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。     

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。     

真空断路器中电弧的运动

<正> 1.简介 当真空断路器触头分开时,会产生金属蒸气电弧放电,在电弧电流超过10kA时,自生磁场会使电弧产生严重的收缩。 触头局部过热不仅会引起触头严重烧损,而且会降低触头的开断能力。这是由于产生高密度金属蒸气的缘故。因而就很有必要研究电弧的运动特性。 以前主要通过光学方法(例如高速摄影法)对装有观察窗的真空灭弧室进行研究。对于实际真空灭弧室,可以利用测量灭弧室周围磁场变化来反映电弧旋转。     

低压断路器中空气电弧重击穿现象的仿真与实验研究

低压断路器用于接通和分断电路中的电流。当故障电流产生时，动触头和静触头打开，在触头间产生电弧，随后在电磁场和气流场的作用下向灭弧栅片运动。在运动过程中会出现电弧的停滞和后退的重击穿现象，严重降低了断路器的开断性能。该文以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动的数学模型，此模型可以预测电弧的重击穿现象，并发现当灭弧室的出口面积为60%时，电弧在3mT磁场的作用下运动时出现了重击穿现象，而当磁场增大到5mT时重击穿现象消失。此外，还发现当磁场为10mT时，在出口面积分别为20%、60%和100% 3种情况下电弧均可以顺利到达栅片，在运动的过程中没有电弧重击穿现象的发生。     

强电流真空电弧——第一部分:实验研究

1.引言 已往,关于真空电弧基本特性的文献多局限于数千安以下。随着真空断路器的迅速发展,有必要对更大电弧电流的真空电弧作一基本的研究。在大功率输配电系统中,要求断路器开断60千安左右的电流(有效值),因而真空断路器也就要求能开断这样的电流。     

用阴极等离子流理论定性分析真空电弧异常特性的尝试

真空电弧和高气压中电弧相比,在特性方面有许多显著的差异。本文根据真空电弧阴极斑点喷射等离子流这一基本事实和真空电弧处于真空环境中这一外界条件,运用电磁理论和气体放电的基本知识,比较系统地定性分析了真空电弧异常特性的成因。这样,就把真空电孤和高气压下电弧的特性和机理在理论上统一起来。     

真空电弧电子扩散过程及电弧半径的研究

以等离子体基本方程为依据,推导出了在真空电弧弧柱外的电子密度沿径向呈指数规律减、弧柱内呈二次曲线率减的结果。提出将弧拉内、外分界点到电弧中心的距离作为电弧半径及其确定方法的建议。实验结果与理论分析基本吻合。     

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。     

真空电弧弧后电流研究

真空电弧弧后电流的测量及其测量结果分析,并采用了两种不同电极材料和两种不同结构型式的国产真空灭弧室作为试样来阐述对弧后电流的影响,最后根据这些试验结果来解释弧后电流的特性,     

空心阳极等离子体阴极提取电子束的实验分析

低气压下真空电弧放电产生高电子密度的等离子体,从等离子体中能提取电子束。为了研究一种新型空心阳极-等离子体阴极结构的放电机理,在相同电压和阴阳极间隙下,对新型结构与两平板电极结构进行电弧放电实验,通过测量阴极电压、放电回路电流以及收集极电流来比较两者的特点。结果表明:前者的阴极电位波形在放电开始之后明显低于两平板电极的阴极电位波形,存在明显的电位下垂现象;同时收集极电流在放电回路电流不大时呈现出只有负半波情况。从真空电弧放电机理具体分析解释了收集极电流呈半波的原因,同时采用等效电路模型和等效电位函数对阴极电位下垂做了详细的分析,认为是阳极附近聚集大量电子,因此有未被补偿的负空间电荷,形成电位梯度较大的阻极电位降,电弧等离子体近似为电中性,导致阴极电位下降。     

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。     

基于电弧图像的中频真空电弧阳极燃烧特性研究

为了研究中频真空电弧的阳极燃烧规律,利用CMOS高速摄像机,对可拆卸真空灭弧室中的纯铜平板触头之间的中频真空电弧进行拍摄,触头开距为8 mm,触头直径为28 mm,分别采集了不同电流频率以及不同电流峰值下的电弧图像。利用MATLAB图像处理技术对阳极触头的灰度分布、阳极高灰度值区域的持续时间以及运动规律等进行了分析处理。结果表明电流峰值大小对阳极灰度分布的影响要远大于电流频率;阳极高灰度值区域的持续时间占总半波燃弧时间百分比随电流频率的增加而下降,而随电流峰值的增加而增加;阳极高灰度值区域在电流上升阶段发生融合,在下降阶段发生收缩。     

真空电弧的磁场效应

根据大电流真空电弧物理模型,基于磁场对电流的作用力,分析了真空电弧自生磁场收缩效应及对分断电弧的影响,得到弧柱中自生磁场产生的电磁压强分布,指出了外加纵向磁场分量对减小自生磁场收缩效应的作用.     

真空电弧的磁场效应

从宏观角度讨论了真空电弧电流产生的自生磁场的收缩效应和涡电流磁场效应对电流开断的影响。     

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。     

一种用于大功率电弧加热器的等离子电弧模型

基于著名的电弧黑金模型--麦也尔电弧模型(Mayr arc model)和克西电弧模型(Cassie arc model),提出了一种改进的等离子电弧模型.在原模型基础上,丰富了电弧模型参数,使模型不仅能反映大功率直流电弧加热器稳定工作时的电气特性,还能反映加热器工作时弧室中气流量变化对电弧的影响.本文还对麦也尔电弧模...     

电弧参数对激光触发真空开关重频开断特性的影响

激光触发真空开关(LTVS)的电弧特性受外电路参数和触发材料的综合作用,影响其开断性能。该文基于可拆卸真空腔体搭建实验电路,改变电流频率、工作电压、电流峰值、电极结构及触发材料种类等因素,对比相应条件下LTVS的完全开断时间差异,分析不同电弧参数对LTVS重频开断特性的影响,讨论LTVS开断过程中真空电弧与触发材料的作用关系。实验结果表明,LTVS的完全开断时间随电流峰值和工作电压的上升而增长,随电流频率的增加而缩短;纵磁电极对LTVS开断能力的提升效果随电流频率变化;LTVS的开断特性受触发材料种类影响明显,NaCl、KCl、TiH2和Ti+KCl几种材料中,热传导能力最佳的Ti+KCl开断特性最差,开断频率1.4kHz,峰值2.6kA的电流所需时间约为7ms。研究结果可为LTVS产品设计提供参考。     

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.