摘要：配电网的复杂性导致其故障测距精度不高。停电检修时,在线测距和定位方法无用武之地。由于离线式故障定位信号发生器实现难度大,离线故障定位技术也未获得广泛应用。文中分析了弧光接地故障的伏安特性,提出了双信号发生器并联轮换的设计方案:高压小电流信号发生器用于产生高电压,重新击穿故障点;低压大电流信号发生器提供大电流维持故障状态稳定。给出了双信号发生器功率容量优化设计方法,分析了信号发生器切换及工作过程。优化的双信号发生器总功率容量不足单信号发生器功率容量的1/10。理论分析和现场实验证实了方案的可行性。

摘要：新型轨道交通牵引系统配电系统一般为直流供电制,其额定电压与电流一般为kV和kA级,因此作为配电系统中的关键元器件,各类直流大功率接触器的需求也进一步提升。制约产品发展的核心问题是直流大功率感性负载条件下接触器灭弧能力及灭弧速率。基于此,该文研究一种自吹弧式灭弧室的电弧特性。通过仿真给出灭弧室主触头流过不同直流电流产生的自吹弧磁场分布,对比分析阻性与不同时间常数感性负载下的分断电弧特性和燃弧能量。最终提出灭弧室内“磁场竞争模型”用以解释燃弧过程中的电压临界值和时间常数临界值现象。自磁场吹弧式灭弧室接触器具有分断高电压、大电流及大时间常数感性直流负载的能力,具有很强的实际应用价值和理论研究意义。

摘要：为了分析高压SF_6断路器灭弧室内零区电弧等离子体与气流分子间能量运输物理过程,寻求最佳的小电流电弧开断控制策略,需要开展断路器开断零区电弧特性的仿真计算分析。建立了断路器开断电弧能量多物理场耦合计算模型,并计算了零区电弧等离子体密度及热力学特性参数的空间分布;然后采用多物理状态参数综合评判的方法,分析了不同开断电流、燃弧时间、开断速度等因素对零区电弧与气流分子间能量运输过程的影响,并求得了零区电弧等离子体物理特性变化规律及参数范围。计算结果表明:气流与电弧间的对流效应明显;当弧道出现温度小于4 000 K、密度大于3 kg/m^3、焓值小于1.6×107 J/kg、电导率小于800 S/m的绝缘断点时,电弧熄灭。研究结果可以为高压SF_6断路器灭弧室设计、操作机械特性选择、电弧熄灭过程物理特性分析提供重要的理论基础。

摘要：针对直流电压下电气设备易产生电弧的现象,设计了一个试验平台,分别在有无磁场的情况下,对不同直流电压、电流条件下的铜、银触头材料产生的电弧电压波形及电弧持续时间进行测试和比较分析。结果表明:电流相同时,高电压下的电弧持续时间远高于低电压下的电弧持续时间;有横向磁场的电弧持续时间比无横向磁场时的短,且随着施加磁场强度的增大,电弧持续时间随之减少,横向磁场能有效地抑制电弧,尤其是铜触头材料对电弧的抑制效果更加显著。

摘要：本文研制了一种永磁保持直动式触头高速分断机构,设计了其控制系统和测试分析软件,搭建了可以完成动态特性和电弧特性测量与分析任务的电弧实验系统。利用高速摄像机及数据采集卡分析了分断装置动态特性以及回跳特性,给出了分断及闭合速度与触头间隙等设计参数之间的关系;利用该实验装置在阻性负载条件下,进行多次分断操作,提取燃弧时间和烧蚀量等参数,研究了不同燃弧条件对于电弧及电烧蚀特性的影响。研究结果可为继电器、接触器等电器的灭弧系统的设计提供依据。

摘要：多路电弧的产生方法对提升材料处理或气体合成的效率具有重要意义,而目前产生多路电弧时通常需要多个电源,显著增加了应用成本。因此,本文重点对比研究了单电源驱动多路电弧的方法,设计了多对电极串联、多对电极并联(支路串联电容)以及多对电极并联(支路串联电容或电感)共三种电路结构,均实现了起弧与电弧稳定维持,并对击穿特性、电弧稳定电压电流特性进行了分析。结果表明:在多对电极串联时,多路起弧与电源输出电压紧密相关,即电极对数越多所需开路电压越高;在多对电极并联(支路串联电容)时,多路起弧与电源输出电流紧密相关,即电极对数越多则所需输出电流越大;在多对电极并联(支路串联电容或电感)时,电路中电感的磁饱和效应造成各元件电压电流的突变,影响各电弧的稳定与功率分配。本文对比研究了单电源产生多路电弧的三种方法,可有效降低应用成本,为电弧在材料处理与气体合成应用提供技术支撑。

摘要：为有效降低雷击断线的概率,根据导体的熔点和电弧特性,从材料力学和电磁力学角度定性地分析了绝缘铝导线雷击断线机理,认为短路电流电弧弧根稳定燃烧的位置主要与雷电流大小、短路电弧电磁力矢量、工频电流产生的电磁力矢量和高、低压电极的相对位置有关。铝的熔点低、弧根固定燃烧和高、低压电极电弧轴向的交变电磁力所产生的反作用力以及导线因自重产生的张力是绝缘导线断裂的主要原因,雷击断线介于脆性断裂和韧性断裂之间。优化了直线杆和耐张杆导线固定外的防雷和绝缘设计,对绝缘导线制造工艺提出了改进建议,易击段直线杆处增加引弧跳线,金属绑扎线改为芳纶纤维绳,耐张线夹采用压缩型,直接固定导体,将弧根引到耐张线夹上,避免雷击断线。

摘要：针对铝合金穿孔型等离子弧横向焊接,开展新型变极性等离子电弧热-力特性及横焊成形研究。通过设计变极性等离子弧喷嘴,控制电弧热-力特性来提高横焊穿孔稳定性。对不同热-力特性进行研究,比较三种喷嘴的电弧形态、电弧力和电弧阳极电流密度的数值与分布,分析认为新型电弧的热-力特性在横焊穿孔成形稳定性方面具有优势。依据电弧压力波形稳定性和穿孔稳定性进一步验证新型等离子电弧的作用效果,验证得出新型等离子电弧瞬间电弧压力波动较小,背面穿孔形状似圆形,且穿孔面积变化较小。通过分析穿孔熔池宏观轮廓,得到新型热-力特性对熔池行为的直接影响。利用高速摄像捕捉横焊穿孔熔池的稳定形成过程,证明较高电弧能量、较低电弧压力相配合更有利于穿孔熔池形成和稳定;同时观察到横焊熔池的稳定流动过程,并对熔池金属进行受力分析,认为新型热-力特性容易满足横焊熔池金属在流动过程中达到受力平衡,最终实现了8 mm铝合金穿孔等离子弧横焊稳定成形。

摘要：分布式电源、电力电子技术以及直流负荷的大规模应用推动了直流配电网的发展,但直流电弧因没有过零点难以自行熄灭,严重威胁了直流配网的安全性。该文搭建了含直流低压母线(最大电压值380V)、电弧发生器与负荷的模拟实验平台,设计电弧实验以探究阻感负载下电弧的稳定燃烧点,以及阻性和感性负荷对燃弧过程和电弧特性的影响,得到了最大等效负荷(电阻280Ω、电感30mH)时直流电弧的稳定燃弧电压阈值。将电弧的伏安特性与电压平衡方程式相结合,对电弧稳定燃烧点和电弧燃炽时间进行理论推导,建立了低电压直流电弧的稳定燃弧阈值电压数学模型,并通过Matlab数值拟合方法验证了模型的准确性。该模型分析数据与实验数据的相关系数为0.9924,可以较好地反映低压阻感性负载稳定燃弧的电压阈值,为确定直流配电网的供电电压及低压直流电弧的稳定燃弧条件提供工程参考。

摘要：采用变极性和高频脉冲电路叠加,设计了一套变极性和高频脉冲复合电流输出特性的焊接电源,将高频脉冲电弧特性引入变极性焊接过程。建立电弧压力数学模型,结合具体工艺试验,分析了高频脉冲电流对于变极性焊接电弧特性的改善。结果表明,在相等电流有效值的情况下,电弧压力随脉冲频率的提高而增加,高频脉冲电流频率达到5kHz附近时,弧柱区电弧压力较常规直流电弧提高2倍左右,电弧的挺度和能量密度都有所增加,为进一步研究高频脉冲变极性焊接方法在铝合金焊接中的应用提供了理论依据。