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。     

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，可为高压大容量直空断路器设计提供参考。     

真空电弧截流现象的理论研究

对小电流冷阴极真空电弧的单个阴极斑点建立了以能量平衡、离子守衡为基础的数学模型,将真空电弧的电流ｉ、阴极压降ｖｃ 这些宏观参数与阴极斑点的半径ｒ、温度ｔ 及电子电流占总电流的比例ｓ,这些微观参数联系起来,并对铜和银分别研究了电弧电流对阴极斑点状态的影响,而且比较了铜和银在相同条件下阴极斑点的所有可能状态。发现对同种阴极材料电弧电流越大则阴极斑点可能的存在状态越多,在标度相同的ｒ－ ｔ 平面上存在的点越多,点堆积成的图形面积也越大。在相同的电弧电流下的不同触头材料,截流水平越低阴极斑点可能存在的状态越多,因此提出了用相同标度下ｒｔ 平面上的阴极斑点可能的存在状态面积作为衡量真空电弧相对稳定性的标准。这为比较不同触头材料截流水平相对大小提供了简便方法,有利于对低截流值触头材料的研究。     

大电流真空电弧的并联开断

以真空电弧理论为基础,讨论了真空断路器开断大故障电流的并联开断过程,分析了影响转移电流大小及其时间常数的诸因素,提出了利用真空断路器并联以提高其开断容量的方案,为国内真空开关生产厂家提供借鉴。     

纵磁式真空开关电弧基础研究

本文论述纵磁场作用下真空电弧的基本特性,包括电弧电压、电弧形态和开断能力与纵磁场强度的关系。为了进一步揭示更深层次的电弧特性,特引用近期日本东芝公司的研究结果,并加以分析和讨论,供国内有关制造和研究单位的技术人员参考。     

真空开关电弧的研究分析

详细介绍了真空开关电弧的特点以及研究意义,综述了国内外目前真空开关电弧的研究现状,并评述了真空开关电弧的研究发展方向。     

真空电弧磁流体动力学模型与仿真研究

以离子与电子的双流体模型以及麦克斯韦方程为基础，推导得到了真空电弧的二维磁流体动力学(MHD)模型。MHD模型中包括质量方程、动量方程、能量方程、麦克斯韦方程和全欧姆定律，通过对这些方程的数值计算，得到了真空电弧等离子体参数与电流密度的分布，文中计算分析了电弧电流、电极间距以及不同分布的纵向磁场对真空电弧等离子体参数与电流密度的影响。     

真空电弧镀膜中等离子体参数的实验研究

本文运用Ｌａｎｓｍｕｉｒ静电探针技术，对真空电弧镀膜过程中，基片鞘层附近区域的电子能量电子密度值及其受基片偏压影响而改变的关系进行了实验测量。结果表明，在环境压力为５．３２Ｐａ电弧电流为７５Ａ，进行钛金属薄膜沉积时，等离子体参数的特征值表征为电子能量值１～５ｅＶ．电子密度值１０１１ｃｍ－３左右；且随着基片偏压值的增大，电子能量有缓慢的增加，而电子密度则显著下降。最后，对测量结果进行了分析与讨论。     

大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析

针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知：离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭。     

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。     

真空电弧的新控制技术

为分断电流,真空灭弧室内部的触头一旦打开,在触头电极间会产生真空电弧。真空电弧是触头的阴极侧出现阴极点放出的金属蒸汽形成了离子和电子,电流峰值随着电流的减小,金属蒸汽也随之减小。     

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。     

真空电弧宏观颗粒动力学过程研究

以钛真空电弧为例,建立了宏观颗粒在飞行过程中的动力学方程,研究了宏观颗粒的温度.速度、体积等参数的变化.计算结果表明,粒子初始温度、半径不同,粒子参数随飞行距离的变化也不同.粒子初始温度越高半径越大,保持液态飞行的距离越大.     

真空电弧电压与电弧形态关系的实验研究

在可拆卸式真空灭弧室中对平板式电极进行了试验,通过高速电荷耦合器件(CCD)摄像机拍摄的电弧形态照片及示波器记录的电弧电压波形,研究了真空电弧的电弧电压与电弧形态的关系。作为对比,也对杯状纵磁触头进行了一些试验。     

真空电弧镀膜新技术

真空电弧镀膜在现代表面工程领域中作为一种新的高速沉积技术近年来得到了迅速发展并已开始进入工业应用。本文试就此新技术的原理、应用和发展前景作一简要介绍。     

国外对真空电弧中宏观液态粒子的研究

本文综述了80年代以来国外对真空电弧中宏观液态粒子的研究,主要内容有:液粒的实验检测方法、角度分布、速度分布、与等离子体的交互作用及对蒸气密度的影响等。     

不同触头开距下真空电弧现象的研究

利用动态图象高速微机采集系统,对纵向磁场线圈触头真空电弧形态进行了研究,触头开距从10mm到40mm变化,得出在相同电弧电流下,电弧扩散区域随开距增加而增加;电弧电压随开距增加而呈线性增加;弧柱电弧电场强度随开距增加而减少。这说明在长开距下,由于弧柱表面积增加,扩散到弧柱外的电子、离子和金属粒子相应增多,因而使输入到弧隙的能量增加以加热触头表面和加强粒子的扩散。