在許多先進(jìn)的脈沖功率工程應(yīng)用中,開關(guān)是其中重要的組成器件之一,它通常限制著整個(gè)系統(tǒng)的通流等級(jí)。兩電極氣體開關(guān)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(yīng)用開關(guān)的合適選擇之一。系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后,需要維護(hù)或更換開關(guān),在復(fù)雜的電路中既費(fèi)時(shí)又昂貴。以往人們重點(diǎn)關(guān)注的都是開關(guān)電極在大電流電弧作用下熱力學(xué)的燒蝕問題,但對(duì)放電電弧引起的開關(guān)內(nèi)生電弧作用力及其傳遞過程缺乏研究。對(duì)于吉瓦-百千安級(jí)放電應(yīng)用場景來說,沖擊放電電弧會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊力,可能會(huì)直接造成開關(guān)的裂解,或者在長期、重復(fù)地放電工作后引起開關(guān)結(jié)構(gòu)的疲勞損壞。缺乏對(duì)電弧的力學(xué)分析將會(huì)使單一結(jié)構(gòu)開關(guān)的通流能力受到限制,不能滿足更大能量轉(zhuǎn)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(jí)氣體開關(guān)為例,基于等離子通道熱力學(xué)平衡和沖擊波物理理論,分析大電流沖擊放電電弧誘導(dǎo)的電弧沖擊波的產(chǎn)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(chǎn)生沖擊波的能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn),給出電弧通道能量不再轉(zhuǎn)化為沖擊波的分界點(diǎn)。參照電容儲(chǔ)能型脈沖泵浦電源中流過氣體開關(guān)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(xué)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(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

美國國家點(diǎn)火裝置基礎(chǔ)平面圖

（2-21）電弧通道膨脹速率可以簡化成 r(t)的導(dǎo)數(shù)，如圖2-5所示，將式（2-20）、式（2-21）代入式（2-19）得到關(guān)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(chǎn)生沖擊波的物理過程較為復(fù)雜，確描述此過程中距離電弧中心點(diǎn)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(diǎn)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(shí)，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(shí)沖擊波的能量被認(rèn)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(bǔ)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(bǔ)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(hào)：3532122