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低壓空氣開(kāi)關(guān)電弧現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的研究綜述

低壓斷路器

低壓電器(2008№1)通用低壓電器篇

研究與分析

CCD;主要缺點(diǎn)是其測(cè)量原理上要求等離子體是

光學(xué)薄層的,且處于LTE狀態(tài),圖3為該系統(tǒng)結(jié)

[5]

果的原理圖。和發(fā)射光譜相比,吸收光譜測(cè)試系統(tǒng)更為復(fù)雜。首先,需要一個(gè)附加的激光光源,且接收裝置要求也較高。其優(yōu)點(diǎn)是不要求被測(cè)等離子體處于LTE狀態(tài),并可定量得到等離子體中的粒子濃度,此外,其時(shí)間分辨率僅取決于激光的脈沖寬度。激光誘發(fā)熒光技術(shù)除了可在非LTE狀態(tài)下測(cè)量粒子濃度外,還可進(jìn)行局部低溫區(qū)域原子參數(shù)的測(cè)量,此外,該方法對(duì)單一氣體和混合氣體均有效。但在高氣壓時(shí)需考慮激發(fā)態(tài)粒子間的碰撞對(duì)測(cè)量的影響,另外,該方法在測(cè)量等離子體的絕對(duì)密度時(shí)較為困難

。

題。假定電極、柵片和電弧均由連續(xù)的若干段線電流來(lái)描述,用Biot2Savart定律就可給出一定電流時(shí)滅弧室中的每一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式,然后通過(guò)測(cè)量特征點(diǎn)的磁場(chǎng),就可確定電弧的大致形狀。他們利用該系統(tǒng)研究了低壓斷路器中的電弧重燃現(xiàn)

6

象。設(shè)備的時(shí)間分辨率可達(dá)10幅/s,所用的14個(gè)線性霍爾探針尺寸為4mm×3mm×1mm、響應(yīng)時(shí)間為1μs、特性系數(shù)為20V/T、供電電源為直流5V。值得一提的是,,2.5kA峰值電流下,時(shí),柵片等非線,,會(huì)消除鐵磁物這樣,就初步解決了磁測(cè)試技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。他們還通過(guò)CCD拍攝電弧運(yùn)動(dòng)過(guò)程,校驗(yàn)了磁測(cè)試系統(tǒng)的有效性(見(jiàn)圖4)

。

圖3　發(fā)射光譜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　文獻(xiàn)[12]采用發(fā)射光譜技術(shù),定性研究了電弧等離子體與周圍氣體間的相互作用。文獻(xiàn)[13]采用發(fā)射光譜的方法測(cè)量了孤立觸頭間的

圖4　磁測(cè)試方法和CCD測(cè)試方法的結(jié)果比較

弧柱截面的溫度分布。文獻(xiàn)[14]采用發(fā)射光譜的方法,通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)氣材料在電弧作用下產(chǎn)生的氫氣量進(jìn)行了定量測(cè)量,研究了器壁產(chǎn)氣對(duì)電弧冷卻的作用。文獻(xiàn)[15]利用吸收光譜測(cè)量了空氣開(kāi)關(guān)電弧等離子體中的銅、銀和鐵原子的濃度,并得到了電子溫度。文獻(xiàn)[16]應(yīng)用激光誘發(fā)熒光技術(shù)得到了電弧等離子體中的氫原子密度及電場(chǎng)強(qiáng)度分布。

可以看出,光譜技術(shù)作為一種先進(jìn)的測(cè)試手段,在人們探索和認(rèn)識(shí)開(kāi)關(guān)電弧現(xiàn)象的過(guò)程中必將發(fā)揮更大的作用。

　　如何進(jìn)一步更為直觀、準(zhǔn)確地描述電弧的形

態(tài),將是磁測(cè)試技術(shù)所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。

4　結(jié)　語(yǔ)

綜上所述,為了不斷深入認(rèn)識(shí)空氣開(kāi)關(guān)電弧這一復(fù)雜的物理現(xiàn)象,提高低壓電器產(chǎn)品的性能,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)空氣開(kāi)關(guān)電弧進(jìn)行了長(zhǎng)期、持續(xù)地實(shí)驗(yàn)研究,采用的測(cè)試技術(shù)主要有CCD和光纖陣列、光譜診斷技術(shù)及磁測(cè)試技術(shù),不斷地發(fā)現(xiàn)了其中的物理規(guī)律。

但是,在低壓空氣開(kāi)關(guān)電弧的實(shí)驗(yàn)研究方面,以下問(wèn)題尚需要進(jìn)一步探討:

(1)電弧與電極、柵片、產(chǎn)氣材料之間的相互作用過(guò)程是目前空氣開(kāi)關(guān)電弧中的一個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。主要是通過(guò)電弧的建模和仿真來(lái)了解其中的物理過(guò)程,然而,如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)一步認(rèn)

3　光譜測(cè)試技術(shù)磁測(cè)試技術(shù)

Brdys

[17～19]

等提出采用霍爾探針來(lái)測(cè)試空氣

開(kāi)關(guān)電弧的運(yùn)動(dòng),其基本原理是求解電磁場(chǎng)的逆問(wèn)—8—

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