脉冲电弧对钨铜电极表面侵蚀形态的研究

基于热传导观点,选择了具有高熔点的金属钨和具有良好热传导性能的金属铜作为强脉冲电流放电开关,试验验证了在总转移电荷量一定的情况下,开关电极的侵蚀量和电极表面的侵蚀形态与单次电荷的转移量直接相关;从力学和热学观点出发,结合钨铜材料的制作工艺,分析了脉冲电弧和电极之间的作用机理,认为在脉冲电弧作用下,钨铜电极表面裂纹与材料中的孔隙有关。     

低压电器电触头材料的电弧侵蚀

本文较详细地阐述了触头材料对电弧热流输入和力效应的响应,即物理化学过程。研究了ＡｇＮｉ系、ＡｇＷ系、ＡｇＣ系、ＡｇＭｅＯ系材料在电弧作用下的侵蚀机理。最后,分析了在电弧作用下银基触头材料的侵蚀模式。     

AgMeO触点材料电弧侵蚀的物理冶金过程分析

本文报ＡｇＭｅＯ触点材料电弧侵蚀机理，对电弧的热力作用下触点材料的各种响应从物理冶金本质角度进行全面研究，在此基础上对ＡｇＭｅＯ触点材料组元和组织的优化设计作了完整的分析，提出优化设计判据，最后提出能充分表征触点材料电气使用性能的材料物理性能参数。     

AgREO触点材料耐电弧侵蚀性能研究

本文主要研究了最新研制的ＡｇＲＥＯ触点材料的耐电弧侵蚀性能,并与ＡｇＣｄＯ、ＡｇＳｎＯ２等材料体系进行了对比研究。     

继电器用触点材料耐电弧侵蚀性能的评价

本文介绍评价继电器触点材料的微机模拟操作及测试系统，对多种触点材料进行了耐电弧侵蚀性能的对比试验，本文提出用侵蚀率Ｋ为参数来评介触点材料的耐电弧侵蚀性能。     

减小触头（电极）电弧侵蚀的新途径

本文介绍了最近国外研究用横向电流引入法以改善触头燃弧过程中触头表层材料特性与微观结构,从而使触头电弧侵蚀率大幅度地减小。     

直流电弧对导线电极侵蚀特性的仿真及实验研究

导线的绝缘劣化和接头处电极接触不良等因素时常导致电弧的发生。直流电流因其无过零点的缘故,发生电弧时会对设备造成极大的侵蚀损害,甚至造成失火。针对电流为几十安的光伏及直流配电网等直流电应用场景,基于磁流体动力学(MHD)理论并且考虑电弧与电极之间的能量耦合,建立了导线电极的电弧–电极多物理场耦合仿真模型。模型中电弧热源考虑了焓传递项,电弧与阴极能量传递过程中考虑了热电发射电子流与阴极表面温度的关系和电场隧道效应,研究分析了电弧系统的温度场特性,探究了在不同电流、导线截面积和导线电极间距情况下,直流电弧对导线电极的侵蚀程度。研究结果表明：电弧的温度在靠近电极的区域高于弧柱中心的温度,阴极附近的温度略高于阳极附近的温度;然而,阳极的温度始终高于阴极温度;并且,电弧电流越大或者电极间距越大,电极表面的侵蚀熔融区越大;线径越大,电极表面的侵蚀熔融区越小。仿真与实验均表明10mm²导线截面积的导线要求通过的电流在20 A以下才能有效防范电弧对导线电极的侵蚀;仿真结果表明并不是增大电极间距便可减轻侵蚀,间距为2 mm时导线电极未发生侵蚀;50 A的电流需要选择35 mm     

AgREO触点材料耐电弧侵蚀性能研究

本文主要研究了最新研制的 Ag REO触点材料的耐电弧侵蚀性能 ,并与 Ag Cd O、Ag Sn O2 等材料体系进行了对比研究。     

电极材料喷溅侵蚀模型评述

总结分析了电极材料喷溅侵蚀的机理,归纳了加热电极表面的电弧热源计算方法,综述了考虑二次相变条件下的移动边界温度场计算方法,分析了建立喷溅侵蚀模型的影响因素。     

气体火花开关电极的烧蚀研究

为分析气体火花开关的电极烧蚀问题 ,首先用尼康ECLIPSEME6 0 0P型显微镜实验研究了开关放电后电极表面的微观形貌和侵蚀特征 ,结果表明电极烧蚀的典型图象大致有 3种 :弧坑、突起、裂纹 ;电极烧蚀机理的定性分析表明电极表面烧蚀的图象可用热爆炸力、磁流体动力、热应力等学说解释     

密封腔体、大电流条件下重复频率长寿命气体开关的烧蚀特性

为进一步提高铜钨合金(质量分数为30%的铜和70%的钨)二电极自击穿气体开关的性能,在干燥空气为绝缘气体、气腔温度最高达80℃、不可换气的有限密闭腔体(1.2 L)内,以及30 kV自击穿电压、75 kA通流能力、0.1 Hz重复频率且工作寿命达至少5 000次等极端工作条件下,实验研究了电极烧蚀量、表面烧蚀特性随放电次数的变化,进而分析了开关工作性能及失效原因。结果表明:阴极电极头烧蚀更为严重,电极烧蚀率为6.3×10-6cm3/C,阳极电极头的电极烧蚀率为5.5×10-6 cm3/C,阴、阳极电极头表面均存在大量蚀坑、凸起和裂纹;自击穿电压呈现较明显上升趋势,5 800次放电时加压至45 kV开关未击穿,判定开关失效;聚四氟乙烯绝缘子表面损失大量氟元素并新增铜、钨等元素。因此推断开关失效的主要原因为在密封腔体、大电流条件下,电极烧蚀的喷溅产物与绝缘子表面发生复杂化学反应并生成强电负性气态产物,造成开关自击穿电压骤升。     

Study on the Characteristics of the Gas Switch Electrode Erosion

Gas spark switch is one of the key parts in pulsed power technology.Electrode erosion has great influence on the switch performance and lifetime.In this paper,a field distortion gas switch is selected for the experiment and a great deal of discharging experiments have been conducted in different test conditions.The forming process of etch pit as well as its influencing factors is discussed briefly and surface roughness coefficient(SRC) of the electrode is put forward to evaluate the state of electrode erosion.Experimental results show that current peak plays an important role in electrode erosion when waveforms of discharge current are the same,and electric charge and oscillation frequency of discharge current also have great effect on the electrode erosion when waveforms of discharge current are different.With the increase of discharge times,SRC decreases slowly at first and then decreases quickly after three thousand of discharge times.     

双平行电极场畸变气体火花开关电极优化与实验研究

为适应新型低电感电容,笔者优化设计了应用于电缆绕组型直线脉冲变压器的新型双平行电极场畸变气体火花开关。对触发电极处于主放电通道和未处于主放电通道的两种电极结构进行了仿真模拟,通过模拟发现不同触发电极位置对开关电场分布无明显影响。分别对触发电极不同位置的场畸变火花开关进行实验,开展了不同电极结构的静态耐压、触发延迟实验。实验数据表明,触发电极处于主放电通道上时,开关的静态特性和触发特性较好。     

旋弧运动与电极侵蚀的实验研究

利用可拆卸旋弧模型灭弧室实验研究了SF_6旋弧的起始停滞、旋弧运动的波动性、中心电极弧根的运动、半波时间内中心电极弧根的旋转圈数、中心电极的弧痕状态以及中心电极的侵蚀率等。所得结果可供电弧运动和电极侵蚀理论研究以及旋弧灭弧室设计参考。     

放电电弧电磁力计算与气体开关电极机械性能的选择

当气体火花开关闭合时,开关电极之间会产生强烈的大电流电弧,电极内部开始有电流流动。电弧电流产生的磁场和电极中的电流相互作用会产生强大的机械力冲击电极表面进而影响开关的性能。本文计算了开关电弧对电极的电磁冲击力,并对开关电极材料机械性能的选择提出了建议。     

石墨型高能气体开关的电极使用寿命分析

两电极气体开关是大型激光装置能源模块中开关元件的重要候选方案。分析石墨材料相比于传统金属材料烧蚀的特殊性。由于高能脉冲放电(转移电荷量大于25 C)时,石墨烧蚀质量损耗与转移电荷量呈线性关系,提出可用于评估电极使用寿命的烧蚀速率,并给出了实用的烧蚀速率测算方法。针对等电场面设计的石墨电极,提出表征石墨电极在使用过程中的电气寿命模型及相应的寿命终结判据,并对所研制的一种单次转移电荷量超过100 C的石墨型高能气体开关进行了寿命预测和试验验证。所得结论对石墨型高能气体开关的研制和使用具有参考意义。     

低压开关分断过程不同参数对触头侵蚀影响分析

对自由燃弧状态下低压开关分断过程中电弧温度场及触头熔池的变化进行了分析。以电磁流体动力学为基础,采用滑移网格技术,建立了简化的直动式触头系统打开过程中的电弧及熔池的统一数学模型。计算了不同参数条件下触头间电弧温度场及触头熔池的变化情况,得到了触头分断速度和分断电流对电弧温度场及触头熔池变化趋势的影响。与现有文献及经验结论进行了对比,证明该模型可以较为准确地反映触头烧蚀趋势,对新型触头的分析和设计具有一定的指导意义。     

接地网垂直接地极地表传导电流分析

垂直接地极作为一种有效降低接地网接地电阻的方法,在接地网图纸缺失或图纸与实际不符情况下,面临准确探测位置等问题。根据安培环路定律,提出通过测量地表传导电流来探测接地网垂直接地极位置的方法。通过理论公式推导,推算垂直接地极及其连接地网支路在地表产生的传导电流分布情况;再构建有/无垂直接地极的接地网模型,仿真垂直接地极对地表传导电流的影响。理论分析和模型仿真验证表明,测量地表传导电流能够有效地探测垂直接地极位置,方法简单,可进一步用于接地网3D结构成像。