电弧对电极的能量输入与侵蚀过程

电弧对触头表面的能量输入是影响触头侵蚀量的决定因素。为了深入理解电弧－－电极的交互作用及电弧侵蚀的物理过程，本文对不同直径及材料的圆柱形触头在１０００Ａ电流范围内进行了半波正弦电流的分断试验研究。采用高速摄影技术和扫描电镜（ＳＥＭ）微观照片分析两种方法测量并分析了弧根直径及弧根电流密度与电流的关系。     

微型断路器短路开断过程中电极烧蚀特性仿真研究

短路开断过程中电极烧蚀严重影响微型断路器开断性能和使用寿命,因此研究短路开断过程中微型断路器电极烧蚀特性具有重要意义。该文建立了电极烧蚀模型,该模型综合考虑了电极材料相变、电弧与电极表面之间的能量平衡关系以及烧蚀过程中边界的移动问题。测量了电弧在动静触头之间的停滞时间以及电弧电流波形,并基于二者获得了电极烧蚀过程中的电弧电流波形,将该电流波形作为模型的输入电流,利用该文电极烧蚀模型计算了短路电流为3k A时电极的温度分布,烧蚀体积和烧蚀质量,并与实验测得的烧蚀质量数据进行了对比,验证了模型的正确性和有效性。此外,基于该模型分析了短路电流为3k A时电弧停滞时间以及氧化锡质量分数对电极烧蚀质量的影响,结果表明在0.5~1ms范围内随着电弧停滞时间的增加,触头烧蚀质量近似线性增加,并且斜率约为7.06mg/ms;对于氧化锡质量分数分别为8%、10%和12%的银氧化锡材料,随着电极材料中氧化锡质量分数的增加,电极烧蚀质量增加比较平缓,整体上三种不同电极材料的烧蚀质量在4.5~4.8mg之间。     

光伏系统直流串联电弧故障检测研究

搭建了光伏系统电弧故障实验平台,采集系统运行时的电流作为电弧检测的依据,利用时频域分析相结合的方法对电弧故障进行检测.分析发现系统正常运行和发生电弧故障时的电流信号在时域上的平均值变化特征明显,而在频域上利用小波对电弧电流及正常电流做5层分解,利用d5频段能量可有效对正常、阴影遮挡及故障运行状态进行区分.最后,采用将时...     

限流熔断器电弧能量的简化计算与分析

提出电弧电压在电弧燃炽过程中恒定这一简化假设,推导了直流和交流情况下电弧能量计算公式.基于该公式分析了电弧能量和电弧电压的关系,发现电弧能量随电弧电压增高而降低,当电弧电压均值约为额定电压的2.5～3.0倍时,可以使电弧能量降低到合适水平.进一步分析了电弧能量和预期短路电流、短路时间常数（直流）或短路相角（交流）的关系.分析表明：直流情况下电弧能量受时间常数影响最大,随时间常数单调增加;交流情况下电弧能量与短路电流和短路相角都有显著关系,最大电弧能量大约出现在中等短路电流和0°短路相角处.这为限流熔断器的过电压设计和最大电弧能量短路分断试验参数的选择提供参考.     

串联故障电弧检测方法的研究

提出了一种基于小波包能量熵的故障电弧检测方法,该方首先计算电流信号的小波包能量熵对故障电弧电流信号的能量分布进行定量描述,然后,提取故障电弧电流与正常工作电流的能量熵比值,并将其作为故障发生的判据。结果表明,该方法能有效提取串联故障电弧电流的时频特征,为串联故障电弧的诊断和检测提供了一种新途径。     

基于电流特征提取的故障电弧识别方法

为了提高故障电弧识别的准确性,提出了一种基于电流特征提取的故障电弧识别方法。利用小波变换将原始电流信号进行分解,并计算各频段的信号能量,从而获得能量谱作为电流信号的特征向量。结合BP神经网络训练网络参数,实现对故障电弧的快速准确识别。电弧故障模拟试验的分析结果表明该方法具有较高的故障电弧识别率,验证了该方法的有效性与可行性。     

采用小波熵的串联型故障电弧检测方法

电力电子技术已广泛应用电力系统,一些电气设备正常工作时的电流特性与故障电弧电流的典型特性相似,当设备或线路发生串联型故障电弧时,使得故障电弧的可靠诊断与检测十分困难。在多分辨分析快速小波变换及基于非参数自适应估计理论的Birge-Massart策略阀值求解的基础上引入小波熵概念,提出一种利用小波熵来反应故障电弧电流信号的能量分布,并由此提取故障电弧电流中瞬变信号的方法,实现对故障电弧电流信号中低能量瞬变信号的有效提取,从而为串联型故障电弧的诊断提供依据。     

基于小波变换与差值能量法相结合的串联故障电弧检测方法

由于低压用户端交流串联电弧故障回路电流幅值小、一些电力电子负载正常工作电流与串联电弧故障电流相似等原因,使得故障电弧的准确诊断十分困难。本文提出了一种基于小波变换与差值能量法相结合的串联电弧故障检测方法。对原始电流信号进行小波阈值去噪,运用Mallat快速算法对信号进行多分辨率分析,提取多分辨率分析结果中包含电弧信息较多、负载干扰信息较少的频段进行小波反变换;运用差值能量法对反变换后富含电弧信息的信号进行故障诊断。最后利用自制的实验设备验证了算法的准确性。     

平板触头小开距中频真空电弧特性研究EI北大核心CSCD

为验证小开距平板真空触头在航空变频(360~800Hz)电力系统中作为保护电器应用的可行性,该文选择触头直径为20mm、触头材料为Cu-W-WC合金的真空灭弧室,在3mm开距条件下进行电弧特性实验,并基于磁流体理论,建立中频真空电弧的多物理场耦合仿真模型。研究结果表明:平板触头内的小开距中频真空电弧,燃弧能量低、对触头表面烧蚀轻,开断失败时未形成阳极斑点;大电流模式下,电流的自身磁场可使对称的柱状电弧合并,峰值时形成扩散态中频真空电弧;在360~800Hz范围内,随电流频率增加,小开距平板触头的开断能力略有下降,开断能力大于12.4kA,满足航空变频电力系统的保护需求。     

频率对低压断路器空气电弧燃弧特性影响的实验研究

永磁直驱风力发电系统要求其保护用空气断路器可以开断较宽频率范围内的短路电流,而电弧动态特性直接影响了断路器的开断性能.为此以微型断路器和塑壳断路器为例,首先开展了不同频率下的电弧开断实验,得到了电弧电流、电弧电压,并计算了整个燃弧期间内的电弧能量、归一化时间和允通能量,研究了频率对表征电弧动态特性的关键物理量的影响规律.其次,定义了归一化时间来表征栅片中的涡流对电弧运动过程的阻碍程度.最后对比分析了不同灭弧室结构对电弧动态特性的影响.结果 表明:随着频率的增加,归一化时间增加,限流系数增加,电弧能量减小,因此,工频下设计的断路器在非工频条件下工作时,应该降容使用.该研究初步揭示了频率对空气电弧动态特性的影响规律,且为宽频断路器的开发和优化提供了理论指导.     

触头弧根瞬时电流密度的测量

电弧对触头表面的功率输入是影响触头侵蚀量的决定因素。为了深入了解电弧弧根功率输入过程,从而对侵蚀过程进行合理建模,有必要对触头弧根瞬时电流密度进行测量。本文对AgMeO材料的圆柱形触头在200～1800A峰值电流范围内,进行了半波正弦电流的开断试验,采用高速摄影技术和扫描电镜(SEM)微观照片两种方法测量,并分析了弧根直径及弧根瞬时电流密度与电流的关系,还对比了两种测试方法的差异。     

基于电流相似度与高频能量的串联故障电弧检测方法

故障电弧是引起电气火灾的重要原因,针对非线性负载工况下故障电弧保护算法的误动作和拒动作问题,提出一种基于电流相似度与高频能量的串联故障电弧检测方法。参照标准搭建故障电弧实验平台并进行实验,从时域、频域角度分析电弧电流特征。采用小波函数预处理电流信号,选取电流低、高频特征量。设定故障电弧特征量阈值,以此为基础提出故障电弧识别算法。实验结果表明,该算法能够准确识别多种负载条件下的故障电弧,且未发生误动作和拒动作。     

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,     

两种铜基触头材料的电弧侵蚀性能研究

电接触材料在工作过程中会受到机械磨损、环境腐蚀及电弧侵蚀,其中,电弧侵蚀对电接触材料影响最大,它是影响接触材料的电寿命和可靠性的最重要因素。笔者对采用熔渗法制备的CuCr50与电弧法制备的CuCr45电接触材料分别进行DC 50 V,20、30、40、50 A的电接触试验,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对这两种材料在直流、阻性负载条件下的电弧侵蚀特征进行对比研究。结果表明,CuCr45与CurCr50在DC 50 V,20、30、40、50 A条件下,材料都由阳极向阴极转移;之后归纳出电弧侵蚀后两种材料的表面形貌特征,最后分析了两种材料的燃弧能量与熔焊力。     

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。     

触点材料直流电弧静态伏安特性试验研究

直流电弧静态伏安特性是电器电弧理论的基础,是理解电弧发生、发展至熄灭的重要手段。本文借助电弧发生装置绘制出不同触点材料（W、Cu、AgNi合金）的直流电弧静态伏安特性曲线,确定触点材料的最小燃弧电压值和最小燃弧电流值,进而建立了等效电弧模型,并确定了其应用范围。所得结论对于电弧特性的研究具有积极意义,同时对于电器熄弧过程的电路分析具有一定参考价值。     

基于新型故障电弧模型的电弧能量特性分析

建筑物低压配电系统中频繁发生的电气火灾现象主要由故障电弧引起。电气火灾发生的频率和严重程度与故障电弧释放能量的大小密切相关。为此,分析了故障电弧引起的电路特征变化,根据该特征建立了能描述发生故障时电弧电路动态变化特征的新型故障电弧时变电阻模型,利用该模型计算了不同负载情况下故障电弧的电压、电流。在此基础上,分析了不同负载条件下故障电弧能量特性,并讨论了故障电弧的能量与负载有功功率、功率因数的关系。研究结果表明,负载有功功率越大、功率因数越小,故障电弧释放的能量越大,越容易引发电气火灾,需要重点进行故障电弧检测与防治。     

用于电压波动研究的交流电弧炉电弧模型

电弧炉对供电系统造成的电能质量问题主要是引起供电系统电压波动。建立了用于电压波动研究的电弧模型,新模型是将确定性电弧模型与弧长变化规则相结合来模拟电弧炉负荷的非线性和随机性。其中确定性电弧模型以能量守恒定律为基础,用非线性微分方程描述电弧电导、电流和弧长之间的函数关系;电弧弧长变化规则是在理想弧长基础上叠加带通白噪声。在Simulink环境下,将新的电弧数学模型作为一个等效电压源接入电弧炉供电系统进行仿真。通过与现场实测数据进行对比,证明新模型可用于仿真研究电弧炉引起的供电系统电压波动问题。