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上海申思特自動化設備有限公司

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航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
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【簡單介紹】
航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
航天電磁PILZ繼電器是可靠性及壽命要求較高的一類密封PILZ繼電器,其壽命主要取決于分斷過程的燃弧特性及電弧對觸頭的燒蝕特性,。建立航天熱力學環(huán)境下銀觸頭在N_2,、H_2和He氣體中分斷電弧的三維磁流體動力學模型,研究不同分斷因素對電弧溫度,、電壓,、燃弧時間等參數(shù)的影響,研究觸頭燒蝕量與燃弧因素之間的關系,,比較各種適用于航天PILZ繼電器的電弧抑制措施對觸頭
【詳細說明】

航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
航天電磁PILZ繼電器是可靠性及壽命要求較高的一類密封PILZ繼電器,,其壽命主要取決于分斷過程的燃弧特性及電弧對觸頭的燒蝕特性。建立航天熱力學環(huán)境下銀觸頭在N_2,、H_2和He氣體中分斷電弧的三維磁流體動力學模型,,研究不同分斷因素對電弧溫度、電壓,、燃弧時間等參數(shù)的影響,,研究觸頭燒蝕量與燃弧因素之間的關系,,比較各種適用于航天PILZ繼電器的電弧抑制措施對觸頭燒蝕量的減小程度。

航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
燃弧氣體和觸頭蒸汽混合等離子體的熱力學特性和輸運系數(shù)是研究電弧特性和觸頭燒蝕特性的前提和基礎,。針對銀蒸汽帶來的組份之間碰撞現(xiàn)象,,提出了碰撞積分的計算方法。銀原子與中性氣體組份的碰撞采用Lennard-Jones勢描述,,碰撞參數(shù)采用組合法獲得,;銀原子與氣體離子組份之間、銀離子與氣體中性組份之間的碰撞采用極化勢描述,。采用Gibbs自由能zui小化原理和Chapman-Enskog估計法給出了200K~20000K溫度范圍內(nèi)任意比例銀蒸汽與N_2,、H_2和He氣體的混合物平衡組份、熱力學特性和輸運系數(shù),,解決因電弧等離子體熱力學特性和輸運系數(shù)未知而無法進行航天PILZ繼電器電弧理論分析與建模仿真的問題,。 建立了航天熱力學條件下銀觸頭在N_2中分斷電弧的三維磁流體動力學模型。該模型考慮了銀觸頭材料汽化燒蝕,、銀蒸汽濃度和弧根區(qū)域鞘層的等效,。提出了熱力學環(huán)境在航天PILZ繼電器電弧模型中的描述方法,其中力學環(huán)境等效為動量方程的體積力,,熱學環(huán)境通過溫度邊界條件,、壓力邊界條件及電弧熱力學特性和輸運系數(shù)實現(xiàn)。結(jié)合動態(tài)層鋪法實現(xiàn)了分斷過程溫度場,、電場,、磁場以及銀蒸汽濃度的耦合求解,研究了不同分斷條件下電弧電壓,、燃弧時間,、觸頭燒蝕量等參數(shù),給出了熱力學環(huán)境對電弧特性和觸頭燒蝕特性的影響規(guī)律,。采用航天PILZ繼電器分斷電弧三維磁流體動力學模型,,研究了H_2和He作為燃弧氣體、增大氣體壓強,、永磁體磁場吹弧等適用于航天PILZ繼電器的電弧抑制措施對電弧特性和觸頭燒蝕特性的影響規(guī)律,。研究結(jié)果表明,H_2可作為航天PILZ繼電器的理想燃弧氣體,;增大壓強有利于提高電弧電壓,,減少蒸發(fā)燒蝕量,從而提高電壽命,;永磁磁場吹弧可縮短燃弧時間,、減少觸頭蒸發(fā)燒蝕量。采用H_2熄弧,、提高氣體壓強及磁場吹弧等措施均能有效地加快電弧熄滅,,減輕電弧對觸頭的燒蝕程度,。采用高氣壓H_2作為燃弧氣體,并配合小體積永磁體吹弧,,可有效提高滅弧性能和觸頭分斷壽命,。

航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
碰撞式觸頭恒速分斷電弧試驗系統(tǒng),利用高速攝像機拍攝了分斷過程電弧和銀原子濃度分布圖像,,提出了弧根運動特性自動提取的圖像處理算法,,研究了電弧的形態(tài)及其在磁場作用下的運動特性。實驗研究了不同電流,、分斷速度,、外加磁場等因素對電弧特性和觸頭燒蝕特性的影響規(guī)律,為理論分析和仿真研究提供實驗依據(jù),。zui終通過電弧電壓,、燃弧時間和磁場作用下電弧運動特性的測試結(jié)果證明所建電弧模型的正確性。



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