我國新能源領(lǐng)域的快速興起,電動汽車、全電飛機、軌道交通、光伏發(fā)電等直流供配電系統(tǒng)迅速發(fā)展。對直流開關(guān)的要求也日益增大。用氫氣介質(zhì)來提高直流電弧開斷能力是具有發(fā)展?jié)摿Φ臏缁〖夹g(shù),受到廣泛研究。依靠氫氣介質(zhì)配合效磁吹可以冷卻大電流產(chǎn)生的高熱量、抑制電弧收縮,保持擴散態(tài)來提高電弧電壓、減少觸頭邊緣燒蝕,以實現(xiàn)電弧能量快速逸散,但能量逸散過程中的熱力學、動力學機理研究還不夠完善深入,亟待解決。氫氣介質(zhì)直流電弧短路開斷過程中,非線性復(fù)雜系統(tǒng)下氫氣固有特性與等離子體電弧相互影響,磁場的體積力多物理場協(xié)同下磁流體動力學力效應(yīng)是使電弧能量快速逸散的重要因素,進而影響到開斷能力。因此,有必要對有效磁吹氫氣介質(zhì)直流電弧的特性進行研究,以指導(dǎo)大開斷容量開關(guān)電器的裝備制造。本文利用Eindhoven微觀電弧模型,考慮道爾頓分壓定律、電荷準中性條件、質(zhì)量作用定律和化學計量平衡條件,建立不同比例氫氮度下平衡態(tài)電弧等離子體微觀模型。得到在上述條件下的各種粒子數(shù)密度的非線性方程組,對該非線性方程組采用牛頓迭代的方法進行編程計算,得到不同比例氫氮氣體電弧物性參數(shù),其中包括電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、密度、粘度等參數(shù),為宏觀電弧仿真...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題研究的目的和意義
    1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 有觸點直流接觸器發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)外磁場對電弧的作用研究現(xiàn)狀
        1.3.3 開關(guān)電器中氣體電弧及滅弧介質(zhì)的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 開關(guān)電器電弧數(shù)學模型的發(fā)展研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究工作
第2章 氫氮混合介質(zhì)電弧物性參數(shù)的計算
    2.1 引言
    2.2 氫氣電弧等離子體假設(shè)
    2.3 氫氣電弧等離子體物性參數(shù)
    2.4 氫氮混合介質(zhì)等離子體物性參數(shù)
        2.4.1 電弧等離子體組分的計算方法
        2.4.2 電弧等離子體粒子碰撞積分及熱力學參數(shù)計算方法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 氫氣及氫氮混合介質(zhì)直流接觸器分斷電弧動態(tài)仿真
    3.1 引言
    3.2 電弧動態(tài)磁流體動力學模型方程
    3.3 幾何模型和邊界條件的建立
    3.4 電弧分斷過程分析
        3.4.1 溫度場分析
        3.4.2 氫氮混合介質(zhì)特性曲線分析
    3.5 電弧分斷過程分析
        3.5.1 弧根轉(zhuǎn)移情況
        3.5.2 弧背后重擊穿現(xiàn)象
    3.6 本章小結(jié)
第4章 不同磁場下直流接觸器電弧分斷電弧動態(tài)仿真分析
    4.1 引言
    4.2 橫向磁場電弧仿真分析
    4.3 縱向磁場電弧仿真分析
    4.4 變化的橫向磁場電弧仿真分析
        4.4.1 隨時間變化的橫向磁場電弧仿真分析
        4.4.2 隨空間變化的橫向磁場電弧仿真分析
    4.5 線圈磁場下電弧仿真分析
        4.5.1 單線圈、赫姆霍茲磁場下電弧溫度場仿真分析
        4.5.2 單線圈、赫姆霍茲磁場下電弧流場仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 橋式觸頭直流接觸器電弧分斷特性實驗研究
    5.1 引言
    5.2 直流實驗回路設(shè)計
    5.3 直流電弧特性的影響因素分析
        5.3.1 不同橫向磁場實驗研究
        5.3.2 不同縱向磁場實驗研究
        5.3.3 不同電流實驗研究
        5.3.4 不同開斷速度實驗研究
    5.4 混合介質(zhì)對直流電弧特性的影響分析
        5.4.1 不同電流下氫氮混合介質(zhì)直流電弧特性的影響分析
        5.4.2 磁場、開斷速度對氫氮混合介質(zhì)直流電弧特性的影響分析
    5.5 氫氮介質(zhì)中電弧重擊穿因素分析
        5.5.1 磁場對氫氮介質(zhì)中電弧重擊穿現(xiàn)象的影響
        5.5.2 開距對重擊穿的影響
        5.5.3 電流對直流電弧重擊穿特性的影響分析
        5.5.4 H₂，N₂，H₂-N₂混合氣體的電弧特性實驗
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻
在學研究成果
致謝



本文編號：3843125