返回列表 发布新帖

中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究

7 0
admin 发表于 2024-12-14 02:07 | 查看全部 阅读模式

文档名:中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究
摘要:为深入掌握航空变频(360~800Hz)电力系统中真空电器电弧特性,该文围绕中频灭弧室弧后发生的边缘击穿现象,以双温磁流体动力学仿真结合实验的研究方法,得到了以下结论:中频真空电弧离子数密度的最大值为2.6×1019m-3,离子温度的范围为0.30~0.91eV,电子温度的范围为1.50~2.43eV;电子与离子之间存在能量交换,电子温度的变化会引起离子温度的变化;最高离子温度出现在阳极触头边缘处,与实验发现的边缘击穿位置重合,证明了此处确实存在能量集中;中频真空电弧是超声速流体,速度在边界处减慢,根据动能热能互换原理,中频真空电弧的质量流运动规律是边缘击穿的本质原因.

Abstract:TheC919aircraftisatypicalmore-electricaircraftequippedwithanaviationvariablefrequencyACpowersystem(intermediatefrequency360~800Hz),whichisalsothelatestdevelopmentdirectionofpowersupplytechnologyforlargeaircraft.Intheprocessoflocalizationofcorecomponentsofmore-electricaircraft,thecurrenttechnicalbottleneckistheextinguishingofintermediatefrequencyandhighcurrentarcofsmallvolumeaviationelectricalapparatus.Theapplicationofvacuumswitchisexpectedtosolvetheproblemofarcextinguishingatintermediatefrequency.Atpresent,themainresearchmethodsofintermediafrequencyvacuumarcincludeexperimentalobservationandmodelingsimulation,amongwhichmodelingisaneffectivemethodtorevealthephysicalnatureofarcdischargeprocess.Firstly,inordertofacilitatetheacquisitionofarcimages,ashortcircuitexperimentwascarriedoutinthevacuumarcchamberwiththeshieldremoved.Theexperimentspacingwas3mm,thediameterofthecontactwas41mmand20mm,andthegaspressureinthearcextinguishingchamberwas5×10-4Pa.Short-circuitcurrentformingintermediatefrequencyvacuumarcwasgeneratedbyenergystoragecapacitorandinductor,withadjustablefrequencyof360~800Hzandmaximumpeakvalueof20kA.Theintermediatefrequencyvacuumarcgeneratingcircuitconsistsoftwobranches:oscillationandarcinitiation.Secondly,thedual-temperaturemagnetohydro-dynamic(MHD)modelofintermediatefrequencyvacuumarcwasestablished,whichisbasedonthefollowingassumptions:(1)Thearccolumnregionwascompletelyion-ized,containingonlyionsandelectrons,withouttheeffectofneutralparticles.(2)TheorderofmagnitudeforDebyelengthwas10-8m,andtheorderofmagnitudeforelectronmeanfreepathwas10-4m,andthegapofcontactwas3mm.Thus,theregionwasquasineutral,andtheintermediatefrequencyvacuumarccanbeequaledtoMHDfluid.(3)theorderofmagnitudeaveragecollisiontimeforelectronandionwas10-11sand10-9srespectively.Theorderofmagnitudeoftraveltimeforelectronandionwasof10-7sand10-6srespectively.ThehalfwavetimeofIFvacuumarcwas0.62~1.38ms,thus,thesolvingprocesscanbeconsideredasteadystateproblem.(4)Theelectronwasanidealgas,sothemassflow,inertialcomponentandviscouscomponentareallignored.(5)Theintermediatefrequencyvacuumarcplasmawasnotinlocalthermodynamicequilibriumstate,sotheiontemperatureandelectrontemperatureneedtobecalculatedseparately.(6)Thearccolumnregionwastakenassupersonicfluid,andboththeanodesheathandcathodespotsaretakenastheboundary.Thefollowingconclusionscanbedrawnfromtheexperimentandsimulationanalysis:(1)Accordingtotheexperiment,theedgebreakdownphenomenonoftheintermediatefrequencyvacuumarcisfound,andseriousablationisobservedattheedgeofthecontactofthevacuumarcchamber,whichreflectedthelocalweakpointintheinsulationstrengthatthepost-arcstage.(2)Accordingtothesimulationresultsofdual-temperatureMHDmodel,themaximumionnumberdensityofintermediatefrequencyvacuumarcis2.6×1019m-3,andtheiontemperaturerangeis0.30~0.91eV,andtheelectrontemperaturerangeis1.50~2.43eV.Theabovedataisconsistentwiththeorderofmagnitudeofvacuumarcmicroscopicparametersobtainedbyotherscholars,indicatingthatthecalculationresultsofthemodelinthispaperarecorrect.(3)Accordingtothesimulationresults,thereasonfortheincreaseofelectrontemperatureisJouleheat.Becauseoftheenergyexchangebetweenelectronsandions,thechangeofelectrontemperaturewillcausethechangeofiontemperature.Thehighestiontemperatureisfoundattheedgeoftheanodecontact,whichcoincidedwiththeexperimentaledgebreakdownposition,indicatingthatenergyconcentrationexistshere.(4)Accordingtothesimulationresults,theintermediatefrequencyvacuumarcissupersonicflow,thevelocitychangeslittleinthearccolumnarea,andthevelocityslowsdownattheboundary.Accordingtothefluidenergyconversiontheory,theheatenergyinlow-speedregionishigh,whichindicatesthatthemassflowoftheintermediatefrequencyvacuumarcplasmaistheessentialcauseoftheedgebreakdown.

作者:蒋原   马速良   武建文   李擎   朱立颖 Author:JiangYuan   MaSuliang   WuJianwen   LiQing   ZhuLiying
作者单位:工业过程知识自动化教育部重点实验室(北京科技大学自动化学院)北京100083北方工业大学储能技术工程研究中心北京100144北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083北京空间飞行器总体设计部北京100194
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(9)
分类号:TM561
关键词:航空变频电源  中频真空电弧  弧后击穿  边缘击穿  双温磁流体动力学模型  
Keywords:Aviationvariablefrequencypowersupply  intermediatefrequencyvacuumarc  post-arcbreakdown  edgebreakdown  two-temperaturemagnetohydro-dynamicmodel  
机标分类号:TM561O53O437
在线出版日期:2024年5月13日
基金项目:国家自然科学基金,广东省基础与应用基础研究基金项目,航空科学基金中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(9)蒋原  马速良  武建文  李擎  朱立颖为深入掌握航空变频(360~800Hz)电力系统中真空电器电弧特性,该文围绕中频灭弧室弧后发生的边缘击穿现象,以双温磁流体动力学仿真结合实验的研究方法,得到了以下结论:中频真空电弧离子数密度的最大值为2.6×1019m-3,离...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
本文读者也读过
相似文献
相关博文

        中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究  Experiment and Simulation for Edge Breakdown in Intermediate Frequency Vacuum Arc

中频真空电弧边缘击穿现象及仿真研究.pdf
2024-12-14 02:07 上传
文件大小:
1.23 MB
下载次数:
60
高速下载
【温馨提示】 您好!以下是下载说明,请您仔细阅读:
1、推荐使用360安全浏览器访问本站,选择您所需的PDF文档,点击页面下方“本地下载”按钮。
2、耐心等待两秒钟,系统将自动开始下载,本站文件均为高速下载。
3、下载完成后,请查看您浏览器的下载文件夹,找到对应的PDF文件。
4、使用PDF阅读器打开文档,开始阅读学习。
5、使用过程中遇到问题,请联系QQ客服。

本站提供的所有PDF文档、软件、资料等均为网友上传或网络收集,仅供学习和研究使用,不得用于任何商业用途。
本站尊重知识产权,若本站内容侵犯了您的权益,请及时通知我们,我们将尽快予以删除。
  • 手机访问
    微信扫一扫
  • 联系QQ客服
    QQ扫一扫
2022-2025 新资汇 - 参考资料免费下载网站 最近更新浙ICP备2024084428号
关灯 返回顶部
快速回复 返回顶部 返回列表