬触头材料组织性能分析

论述了铜铬触头的金相组织与形成机理、金相组织对电气性能的影响及影响结晶组织的工艺因素,阐明了电弧熔炼法铜铬触头材料具有铬在铜基体中呈均匀细小弥散分布的铜铬组织;在开断能力、抗熔焊性、介质恢复强度等电气性能方面均明显优于传统粉末冶金法铜铬触头材料。     

银基触头材料电弧侵蚀特性及裂纹形成机理分析

利用数字显示时间继电器、交流接触器、断路器以及电阻性负载设计了一个简易的触头材料实验电路。用该实验电路对五种银基触头材料AgCdO(12)，Ag(Sn，m)O，AgZnO(10)，AgNi(10)，AgC(5)根据不同的开断电流、开断次数、闭合压力和配对方式进行了电弧侵蚀实验。根据实验结果得到了一些有实际意义的电弧侵蚀特性曲线。然后根据不同的开断电流及闭合压力对裂纹形貌进行了分析研究。最后，基于数学分析给出了用于判定出现滑移裂纹和热应力裂纹的理论判据。     

高压SF6断路器电弧与气流相互作用研究

以二维N—S方程和湍流模型为基础，在考虑了灭弧室内吹弧气流温度、压力等物理因素影响后，建立了高压SF6断路器电场／气流场数值求解模型，反映了气吹对电弧形态的影响及电弧电流的自适应调整。并以500kV单断口SF6断路器短路开断为例，进行了电场及跨音速、可压、复杂流路、变边界条件的气流场求解研究，并对燃弧区域电弧堵塞、动态电弧与吹弧气流的相互作用、气流压力、速度变化以及电弧堵塞前后喷口区域质量流与气流压力定量变化进行了数值仿真分析，为进一步定量研究电弧能量有效利用及更有成效进行高压断路器开断过程仿真研究奠定基础。     

高钨含量铜钨触头材料裂纹机理探讨

本文基于力学及热学观点，从CuW触头生产工艺出发结合电弧对触头的侵蚀作用，分析了CuW触头材料袭纹形成机理及在后续燃弧过程中的扩展路径及相关行为，认为影响裂纹形成及扩展的主要因素为：（1）钨粉粒度及空间架构，（2）Cu/W之间的界面，（3）表面润湿性。     

混合断路器大电流开断过程中真空电弧与SF6电弧相互作用的仿真

真空断路器和SF6断路器串联的混合断路器,可有效利用真空和SF6气体两种介质不同的灭弧特性实现更大短路电流的分断。为研究两种电弧的相互任用,运用ATP软件及其TACS工具建立了系统实验仿真平台、12kV真空断路器与40.5kV SF6断路器的电弧模型;将仿真结果与实验波形结合通过数学方法分别求得实用的真空电弧和SF6电弧模型参数;搭建了实用真空电弧模型与SF6电弧模型串联的混合断路器模型。通过设定不同的系统仿真参数,研究开断过程中真空电弧和SF6电弧的相互作用及真空断路器与SF6断路器的分压关系;分析两断路器不同时刻分断的协同特性与介质恢复过程;量化研究混合断路器的断流容量增益特性。仿真结果证明,真空断口首先承担恢复电压有利于SF6断口的介质强度恢复;两断口间的电压分布关系主要由电弧电阻与断口间电容决定;在不增加SF6气体使用量的情况下混合断路器具有比SF6断路器更大的断流能力。研究结果为大容量混合断路器的设计提供了理论依据。     

低压电器电触头材料的电弧侵蚀

本文较详细地阐述了触头材料对电弧热流输入和力效应的响应,即物理化学过程。研究了ＡｇＮｉ系、ＡｇＷ系、ＡｇＣ系、ＡｇＭｅＯ系材料在电弧作用下的侵蚀机理。最后,分析了在电弧作用下银基触头材料的侵蚀模式。     

关于电弧熔炼法制造铜铬系真空触头材料的几个问题

本文从铜铬二元相图着手,对电弧熔炼法制造铜铬系真空触头的材料的可操作性,应满足的设备条件及相关工艺参数的确定做了简要概述,旨在推动技术在国内的早日应用。     

关于电弧熔炼法制造铜铬系真空触头材料的几个问题

本文从铜铬二元相图着手,对电弧熔炼法制造铜铬系真空触头材料的可操作性、应满足的设备条件及相关工艺参数的确定做了简要概述。旨在推动该技术在国内的早日应用。     

铜触头开关电弧光谱测温研究

为了测量铜触头开关电弧的温度,研究了在满足局部热力学平衡条件下的电弧测温原理,设计了能够持续燃烧数微秒的暂态电弧和数毫秒的稳态电弧试验。使用HR2000＋光谱仪实现了电弧同步采集;分析了比色测温的选取原则,并得到用于测量电弧温度的Cu谱线对;结合测温公式,分别测得不同电流和燃弧时间下的电弧温度在7 000~10 000 K之间,且随着电流升高温度逐渐升高,同时得到真空电弧温度低于空气电弧温度。电弧温度的测量为揭示断路器开关介质恢复成败,从而进一步提高断路器性能提供理论依据。