触点分离初速度与电弧能量关系的研究

继电器触点的电磨损量与分断电弧释放的能量直接相关,因此直流电弧的电弧能量对继电器触点的寿命和可靠性有重要影响.研究了触点分离初速度(动触点与静触点刚刚分离时刻的动触点速度)对电弧能量的影响.利用自行设计的实验模型,测量了阻性负载和感性负载条件下继电器常用触点的触点电压和电流曲线,分析了触点分离初速度对液态金属桥能量、金属相电弧能量、气体相电弧能量以及电弧总能量的影响,论证了在一定条件下提高触点分离初速度有利于电弧燃弧能量的减少.研究结果可以为继电器触簧系统设计提供参考和依据,并为继电器的总体优化设计奠定基础.     

填砂密度对熔断器分断能力和电弧模型的影响

熔断器用石英砂的装填密度关系到熔断器能否成功开断故障电路,但对于装填密度如何影响熔断器电弧电压以及熔断残体的形状,还缺乏定量的研究.文中研究了石英砂填充密度对电弧电压、电弧通道的轴向燃烧速率和径向扩展速率的影响,得到了保证安全分断的熔断器填充密度范围.设计了单狭颈银熔体的可控燃弧时间短路分断试验,保证燃弧过程的近似电流恒定;制作了可精确测量填充密度的可拆卸灭弧室,以精细观测熔断残体.通过对比试验,分析了经典石英砂燃弧模型在本研究中的应用效果.试验结果表明,石英砂装填密度应高于1.65 g/cm3,经典模型在不同的装填密度下不能统一地描述燃弧特性,适用性受到限制.     

隔离开关电弧模型及参数对特快速暂态过电压仿真结果的影响分析

为了研究隔离开关电弧模型及其参数选取对特快速暂态过电压(VFTO)仿真结果的影响,以特高压单机、单变、单回线供电方式的气体绝缘组合电器(GIS)仿真试验回路为例,对隔离开关电弧模型及参数选取情况进行了分析,并采用不同参数的电弧模型对VFTO进行仿真计算,得到了相关模型及其参数对VF-TO仿真结果的影响规律。仿真结果表明,击穿过程对VFTO的陡度影响最大,击穿延时越短,VFTO的陡度越大;稳态燃弧电阻对VFTO的幅值影响最大,燃弧电阻越大,VFTO的幅值越小;熄弧过程会影响VFTO的衰减速度,熄弧时间越长,VFTO衰减的也越慢;为VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型及参数的选取提供了参考,对选取合理的模型及参数进而评估VFTO水平具有重要的意义。     

颗粒状石英砂熄弧性能的对比研究

本文用在直流条件下开断相应于最大电弧能量电流(I_2)的方法,对几种熔断器中常用的石英砂进行了熄弧性能的对比试验,并提出了熔断器填料熄弧性能的评审参数。试验结果表明:在开断大电流情况下,大林砂特别是大林2砂的熄弧性能较其它砂类优越。最后,对采用大林砂后熔断器发生炸裂问题提出了新的看法。     

低压交流接触器电弧形态转变与运动特性研究

针对以往电弧图像高速采集系统拍摄成本高,处理周期长,可用信息少的缺点,本文在CCD高速成像技术的基础上建立了新型电弧图像高速采集系统并利用该系统成功拍摄到低压交流接触器开关电弧在燃弧过程中的一系列图像.利用该新型电弧图像高速采集系统对CJX1-12/22型号的交流接触器进行了电弧形态转变与运动特性的研究.通过对所得电弧图像信息的分析处理得到低压交流接触器电弧在不同时刻的弧柱直径及电弧运动速度的数值并归纳出低压交流接触器电弧在燃弧过程中的运动特性,为研究和提高低压开关电器的可靠性和分断能力提供了理论依据.     

CO2气体保护焊控制系统及其实现

为了控制CO2气体保护焊过程中焊接电弧的稳定,提出了焊接电流和平均燃弧电压双闭环实时控制模式并进行了试验研究.在燃弧峰值和燃弧基值分离控制的基础上,研究了两者对电弧稳定性的影响规律,首次提出燃弧占空比的概念,并指出燃弧占空比是CO2气体保护焊过程中电弧稳定性的决定因素.该控制模式通过实时改变峰值电流持续时间调整燃弧占空比,实现了电弧电压的自动调整,保证了焊接过程的稳定性.     

水蒸气保护下电弧堆焊工艺特点

通过分析不同焊接规范下的焊接电压和电流的波形,研究了水蒸气保护下电弧及熔滴过渡的特点,发现其电弧过程行为有“燃弧－熄弧－短路”两种形式,在焊丝直径和送丝速度一定的情况下,通过调节焊接回路中的电感量和电源电压,可以改变电弧的过程行为形式。若电弧过程呈“燃弧－熄弧－短路”交替进行,并且熄弧时间最短时,短路过渡频率最高,在这种情况下,飞溅小,焊道成型好,焊接过程稳定。     

金属蒸气电弧弧前形成过程及影响因素

为了探求金属蒸气电弧弧前形成机理及宏观参数对微观弧前过程的的影响,基于漂移扩散方程组与泊松方程,对触头分断后的金属蒸气电弧弧前过程进行了数学建模与求解.仿真分析了触头间距离为4 mm,触头间电压为750 V,金属蒸气压强为66.66 Pa,温度为293.15 K条件下金属蒸气电弧的弧前过程.通过仿真结果得到金属蒸气电弧的动态弧前过程形成机理及宏观影响因素,很好地解释了金属蒸气电弧弧前过程中空间电荷时变规律及鞘层的形成机理,并从微观角度解释了开距及二次电子发射系数变化对弧前过程的影响.     

真空断路器分闸运动特性对短路电流开断的影响

近年来 ,输配电保护设备无油化发展迅速 ,真空开关以其电寿命长、开断能力强、体积小、重量轻、维护简单等优点在中压领域中得到了广泛的应用。如何提高其电寿命及短路开断容量是真空断路器发展过程中要首先解决的问题。影响表征真空断路器开断能力的因素有很多 ,诸如 :分闸速度、首开相与后开相的燃弧时间、首开相在三相中的分布状况、分闸时间与开断时间的稳定性、合闸的弹跳与分闸的反弹以及真空灭弧室的触头材料、真空度等。这些特性直接影响真空断路器开断中的燃弧过程 ,进而影响其开断能力 ,其中分闸运动特性是影响真空断路器开断能力…     

水蒸气保护焊短路过渡动态过程研究

在测定了水蒸气作为保护气体时的电弧物理特性参数的基础上,对水蒸气保护焊下短路过渡的动态过程进行了模拟,模拟结果与实验结果相吻合,随着电源电压与电感值的升高,短路过渡形式由燃弧－－熄弧－－短路－－燃弧,向燃弧－－短路－－燃弧过渡,研究了电源电压、电感和送丝速度等焊接参数对短路过渡动态过程的影响,把电弧过程呈燃弧－－熄弧－－短路－－燃弧交替进行,并且熄弧时间最短,短路频率最高作为研究目标,找出此条件下具体的电源电压与电感值及其关系,为制定焊接规范提供依据。     

Optimization design method of contact bounce and breakaway initial velocity for aerospace electromagnetic relay

Aerospace electromagnetic relay is an electric component that has been widely used in aerospace industry.Contact bounce and contact breakaway for initial velocity are the key parameters that have strong influence on reliability and electric life of the relay.Generally,it is difficult to optimize these two parameters simultaneously.In this paper,according to kinetics theory and structural mechanics,a dynamic reaction calculation model of the relay that describes contact bounce and breakaway for initial velocity is proposed.Under the constraints of contact gap and contact force,the optimal combination of debugging parameters is obtained by the application of orthogonal design.It considers the reduction of contact bounce and the augmentation of breakaway for initial velocity as the optimization objectives,and takes the debugging parameters as the optimization variables.All these above ensure the increase of contact breakaway for initial velocity and the decrease of contact bounce simultaneously,and contact arc erosion is also reduced.     

脉冲磁场作用下GMAW电弧动态过程分析

针对熔化极气体保护焊短路过渡焊接过程不均匀、电弧稳定性差、飞溅较大且焊缝成形欠佳的缺点,建立了横向脉冲辅助磁场,使其作用于短路过渡焊接过程的熔滴短路时刻,根据短路过渡周期Tc及变异系数CV,优化了辅助磁场MIG/MAG焊接工艺参数.实验表明:当脉冲磁场持续时间ton取值为特定焊接参数下短路时间T1的统计平均值时,短路过渡周期趋于均匀,电弧短路过渡周期Tc及变异系数CV降低,短路过渡液桥加速断开,短路峰值焊接电流降低,从而使短路过渡末期能量积累以及电爆炸飞溅几率降低,并且使熔滴过渡过程稳定.     

圆弧形底面扁平钢箱梁局部应力分析

采用从整体到局部、从粗放到精细的两阶段两尺度分析方法,对国内首个圆弧形底面扁平钢箱梁在运营状态下的局部应力进行分析。用大尺度单元建立全桥模型,用小尺度单元建立梁段模型。通过分析全桥模型获得梁段模型的边界约束力。在此基础上,利用梁段模型研究钢箱梁在恒载和活载作用下顶、底板的应力响应。研究表明：圆弧形底面扁平钢箱梁顶、底板均存在剪力滞现象,U肋对跨中截面应力分布的影响大于墩顶附近截面。圆弧形底面钢箱梁的底板正应力不均匀程度略大于折线形底面钢箱梁。     

基于Matlab的短路过渡动态行为建模与仿真

为了探讨CO2气体保护焊短路过渡过程全数字控制的规律,从熔滴过渡行为角度出发,深入分析了燃弧期间熔滴体积的变化和短路期间的液桥行为,建立了熔滴和液桥行为的数学模型,并对短路过渡的动态电压负载和弧长的动态变化过程进行了数学建模．然后利用Matlab／Simulink建立了全数字控制CO2气体保护焊短路过渡整体系统的仿真模型．仿真波形与试验结果基本一致,证明所建的系统仿真模型是正确的．该仿真研究可以应用于全数字控制CO2气体保护焊短路过渡数字控制规律和动态行为的研究．     

SF6发电机保护断路器液压机构特性研究

以SF₆发电机保护断路器为研究对象，以机械动力学、流体力学、数值求解技术以及计算机技术为支撑，根据能量守恒定律和贝努利方程及气流特性建立了配氮气储能液压机构的压气式SF₆发电机保护断路器操动机构和灭弧室联合模拟的数值计算模型.并对此进行了程序设计，得出空载及有载开断过程中断路器机构运动特性和灭弧室气体压力特性，可提高断路器操动机构动作的可靠性，为提高断路器开断能力提供理论参考.     

疏水表面冷凝的毛细力微操作液滴动态分配

为实现毛细力操作液滴获取,提出基于疏水表面冷凝的毛细力微操作液滴分配方法,研究微对象转移进程中(拾取-释放)所需的操作液滴条件.针对操作液滴分配任务,建立液桥拉伸进程中的模型.基于VOF(volume of fluid)方法,建立平面-平面、平面-球面配置模式下的动态模型,分析操作液滴的动态获取过程.仿真结果表明:接触角和提升速度均对辅助液滴的获取率和断裂距离起到重要作用,液滴趋向于接触角小的端面,提升速度可促使液滴在两平面均分.液桥体积对辅助液滴获取率的影响较小,液桥断裂距离与液桥体积成正比变化.实验研究了平面-平面、平面-球面配置下的操作液滴动态分配进程,验证了所提出方法的可行性.     

Modeling of electrode system for three-phase electric arc furnace

To simulate the process of electrode operation, a dynamic model describing the electrode system of three-phase electric arc furnace was developed. This new model can be divided into three submodels in terms of the practical situation. They are the power supply system model the electric arc model and the hydraulic actuator system model. According to the basic circuit theory, the power supply system model where the high voltage transmission circuit and mutual inductances were considered, was set up. The electric arc model, which was novel for the electrode control, served as the electrical load and was connected to the power supply system model. The hydraulic actuator system model consists of the proportional valve part that is modeled to capture the dead-zone nonlinear characteristics and the hydraulic cylinder part where the impact of the load force is taken into account. By comparing simulation data and actual data, the results show that the electrode system model is proved to be accurate.     

自保护药芯焊丝立向下焊接熔滴过渡观察与分析

采用高速摄像方法对自保护药芯焊丝的熔滴过渡进行了观察分析发现,自保护药芯焊丝立向下焊接时的熔滴过渡模式为短路过渡、弧桥并存过渡、爆炸过渡和颗粒过渡,弧桥并存过渡是其主要过渡形态.弧桥并存过渡形态包含弧桥并存爆炸过渡和弧桥并存表面张力过渡,前者的主要特征是桥的爆炸,后者则是液相桥和熔池接触,熔滴金属通过表面张力的作用进入熔池.随着电流增加,熔滴尺寸减小,过渡频率增大,弧桥并存过渡和爆炸过渡增加,短路过渡减少.     

软开关技术在弧焊逆变器中的应用

介绍了常见的软开关逆变器的主要形式和基本原理及移相控制的ZVS，ZVZCS和ZCS三种PWM全桥变换器及其在弧焊逆变器中的作用，对软开关逆变器主电路进行了技术分析和讨论，并指出了软开关弧焊逆变器的发展方向。