多組分、強電流空氣開關(guān)電弧等離子體的關(guān)鍵行為研究中文摘要

對空氣開關(guān)電弧等離子體復(fù)雜行為的認識和控制是以空氣為滅弧和絕緣介質(zhì)的中低壓、交直流電氣設(shè)備中最核心的共性問題。本項目擬綜合考慮多種因素的作用，來研究多組分、強電流空氣開關(guān)電弧的關(guān)鍵行為。首先從多組分混合、多物理場耦合的角度，特別考慮電弧與電極、柵片等相互作用下組分的擴散、能量的交換、輻射的特性，建立強電流電弧磁流體動力學模型，重點分析掌握不同條件時電弧等離子體的關(guān)鍵行為特征及其臨界控制參數(shù)；同時研制基于MEMS霍爾磁傳感器陣列的電弧形態(tài)診斷系統(tǒng)和高精度的剩余小電流測試裝置，結(jié)合光譜、CCD等，針對可拆式模型滅弧室開展強電流實驗，并同理論分析相互校核，深入揭示電弧背后擊穿及重燃、電弧被柵片分割等現(xiàn)象的作用機理，全面掌握電弧的演變規(guī)律；在此基礎(chǔ)上提出新型滅弧系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計原理和方法。研究可完善、豐富和發(fā)展空氣電弧理論，并為實現(xiàn)空氣開斷技術(shù)上的突破、以及相關(guān)新型高性能設(shè)備研發(fā)提供科學的理論基礎(chǔ)。

本項目主要取得了以下主要結(jié)果：(a) 建立了考慮燒蝕/沉積雙向過程的電弧與產(chǎn)氣材料相互作用數(shù)學模型，分析了不同材料的燒蝕特性以及電流對燒蝕過程的影響；(b) 提出了考慮非線性鐵磁柵片影響的電弧磁流體動力學建模方法，分析了出氣口形態(tài)、引弧板結(jié)構(gòu)、柵片等對電弧特性的影響；(c) 研制了可拆式模型斷路器，實驗獲得了出口氣大小、滅弧室分割條件對弧后重燃和背后擊穿的影響規(guī)律，提出了一種帶永久磁鐵的交直流通用的新型電磁脫扣器，以提高斷路器的限流性能。 通過研究，掌握了多組分、強電流電弧的物理特性及其控制技術(shù)，提出了器壁侵蝕與結(jié)構(gòu)相復(fù)合的空氣開關(guān)電弧滅弧技術(shù)，并在產(chǎn)品設(shè)計中得到了應(yīng)用，有效提高了開斷容量。推動空氣電弧理論的發(fā)展，為新型空氣開關(guān)的研發(fā)提供科學的依據(jù)和基礎(chǔ)。 在該基金的資助下，已畢業(yè)1名博士生，在讀博士生2名；已畢碩士生5名。在《Journal of Applied Physics》、《IEEE Transactions on Plasma Science》、《IEICE Transactions on Electronics》等國際知名期刊上已發(fā)表被SCI收錄論文8篇，在國際會議上做大會特邀報告1次，系統(tǒng)介紹了在研項目的研究成果；申請國家發(fā)明專利3項；獲教育部自然科學一等獎和陜西省技術(shù)發(fā)明一等獎各1項，獲國家科技進步二等獎1項。 2100433B

直流電弧等離子體法，是指由于電極間電弧產(chǎn)生高溫，在反應(yīng)氣體等離子化的同時，易因電極熔化或蒸發(fā)而污染反應(yīng)產(chǎn)物的方法。

如果溫度不斷升高，氣體將會發(fā)生怎樣的變化呢"para ye11c4" label-module="para">2100433B

在薄板鋁合金交流脈沖MIG焊電弧行為的研究中,主要探索雙冷陰極交流焊接電弧燃燒和交流焊接電弧過零的機理。從宏觀上對雙冷陰極交流焊接電弧的形態(tài)、熔滴過渡的特點及電弧過零現(xiàn)象進行研究，從微觀上研究雙冷陰極交流電弧燃燒、電弧過零時內(nèi)在的本質(zhì)規(guī)律，揭示一些目前尚不清楚的機理；定量分析電弧能量在工件與焊絲上的分配、變化規(guī)律,精確控制焊接電弧的熱輸入量；建立雙冷陰極交流焊接電弧的數(shù)學模型，對雙冷陰極電弧的溫度分布進行仿真分析。本項目的研究將從理論上完善和豐富對薄板鋁合金交流脈沖MIG焊電弧行為的認識，為薄板鋁合金焊接過程的控制提供有效的理論依據(jù)，提高薄板鋁合金的焊接質(zhì)量和焊接效率，為今后研究交流脈沖MIG焊設(shè)備及工藝提供理論和實踐上的指導(dǎo)，促進該焊接技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用和推廣。