在許多先進的脈沖功率工程應用中,開關是其中重要的組成器件之一,它通常限制著整個系統(tǒng)的通流等級。兩電極氣體開關具有優(yōu)異的電氣性能和熱穩(wěn)定性,是多種高能脈沖功率應用開關的合適選擇之一。系統(tǒng)運行一段時間后,需要維護或更換開關,在復雜的電路中既費時又昂貴。以往人們重點關注的都是開關電極在大電流電弧作用下熱力學的燒蝕問題,但對放電電弧引起的開關內生電弧作用力及其傳遞過程缺乏研究。對于吉瓦-百千安級放電應用場景來說,沖擊放電電弧會產生巨大的沖擊力,可能會直接造成開關的裂解,或者在長期、重復地放電工作后引起開關結構的疲勞損壞。缺乏對電弧的力學分析將會使單一結構開關的通流能力受到限制,不能滿足更大能量轉移的要求。本文研究大電流沖擊放電電弧的沖擊波超壓作用。以吉瓦-百千安級氣體開關為例,基于等離子通道熱力學平衡和沖擊波物理理論,分析大電流沖擊放電電弧誘導的電弧沖擊波的產生過程。研究討論了由爆炸波理論和電弧通道能量平衡方程求解電弧通道膨脹過程中產生沖擊波的能量轉化特點,給出電弧通道能量不再轉化為沖擊波的分界點。參照電容儲能型脈沖泵浦電源中流過氣體開關的沖擊放電電弧電流參數(shù),搭建仿真電路模擬電流峰值、上升率... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國國家點火裝置基礎平面圖

（2-21）電弧通道膨脹速率可以簡化成 r(t)的導數(shù)，如圖2-5所示，將式（2-20）、式（2-21）代入式（2-19）得到關于電弧通道半徑以及電弧通道電流的電弧能量平衡方程：32 2 21 0422 d d d1 d d dAK r r r ir rt t t （2-22）

圖 3-11 峰值電流不同的沖擊放電電弧的沖擊波超壓衰減曲線氣體間隙從擊穿到形成電弧膨脹產生沖擊波的物理過程較為復雜，確描述此過程中距離電弧中心點較近位置處沖擊波的發(fā)展，因此可心 4mm（1/2 電極間距）處位置為起始點開始分析沖擊波超壓的衰將由爆炸波理論和電弧通道能量平衡理論求解得到的三組電流電弧曲線繪制在一起。 3-11 可以看出，在距離電弧中心較近位置，由電弧爆炸波理論求解要大于由電弧通道能量平衡方程求解得到的沖擊波超壓。同時，前減速率大于后者。這是由于通過式（2-51）求解電弧沖擊波超壓時沖擊波的能量被認為全部作用于電弧通道起始膨脹瞬間，而由能量的沖擊波超壓在發(fā)展過程中考慮了能量的不斷補充過程[77]。在距離之后，由于后者考慮了沖擊波在發(fā)展中能量不斷補充的過程，由電得到的沖擊波超壓開始小于由電弧通道能量平衡方程求解得到的


本文編號：3532122