摘要：混合型直流断路器同时具有传统机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速关断的动态特性,多端直流输电网络很大程度上依赖于直流断路器技术的发展。文中提出了一种基于电弧电压的混合型直流断路器,推导了电流换流物理过程的数学关系。通过有限元分析软件,进行了关键部件——电磁斥力机构高速开关的仿真计算。在以上基础上进行了1kA/15kV直流断路器样机的设计研制,试验结果表明,该样机的电弧最大换流能力为3kA,电流从高速开关向固态开关转移的过程呈指数关系,与理论推导相符。该样机能够在5ms内分断10kA短路电流,分断时间主要取决于高速开关开断速度以及电弧电压大小。

摘要：电磁斥力高速开断器的电弧电压对于混合型限流熔断器的换流性能的影响很大。电弧电压幅值较低会使得高速开断器向灭弧熔断器的换流时间增长,影响限流性能;幅值严重过低的电弧电压,会导致换流失败,进而使得故障短路电流无法分断。针对此问题,采用窄缝灭弧的机理,增大绝缘活塞外径,减小灭弧室圆环套筒内径,用于电磁斥力高速开断器的电弧电压提升优化。推导了电弧电压的数学计算公式,通过电磁斥力高速开断器样机的电弧电压测试试验,验证了数学计算公式的正确性。分析了开断速度、窄缝形状参数对于电弧电压的影响,所得到的结论可用于指导电磁斥力高速开断器提升电弧电压的优化设计。

摘要：叙述了采用模糊集合理论，通过相关分析法，建立系统预测模型的原理、方法及步骤，设计了以电弧电压为控制对象的实验系统，获得了该系统的预测模型、控制规则及预测表。本研究为焊接电弧实现人工智能控制提供了理论根据，也为复杂系统的建模提供了一种简便易行的方法。

摘要：根据 CO2 短路过渡焊的电弧电压只有与焊接电流形成最佳匹配 ,短路过程才最稳定 ,飞溅量也较少的特点 ,利用模糊控制原理设计了一种以焊接电流为设定参数能够对电弧电压自动寻优的控制系统 。

摘要：串联电弧故障是引发电气火灾的关键原因。为得到可靠数据源及更全面认识电弧电压特性,按照UL1699、GB 14287.4标准搭建了实际用电环境电弧故障模拟实验平台。依据实验结果,采用相空间重构算法将电弧电压信号引入高维空间进行分析,并给出其二维相平面;采用小数据量法计算了电弧电压的最大Lyapunov指数。选定相平面中相轨线的分布规律和最大Lyapunov指数为指示量,证明了低压串联电弧电压信号存在混沌特征。研究结果不仅丰富了电弧电压信号的特性,还为电弧模型设计和电弧式电气火灾监控探测器提供理论指导。

摘要：塑壳断路器(MCCB)通常采用栅片灭弧系统来熄灭电弧,通过将故障电弧分割成很多段小的电弧,利用交流电弧的近阴极效应,从而增加电弧的电压来使故障电流强制减零最终熄灭电弧。设计上通常的做法主要是提高触头开距以及增加灭弧栅片两种方式,但这也会带来产品尺寸及成本的增加。文中在保持160A塑壳断路器灭弧系统尺寸不变的情况下,改变灭弧栅片V型槽深度及表面镀层,并借助ANSYS耦合分析50 k A分断过程中电弧运动的过程,选出其中最优的方案。最后通过样机试验与模拟分析比较基本吻合,为后续类似产品的设计提供指导。

摘要：基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器是直流开断技术的有效方式之一,其参数设计及开断能力与电弧形态演化密切相关。利用可拆卸真空灭弧室,对直径为45？mm的CuCr50平板触头,在1~8？kA的近似恒定直流条件下分离过程中真空电弧的形态演化规律和电弧电压特性进行了研究。实验结果表明：触头分离初期,电弧集聚在电弧引燃处;随着开距的增加,电弧逐渐扩散。当电流小于5？kA时,电弧始终呈扩散型,电弧电压噪声较小;当电流大于5？kA,电弧能扩散到整个触头表面,但电弧初始引燃处多发展成阳极亮斑,且燃弧时间大于1.5？ms后,电弧电压噪声分量急剧增加。实验结果可以用于指导混合型直流真空负荷开关的设计。

摘要：针对纵向磁场作用下的电弧难提取焊缝信息的问题,设计一种由3个纵向分布磁感线圈组成的‘山’形分布纵向磁场传感器.利用COMSOL软件模拟非对称纵向磁场作用电弧形态.取焊接过程电弧电压分布对应的磁感应强度作为焊缝识别试验的磁感应强度.用高速摄影仪拍摄非对称纵向磁场作用下的电弧运动轨迹,并与新型传感器设计的电弧运动轨迹进行比较,验证纵向磁场传感器产生非对称纵向磁场的电弧形态变化.结果表明,非对称纵向磁场能控制电弧进行焊缝识别,并能解决窄间隙焊接过程中的咬边和侧壁不融合.该方法为磁控焊缝跟踪传感器在窄间隙焊接的应用开辟了新的方向.创新点:(1)设计一种由3个纵向分布磁感线圈组成的‘山’形分布纵向磁场传感器,该传感器产生的非对称纵向磁场能控制电弧提取焊缝信息.(2)该传感器能改变电弧热分布,从而解决窄间隙焊接过程中的咬边和侧壁不融合.

摘要：混合式直流断路器(hybrid DC circuit breaker,HDCCB)是解决直流开断最有前景的方案之一。但基于电力电子的负载换流开关(load commutation switch,LCS)在主通流支路上的导通损耗和成本较高,阻碍了HDCCB的应用。该文提出一种基于真空开关与气体开关串联的复合开关自然换流型混合式直流断路器,其利用气体开关的高弧压特性驱动自然换流,利用真空开关的快介质恢复特性承担暂态恢复电压,具有损耗低、换流可靠、体积紧凑、成本低等特点。该文分析气体机械开关的电弧电压特性,详细研究分闸速度、燃弧电流、气体类型和磁场、气体压强等不同因素对气体机械开关弧压的影响规律,并提出气体机械开关的设计方法。在此基础上,研制10kV复合开关自然换流型直流断路器原理样机,并进行开断测试,开断电流可达15kA,有效验证了该自然换流方法的可行性。

摘要：熔化极气保焊在不同的工况条件下,因焊接工艺需要不同的金属过渡形式而对焊接电流与电弧电压输出波形提出了相应要求。与此同时,焊接过程因受多方面因素影响产生随机、偶发的信息亦反映在焊接电流或电压波形的数据构成中,从而使源于焊接过程中各种影响因素的数据信息结构是由多个不同性质的概率密度函数的叠加。以往对弧焊参数的表达一般都以大数定律为前提,对数据是按照正态或近似正态的总体假设计算其统计值。然而,这一统计假设及其计算方法,对熔化极气保焊过程的数据信息处理仅仅是部分可行,对于基于波控或脉冲电流模式的弧焊信息在大多数工况下已不再有效,不仅会导致参数平均值、热输入等物理量的误差,而且会使弧焊过程中偶发的离群数据及其隐性关键信息无法获知。文中的工作在对熔化极气保焊焊接电流和电弧电压数据分析的基础上,解释了焊接过程产生不同数据分布性质的原因,提出了在当前焊接向自动化和信息化深度发展中,重构弧焊参数的表达方式,提高数据统计分析的科学性和有效性,从而防止和避免对弧焊过程信息认识和应用中可能产生的误读和误导。