极性对载流电弧演化及其烧蚀的影响

在自制的载流电弧试验机上进行了极性对载流电弧的演化过程和烧蚀影响试验。试验结果表明:当钨探针为阳极、铜试样为阴极时,载流电弧燃烧剧烈,燃弧时间长,大量蒸气溢出,载流摩擦副的烧蚀严重;当钨探针为阴极、铜试样为阳极时,载流电弧燃烧剧烈程度明显减弱,燃弧时间短,少量蒸气溢出,载流摩擦副的烧蚀较轻。载流电弧具有明显的极性特性,从带电粒子的产生机理、电弧状态和电弧烧蚀机理方面进行了分析,发现阳极材料蒸发气化是电弧燃烧的主要影响因素,可通过分散电子对阳极材料的热输入来抑制电弧燃烧,缩短金属蒸气态电弧存在时间以减轻电弧烧蚀。     

高压击穿电弧作用下SMC绝缘隔板引燃特性

绝缘隔板是高压开关柜的重要部件,采用高压起弧实验平台,针对5,10 mm两种厚度的SMC绝缘隔板开展了电弧引燃与燃烧实验,研究了质量损失率、余焰时间、温度曲线等特征量随电弧作用时间的变化规律。结果表明,高压作用下,两电极首先绕SMC竖直板形成倒“U”型夹持加热电弧;持续电弧作用下的烧蚀过程可以分为起弧上扬、夹持引燃、侧面弧降、余焰燃烧四个阶段。10 mm样品余焰的产生时间较晚,且需要更长的加热时间达形成显著自维持燃烧,烧蚀结束后样品炭化烧蚀度较低,可见,SMC绝缘隔板增厚,有利于其结构完整性和防火隔火能力的提升。由样品不同区域的表面温度曲线,弧根对该区域对样品表面的加热强度反而较弱,即样品表面的温升受弧柱距离和自持火焰的双重作用,包含多个互相影响的热过程。研究结果可用于高压开关柜绝缘隔板的科学选型与优化布设,为开关柜防火安全性能的提升提供科学依据。     

铝合金电弧增材制造成形质量研究

基于机器人电弧填丝增材制造成形技术,进行了铝合金零件的成形表面不平整问题的分析及改善方法的试验探究。分析了CMT焊接技术的增材成形效果,以及应用在不同焊道时对成形质量产生的影响;分别探究了起弧与熄弧参数、层间轨迹方式、层间冷却时间等因素对成形质量的影响及改善方法。增材制造翼肋零件中,层间沉积中采用了焊道表面测量,再进行铣削加工的方式,作为进一步探究提高成形质量的试证。结果表明,加大起弧电流、降低熄弧电流,往复的层间轨迹方式及不同层间的冷却时间等方法可以提高零件的成形质量。     

考虑合金蒸发的真空电弧铜铬阳极热过程仿真

真空灭弧室阳极热过程对真空断路器的开断能力有重要影响。以往的理论分析多以纯金属为研究对象,未考虑合金对阳极蒸发过程的影响。为研究真空电弧铜铬合金阳极热过程,并研究合金蒸发的影响,在已有的纯铜阳极热过程模型的基础上,提出了针对铜铬合金触头的熔化-凝固过程和蒸发过程的计算方法。研究结果表明:弧后阳极温度衰减有2种模式,模式一是温度平滑下降的模式,对应于小电流扩散态电弧,模式二中温度下降过程有一"水平段",对应于大电流聚集态真空电弧,该"水平段"持续时间与注入阳极热流的幅值正相关;针对不同铬含量的铜铬合金触头,弧后阳极热过程规律为,阳极温度CuCr50>CuCr25>Cu,阳极温度衰减速度CuCr50CuCr75>CuCr50>CuCr25>Cu,在铬的质量分数为25%时完全熔化区的体积最小。     

过电流导线引燃周围可燃物特性研究

摘 要：为研究过电流单芯聚氯乙烯铜导线对周围可燃物的引燃特性,选取截面积为2.5, 4 mm2的导线,以30 A为间隔分别通过90~180 A和90~300 A的过电流进行实验,测量导线温度变化,捕捉电弧产生过程图像并研究导线与棉布间距分别为0.5,1,2 cm工况下的引燃能力。实验结果表明,导线过载过程分为升温、燃弧和降温3个过程。燃弧过程中,电弧在导线熔断间隙处产生并逐渐向两侧增长直至熄灭,引起导线铜芯发生液化和气化,产生熔珠喷溅和流体火焰现象。高温电弧与熔珠喷溅具有引燃周围可燃物的能力。     

湿污表面直流局部电弧的演变过程

飘弧和弧道在湿污表面沿泄漏距离的延伸是局部电弧演变的主要环节。利用高速摄像机观测了不同极性直流局部电弧在湿污表面的演变过程,并从气体放电理论分析和解释了出现上述现象的原因。观测结果表明,负极性电弧比正极性电弧飘弧更严重,且负极性电弧延伸速率高于正极性电弧;电弧延伸过程中,正极性电弧更容易出现分叉和并列弧道的现象,负极性电弧更易出现尖状的头部。负极性电弧更易飘弧是由于电弧与污层之间的流注更易发展,使负极性电弧和污层之间更易保持良好的导电通道,所以飘弧更易维持,也更严重;正极性电弧端部紧贴污层表面,使流注难以发展,电弧延伸困难,而负极性电弧端部和污层之间的距离则保证了起始于电弧端部的负流注迅速向前发展并形成新的电弧,使负极性电弧向前跃进式延伸。     

高强钢螺栓连接电弧热喷铝接触面抗滑移系数试验研究

高强钢结构对连接承载力的要求提高,为在高强钢结构中应用高强度螺栓摩擦型连接,需改进接触面处理方式以提高抗滑移系数.电弧热喷铝是一种新的接触面处理方式,其抗滑移系数较高,但目前电弧热喷铝接触面相关研究较少,应用于高强钢结构时缺少设计依据.针对Q460C,Q460D,Q890C三种牌号的高强钢,以及电弧热喷铝、轧制表面砂轮除锈和轧制表面钢丝刷除锈三种接触面处理方式,进行了 7组高强度钢材螺栓摩擦型连接试件的抗剪试验,分析了钢材强度、板件厚度、螺栓预拉力及接触面处理方式对抗滑移系数的影响.试验结果表明:荷载引起的10.9级高强度螺栓预拉力损失可达10％以上,经电弧热喷铝处理过的高强度钢材接触面抗滑移系数可达0.71,设计中建议按最小值取0.60.     

双丝电弧喷涂Ni-Al过程金属熔滴行为

对双丝电弧喷涂Ni-Al过程进行了研究。利用VOF双相流模型和标准k-ε模型,分析了不同直径熔滴在不同雾化气体压力下的变形和破碎过程,以及Weber数对熔滴破碎过程的影响。同时对不同速度的熔滴撞击基体的变形和凝固温度场进行了详细分析,揭示了双丝电弧喷涂粒子速度的飞行动力学规律。计算结果显示:双丝电弧喷涂熔滴破碎形式为一次破碎和二次破碎形式及爆炸式破碎形式。Weber数与雾化气体压力呈近似线性关系。提高雾化气体压力可以提高熔滴飞行速度,改善熔滴雾化效果。双丝电弧喷涂粒子在雾化气体中的初始加速较快,然后趋于平缓和稳定。当喷涂粒子加速飞行距离为200 mm,且粒子的粒度范围为5~50μm时,喷涂粒子的飞行速度仅能达到初始气流速度的15%~45%。熔滴的形态、凝固层变化和温度场变化一致,并获得了熔滴冷却速度范围为3.1×107~7.6×107 k/s。     

影响镀膜玻璃质量的电气因素及对策

电网电压波动>400±5﹪V时,溅射源输出电压将产生波动,影响膜层均匀度。采用有载自动调压变压器可有效地解决电网电压波动问题;溅射源整流电路自身产生的谐波引起其输出电压脉动,影响膜层均匀度,并在电网电压偏高时有可能导致输出电压峰值过高而在阴极表面产生电弧,造成针孔次品。在整流器输出电路串联直流电抗器,降低输入电压,可防止电弧的产生。文章还介绍了镀膜室辊道速度波动、扩散泵回油等影响镀膜玻璃质量的因素及解决措施。     

气压参数对瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性影响研究

污秽绝缘子表面在低气压下容易出现飘弧现象,并在闪络过程中形成空气间隙电弧.绝缘子表面电弧和空气间隙电弧的U-I特性差异较大,而现有模型大多只是简单的用剩余污层表面电导率来计算表面电弧,无法准确低气压下的直流闪络特性.基于Obenaus模型,从理论上表面电弧和空气间隙电弧的差异,并利用这种差异性来作为判断直流污闪标准不同比例空气间隙电弧下的污秽度和气压指数的影响能力.结果表明:空气间隙比例不变时,污秽和气压的影响指数主要受电弧特性的影响且仅是常数,与绝缘子形状和电弧极性没有直接关系;随着空气间隙电弧比例的增加,污染影响指数会降低,但气压影响指数会逐渐增大;沿着爬电距离出现的闪络电压梯度与绝缘子的污秽程度、实际放电路径长度以及空气间隙比例和电弧极性都有关系.结论可为研究低气压下的绝缘子直流污闪特性作为参考.