近年來高電壓、大電流、小型化、長壽命成為了大功率直流繼電器更新?lián)Q代的發(fā)展方向和熱點。這對其觸頭系統(tǒng)的滅弧,抗熔焊等電性能提出了更高的要求。目前國內外對高壓大功率直流繼電器觸頭系統(tǒng)電性能影響因素的研究還比較缺乏,因此研究影響其電性能的關鍵因素具有重要意義。本文搭建了一套能模擬不同環(huán)境氣氛條件,方便調節(jié)磁場強度和觸頭分斷速度,能實現(xiàn)電壓電流信號實時采集和存儲的繼電器觸頭電性能實驗系統(tǒng)�；诓杉降碾妷弘娏鞑ㄐ�,利用LabVIEW平臺設計了一套計算燃弧時間、電弧能量、電弧電量、接觸電阻的實驗數(shù)據(jù)計算軟件。在直流270V/100A阻性負載條件下,利用CuCr系列、CuW系列和CuMo85觸頭在空氣和氮氣中開展對稱配對和非對稱配對時觸頭通斷電路實驗,研究了觸頭材料及材料非對稱配對時對觸頭抗熔焊性能、觸頭侵蝕和分斷燃弧時間的影響。結果表明CuW和CuMo85比CuCr抗熔焊能力強。材料成分比例的單調變化對該系列材料的抗熔焊等電性能沒有表現(xiàn)出單調影響規(guī)律。非對稱配對時,觸頭電性能與陽極材料的電性能相關性較強;上述三種電性能多表現(xiàn)為“中間效應”。在直流200-500V,阻性電流40-150A條件下,利用CuW70和CuMo85觸頭在一個大氣壓的air、N_2、CO_2、O_2、Ar、CO_2與Ar按4:1混合及按1:1混合的七種氣氛中開展實驗,研究了不同環(huán)境氣氛對兩種觸頭材料分斷燃弧時間、觸頭侵蝕和接觸電阻的影響。結果表明分斷燃弧時間在Ar和O_2中最長和次最長,在CO_2中較短,CO_2和Ar的混合氣體表現(xiàn)為“中間效應”。抗侵蝕性能最好的是N_2,其次是CO_2和Ar的混合氣體,表現(xiàn)為“最優(yōu)效應”,最差的是O_2。O_2中具有最高的接觸電阻,其次是air,N_2和CO_2中接觸電阻低而穩(wěn)定。基于CuW70和CuMo85在不同氣氛中分斷燃弧時間實驗結果,用數(shù)據(jù)擬合的方法研究了氣氛物性參數(shù)對分斷燃弧時間的影響。結果表明分斷燃弧時間與氣氛的相對分子量、黏度、熱導率正相關,與電子親和性、電離能、比熱容負相關,電子親和性和電離能對分斷燃弧時間影響較大,且影響程度接近。在直流200-500V,阻性電流40-150A,橫向磁場磁感應強度為50mT、65mT、80mT,觸頭平均分斷速度為70mm/s、85mm/s、100mm/s條件下開展CuW70觸頭通斷電路實驗。結果表明隨磁感應強度增大,總分斷燃弧時間、氣相燃弧時間單調減小,金相燃弧時間減小與否受觸頭分斷速度影響。隨分斷速度增大,總燃弧時間、金相和氣相燃弧時間都單調減小。增大分斷速度和磁感應強度都能減輕觸頭侵蝕。本文開展的觸頭材料及非對稱配對、環(huán)境氣氛、橫向磁場及觸頭分斷速度對觸頭分斷燃弧時間、抗侵蝕等電性能影響的研究對高壓大功率直流繼電器的研發(fā)具有重要參考意義。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM581.4
【部分圖文】：

QS3是 3 個獨立的隔離開關，作用是實現(xiàn) 參數(shù)為 10kV/630A。R1、R2、R3是參數(shù)分70Ω/50A/3.5kV 的可調電阻，R1的分度值是值，R2和 R3均可調節(jié)輸出 10-70Ω（分度值裝置上的實驗觸頭，實驗過程中觸頭模擬裝直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源 E 是橋式整流電源（正面）照片，該電源的電路原理圖如圖 2力系統(tǒng)的電氣隔離，由橋式整流電路N OV 0 .5V，因此該電源的負極相對于所以本文搭建的實驗系統(tǒng)是以該電源負極安全。

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文圈通電后產生電磁吸力使電磁鐵軛鐵克服彈簧反力向 x 軸正方向運動，而帶動動觸頭滑塊和動觸頭向 x 軸正方向運動，模擬繼電器觸頭分斷電路的過程。當電磁鐵線圈斷電后，電磁鐵吸力消失，彈簧反力使動觸頭滑塊向 x 軸負方向運動，使動觸頭與靜觸頭閉合接觸，模擬繼電器觸頭閉合電路的過程。該模擬裝置能快速方便地拆卸安裝觸頭及調整橫向磁場磁感應強度，調節(jié)磁感應強度只需要調節(jié)磁場托架與觸頭的距離或者增減永磁體的片數(shù)，觸頭拆卸和組裝示意圖如圖 2-5 所示。

圖 2-9 觸頭模擬裝置放置于腔體內的照片數(shù)據(jù)采集卡、與采集卡配套的 BNC 接線盒、采集存儲程序、隔離變壓器及導靜電電阻組量 M 點和 N 點的電壓 UM和 UN（觸頭兩端電壓）分別連接到 BNC 接線盒的 AI1 和 AI2裝在工控機內的數(shù)據(jù)采集卡連接；LabVIEW UN′乘以分壓比后得到 UM和 UN，并按 I，最后將 UN和 I 存儲到工控機硬盤內并實能直接由市電供電，因此用隔離變壓器給其系統(tǒng)參考點）連接，另一端與大地連接，其過程中工控機機殼和隔離變壓器機殼可能積

【參考文獻】

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本文編號：2810930