高温氮气电弧等离子体物性参数的计算分析

等离子体的宏观特性与其内部的微观过程紧密联系在一起。研究电弧等离子体不同粒子组分构成以及对组分有强烈依赖关系的热力学参数、输运参数,将为深入了解电弧等离子体的形成机理奠定微观理论基础,并为利用磁流体动力学(MHD)仿真研究电弧特性提供前提条件。假定氮气电弧等离子体处于局部热力学平衡态(LTE),介绍了求解电弧等离子体物性参数的基本原理,采用最新的配分函数计算方法和碰撞积分参数,给出了不同气压条件下(0.01、0.1、0.3、0.5和1 MPa)、不同温度范围内(300~40 000 K)氮气电弧等离子体热力学参数与输运参数的最新计算结果,并与以往文献中的部分结果进行了对比与分析。结果表明,氮气电弧等离子体热力学参数与输运参数的计算结果与文献中较近的计算结果十分接近;微小差别的产生,主要来源于配分函数和碰撞积分的差异。     

平衡态与非平衡态等离子体物性参数计算模型研究

等离子体的宏观特性和内部微观过程紧密联系在一起。研究等离子体粒子组分构成以及对组分有强烈依赖关系的热力学参数、输运参数等物性参数,将为深入了解等离子体的形成机理奠定微观理论基础。笔者从元素化学计量守恒、道尔顿分压定律、质量作用定律、等离子体电荷准中性条件出发,总结了计算平衡态和非平衡态等离子体化学组分的基本方法。在此基础上,介绍了等离子体热力学参数(质量密度、焓值、熵值与比热)和输运参数的计算方法,并阐述了目前等离子体物性参数计算研究中存在的主要问题。     

密封式继电器稳态热平衡条件下的电弧等离子体微观参数计算

在电弧等离子体处于稳态热平衡条件下,针对密封式电磁继电器,从主要的化学反应过程出发,考虑反应产生的化合物都是气态的假设,建立了描述电弧微观特性的物理模型,并以铜触头和高纯氮气氛条件为例,分别计算了纯氮气和混有一定量铜蒸气的高纯氮气工作环境下电弧的微观参数.计算结果表明,在氮气为主体的情况下,氮和铜元素的比例变化对电弧等离子体中各种粒子的数密度的影响很小.     

电气参数和机械参数对继电器直流电弧的影响

电气参数和机械参数是影响小型继电器直流电弧开断性能的主要因素。在实验中改变电源电压、负载条件、继电器分闸弹簧数量以及触头对数,测量继电器开断过程中直流电弧的电压电流波形,总结电弧燃弧时间和能量的规律。研究表明:电源电压升高极大地提高了电弧燃弧时间和能量;电源电压一定时,电弧的燃弧时间和能量随电流的上升而增长;电压等级较低时,继电器分断初速度对燃弧时间和电弧能量的影响不大,电压等级较高时,速度对燃弧时间和电弧能量影响较显著;双组触点分断负荷相对于单组触点的情形大大减少了电弧的燃弧时间和电弧能量,有利于减轻电弧对触头侵蚀。     

负载参数对继电器分断直流电弧影响的研究

研究了直流１２－６０Ｖ、１－８Ａ阻性与感性负载条件下，Ａｇ及ＡｇＣｄＯ触头材料分断电弧中金属相电弧转变为气相电弧的过程及转折点。在以气相电弧为主的电弧中，金属相燃弧时间趋于不变。     

直流继电器电弧电磁辐射模型初探

研究了直流电磁继电器触头分断时的电流变化规律,分析了直流电磁继电器分断电弧在电流呈线性衰减时所具有的特性,即电弧电导率保持相对稳定。根据该特性可将直流继电器分断电弧辐射等效为直导线天线辐射,并在该基础上建立了直流继电器电弧电磁辐射的数学模型。最后,对电弧电磁辐射模型进行了仿真。仿真结果表明,电路参数、触头材料、观测距离以及辐射波长等均会对电弧电磁辐射产生影响。其中,观测距离对电弧电磁辐射影响最大。     

高温电弧等离子体点火器特性实验研究

等离子体点火器可以产生高温等离子体射流来提高点火效率,点火器的特性决定着等离子体点火的效果。笔者利用建立的实验测量系统,测量了不同点火器电极间距和介质气体流量下等离子体点火器的特性,并对实验结果进行了分析。实验结果表明:电极间距要控制在一定范围内防止维持电压过大而使放电变得困难且放电稳定性降低;点火器极间电流随介质流量的增大逐渐变小;点火器射流长度随介质流量的增大先增大后减小。     

42 V汽车继电器触点电弧特性

42V电源是未来新一代汽车电器更新换代面临的重大选择。采用42V大电压后,车用电磁继电器的各参数性能,如燃弧时间、熄弧间隙、闭合弹跳、触点侵蚀及熔焊倾向将发生重大变化。简要对比了42V和14V车用电源情况下在上述参数性能上的区别。该项研究对提高汽车用电设备总功率有着重要意义。     

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。     

直流大功率继电器电弧研究综述

近年来从航空、航天到新能源产业迎来了一个快速发展的黄金时期,作为其中直流配电、管理及控制等系统中完成执行分断、功率切换及故障保护等功能的关键元器件——直流大功率继电器也得到广泛关注。在直流大功率继电器动作过程中,电弧的产生将极大地影响直流开断过程,因此对于电弧特性和电弧侵蚀的研究是提高直流大功率继电器可靠性和进行定量评估预测电寿命的关键问题。电弧是一个涉及等离子体物理、电磁场、流体力学、热传导等多学科交叉的基础科学问题,由于实验和理论研究均存在一定困难,目前对继电器类开关电器直流电弧触头侵蚀的物理机理和电弧特性了解尚不够完善清晰。该文以电弧问题为研究对象,从数值仿真与试验测量两个方面,综述国内外直流继电器类开关电弧侵蚀数学模型和电弧特性,并对下一步直流大功率继电器类开关电器电弧相关的研究工作进行展望。     

微量水蒸气对密封继电器内部氮气电弧的影响

密封继电器常充以一定气压下的保护性气体,以达到增加动作可靠性和延长触头使用寿命的目的。为研究常见保护性气体高纯氮气中不可避免喊有的其他杂质气体对原电弧的影响,针对高纯氮气中混有部分水蒸气的情况建立了热平衡态电弧微观模型;根据道尔顿分压定律、质量作用定律、电荷准中性条件和化学计量平衡条件得到关于各类粒子数密度的非线性方程组;结合具体电弧温度值求解并通过各类粒子数密度的变化来分析水蒸气作为杂质气体对氮气电弧的影响。结果表明:水蒸气的存在会削弱氮气相关电离过程;且电弧温度愈高,其影响愈明显。     

密封继电器的故障树分析

为从设计上提高密封继电器的可靠性,对其进行了故障树分析.将接触电阻大、绝缘电阻小等主要失效表现形式作为顶事件,然后找出导致这些失效的故障的组合,最终得到基本故障模式,并给出相应的改进措施.分析结果表明,故障树分析对单独的军用元器件可靠性分析有重要作用.     

超小型大负载密封继电器的设计

文章介绍了超小型大负载密封继电器的设计，针对继电器体积小、触电负载电流大这一关键问题，重点从产品接触系统、电磁系统的理论计算入手，进行详细分析。     

SF_6气流中电弧特性的理论计算与分析

利用喷口电弧的微分—积分模型对两种形状喷口中的电弧特性进行了理论计算和分析,揭示了喷口形状对电弧特性的重要影响,分析了SF_6电弧在熄灭过程中的流场结构,提出了在SF_6电弧零区存在着非局部热平衡现象的观点。     

气体继电器误动作仿真振动分析

提出了一种气体继电器振动加速度仿真计算方法,并运用其方法分析了气体继电器振动加速度过大的原因,并提出了改进措施。     

反复短时工作制下密封电磁继电器瞬态热分析仿真

为计算反复短时工作条件下电磁继电器温度场分布及其影响因素,提出了一种新的计算模型--填充层法,通过修改填充层材料参数即可用一个网格剖分模型模拟触点分断与闭合两种状态.运用Ansys软件对继电器进行了反复短时工作制下的瞬态温度场计算,根据结果总结出了瞬态温度场的分布规律和影响因素;同时得出了继电器内部主要热源与电流等级的...     

密封继电器内部多余物的预防和控制

多余物是影响继电器可靠性的重要因素。文章重点介绍了密封继电器在设计、生产过程中对多余物的预防和控制措施，以及检查和清除多余物的有效方法。     

一起变压器气体继电器非故障动作原因分析

介绍了变电所变压器气体继电器非故障动作情况,并对其进行了模拟试验分析,查明了气体继电器非故障动作原因.     

密封式电磁继电器加速寿命试验最优方案设计与分析

以密封式电磁继电器为研究对象,分析其失效机理,应用极大似然理论,以在正常应力水平时密封式电磁继电器中位寿命估计值的渐进方差最小为目标,建立了寿命服从威布尔分布密封式电磁继电器加速寿命试验的最优方案模型;并以密封式电磁继电器中位寿命方差的均值和标准离差作为试验方案优劣的评价指标,给出试验方案优劣的评价准则。模拟结果表明,提出的最优试验方案是可行的,可以实现受温度和湿度双应力作用下密封式电磁继电器可靠性水平的快速有效评定。