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真空开关电弧形态演变实验与仿真研究
  • ISSN号:1672-7126
  • 期刊名称:真空科学与技术学报
  • 时间:2013.9.15
  • 页码:871-876
  • 分类:TM561[电气工程—电器]
  • 作者机构:[1]大连理工大学电气工程学院,大连116024, [2]大连理工大学控制科学与工程学院,大连116024, [3]大连交通大学机械工程学院,大连116028
  • 相关基金:国家自然科学基项目(No.50977004,No.51207016);国家科技支撑计划(No.2009BAA19B03);中央高校基本科研业务费专项资金资助(DVT12RC(3)65)
  • 相关项目:短间隙真空开关电弧特性的量化分析及其调控理论研究
中文摘要:

真空开关电弧形态演变与其物理特性的变化密切相关,对开关能否成功开断电流有重要影响。本文首先建立了真空开关开断故障电流产生电弧的实验系统。然后利用CMOS高速相机采集电弧燃烧过程,并对电弧形态演变进行了较深入地定性分析。实验结果表明,燃弧过程中,真空电弧起始呈现集聚状态,包含桥柱电弧、扩散柱电弧和收缩柱电弧,电弧明亮,对触头烧蚀严重;在弧柱内高气压作用下,电弧转变为扩散状态,包含了亚音速和超音速电弧流动,电弧变暗,对触头烧蚀减轻;最终电弧随电流减小,开距增大而熄灭。最后利用电弧MHD模型仿真计算了电弧扩散阶段的光强变化,计算光强与电弧图像明亮度变化趋势吻合,可用于定量分析电弧形态变化。研究工作有助于提出电弧调控策略,从而成功开断大电流。

英文摘要:

The time evolution of the are-discharge image in the vacuum circuit breaker(VCB)was characterized with the complementary metal oxide semiconductor camera of the lab-built measurement setup. The digitized images were pro- cessed and analyzed. The results show that the arc discharge image goes through three distinctive stages: i)The initial stage,where the arc in the aggregation state, and its images resemble the bridge-column arc, diffusion-column arc, and contracting-cohunn arc; moreover, the bright arc often ablates seriously the contacts;ii) The intermediate stage, where the increasing pressure inside the arc column turns the aggregation state into the diffusion state, including subsonic and super- sonic diffusions, accompanied with fading arc intensity and reducing contact ablation;iii) The quenching stage, where the decreasing current and increasing gap length quench the arc eventually. The time evolution of the arc intensity in the dif- fusion stage was simulated with the magneto-hydrodynamic model. The simulated results were found to agree reasonably well with the digitized arc images.

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期刊信息
  • 《真空科学与技术学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国真空学会
  • 主编:李德杰
  • 地址:北京朝阳区建国路93号万达广场9号楼614室
  • 邮编:100022
  • 邮箱:cvs@chinesevacuum.com
  • 电话:010-58206280
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7126
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5177/TB
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:4421