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Simulation Researches on Influence of Different Axial Magnetic Fields on Anode Activity in High-current Vacuum Arcs 被引量：8
1
作者 WANG Lijun JIA Shenli CHEN Bin ZHOU Xin YANG Dingge SHI Zongqian 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第13期I0018-I0018,201,共1页
纵向磁场对阳极活动的控制效果对于大电流真空电弧成功开断十分关键。采用建模仿真的方法，分析不同纵向磁场强度对阳极活动的影响。基于大电流真空电弧模型，仿真得到不同纵向磁场强度下输入阳极的能流密度分布，并以此作为阳极活动模... 纵向磁场对阳极活动的控制效果对于大电流真空电弧成功开断十分关键。采用建模仿真的方法，分析不同纵向磁场强度对阳极活动的影响。基于大电流真空电弧模型，仿真得到不同纵向磁场强度下输入阳极的能流密度分布，并以此作为阳极活动模型的边界条件，得到不同磁场强度下的阳极熔化、蒸发情况。仿真结果表明：对于工频电流（50Hz）电弧，阳极温度的最大值出现7ms时刻附近；随着纵向磁场的增大，阳极表面温度、饱和蒸汽压、阳极蒸汽流量都相应减小；随着纵向磁场的增大，熔化半径增大，但是熔化深度减小，改善了阳极的烧蚀情况。 展开更多
关键词 大电流真空电弧 阳极活性 轴向磁场 仿真方法 磁场控制 高电流
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短脉冲高产额中子发生器驱动电源研制
2
作者 董攀 王韬 +3 位作者 李杰 刘平 何佳龙 叶龙建 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第3期13-17,共5页
真空弧中子发生器是一种短脉冲高产额的中子源,被广泛应用在石油测井、元素活化分析等领域。真空弧中子发生器的典型特点是放电弧流大、脉宽短,为此研制了一套大电流的真空弧放电及其引出电源,包含触发模块、主弧模块和引出模块等。触... 真空弧中子发生器是一种短脉冲高产额的中子源,被广泛应用在石油测井、元素活化分析等领域。真空弧中子发生器的典型特点是放电弧流大、脉宽短,为此研制了一套大电流的真空弧放电及其引出电源,包含触发模块、主弧模块和引出模块等。触发模块为LRC放电,输出电压峰值大于5kV。主弧模块采用LRCD半周期放电方式产生主弧电流,电流峰值大于600A,半高宽大于0.5μs。引出模块使用多倍压整流电路,将交流高压整流成所需的高压直流,输出电压峰值大于120kV,负载电流大于2A。根据设计方案建立了仿真模型,仿真结果表明该电源能很好地输出设定的电参数。最后制备了一套大电流真空弧放电及引出电源,测试结果表明该电源输出参数和设计值一致,可用来作为真空弧中子发生器驱动电源。 展开更多
关键词 真空弧放电 大电流 LRC脉冲放电 LRCD放电 倍压电路
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非晶四面体碳膜对2Cr3WMoV合金钢表面耐磨性能的影响
3
作者 李远洁 赵玉清 +1 位作者 王炎武 董乃强 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页
为提高2Cr3WMoV合金钢的表面摩擦性能,利用磁控溅射沉积技术与过滤阴极真空电弧技术分别在未经过渗碳和渗碳热处理后的2Cr3WMoV合金结构钢试样表面制备TiN过渡层及非晶四面体碳的多层结构复合膜。采用球-盘摩擦磨损试验仪、三维形貌仪... 为提高2Cr3WMoV合金钢的表面摩擦性能,利用磁控溅射沉积技术与过滤阴极真空电弧技术分别在未经过渗碳和渗碳热处理后的2Cr3WMoV合金结构钢试样表面制备TiN过渡层及非晶四面体碳的多层结构复合膜。采用球-盘摩擦磨损试验仪、三维形貌仪、表面磨痕测量仪等对比分析不同合金结构钢试样镀膜前后的摩擦磨损性能。结果表明:渗碳热处理工艺对2Cr3WMoV合金钢制备非晶四面体碳基多层复合膜后试样的摩擦磨损性能影响较大,在渗碳2Cr3WMoV试样表面制备多层复合膜结构后,表面摩擦因数由0.54降低到0.077,磨损率由3.03×10^(-9)cm^(3)/(N·m)降低到9.44×10^(-10)cm^(3)/(N·m)。由于表面渗碳及抛光工艺提升了合金试样的表面硬度,并降低表面粗糙度,从而使该试样制备非晶四面体碳基复合膜后具有最为优异的摩擦磨损性能及膜层与基体的结合强度。 展开更多
关键词 非晶四面体碳膜 合金结构钢 表面渗碳处理 摩擦磨损性能 磁过滤阴极真空电弧
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开距对纵向磁场下真空电弧特性影响的三维建模仿真研究 被引量：2
4
作者 苏海博 王勇 +3 位作者 刘俊翔 顾乐 王立军 王翔宇 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期423-437,共15页
在高电压等级真空灭弧室中,对大开距真空电弧的有效控制是提高真空开关开断性能的关键,因此,有必要对开距变化条件下的大电流真空电弧等离子体特性和空间磁场变化的物理过程进行研究。该文基于大电流真空电弧三维稳态模型,对四槽杯状纵... 在高电压等级真空灭弧室中,对大开距真空电弧的有效控制是提高真空开关开断性能的关键,因此,有必要对开距变化条件下的大电流真空电弧等离子体特性和空间磁场变化的物理过程进行研究。该文基于大电流真空电弧三维稳态模型,对四槽杯状纵磁触头和六槽杯状纵磁触头在不同开距下的空间磁场分布以及真空电弧三维特性进行了仿真对比研究。仿真结果表明,随着开距的增大,纵向磁场逐渐减小,径向磁场逐渐增大。同时,当开距增大时,轴向电流密度在阳极侧收缩加剧,进而使阳极侧附近的电子温度和注入阳极能流密度相应增大,这将造成阳极中心局部过热,对真空电弧的有效开断带来不利影响。此外,通过仿真对比分析,能够为高电压等级真空灭弧室内触头的优化设计提供理论参考。仿真得到的离子数密度分布与实验电弧照片中的弧柱形态较相符。 展开更多
关键词 真空电弧 开距 触头结构 纵向磁场 仿真研究
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不同旋转投入时刻真空电弧开断性能的研究
5
作者 姜斌 付思 +1 位作者 李争博 曹云东 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第2期154-163,共10页
真空断路器在开断过程中,触头之间的电弧形态会发生改变。不同电弧形态的演变过程决定了断路器的开断性能,探究电弧在不同阶段的形态特性并分析影响因素,加快限制型电弧向扩散型电弧转变,有助于提高真空断路器的快速灭弧能力。课题组提... 真空断路器在开断过程中,触头之间的电弧形态会发生改变。不同电弧形态的演变过程决定了断路器的开断性能,探究电弧在不同阶段的形态特性并分析影响因素,加快限制型电弧向扩散型电弧转变,有助于提高真空断路器的快速灭弧能力。课题组提出一种在断路器直拉过程中使阴极旋转的开断方式,发现电极旋转会导致弧根移动,进而影响了电弧在整个燃烧过程中的形态变化。文章基于电极旋转开断方式,在电弧燃烧的不同阶段投入电极旋转分断,研究直拉分断过程中旋转分断的投入时刻对电弧燃烧特性的影响,根据图像处理分析,加入仿真验证实验得到结论:在直拉分断过程中,添加旋转分断有利于电弧熄灭,实验和仿真证明在直拉分断中伴随旋转分断更有利于电弧能量的逸散,加速电弧的熄灭。 展开更多
关键词 真空电弧 旋转开断 图像处理 电弧特性
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结构参数对真空触发开关输出脉冲电流上升率的影响研究
6
作者 柏昕澎 陈占清 +4 位作者 吝伶艳 郭烘瑛 康爱亮 雷志鹏 廖敏夫 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第3期180-188,共9页
为提升真空触发开关的放电功率,满足脉冲功率系统对大功率开关器件的需求,文章对影响真空触发开关(Triggered vacuum switch,TVS)输出脉冲电流上升率的相关结构参数进行研究。首先结合理论计算,明确结构电感与电弧电阻变化对TVS电流上... 为提升真空触发开关的放电功率,满足脉冲功率系统对大功率开关器件的需求,文章对影响真空触发开关(Triggered vacuum switch,TVS)输出脉冲电流上升率的相关结构参数进行研究。首先结合理论计算,明确结构电感与电弧电阻变化对TVS电流上升率的影响。随后基于可拆真空腔体搭建TVS放电试验平台,对比并分析电极结构、工作电压及电极间距等参数对开关输出电流上升率的影响。结果表明,TVS内电极直径、导电杆尺寸、电极材料等参数的变化会导致结构电感或电弧电阻的变化,影响其输出脉冲电流的上升率。采用平板电极时,TVS输出的电流上升率要高于纵磁杯状电极。工作电压的升高和电极间距的减小可使TVS输出更为陡峭的脉冲电流,间距10 mm的TVS样机可在10 kV电压下输出上升率1.91×10^(9) A/s的电流。建议研制用于高功率系统的真空开关时,合理设计其电极间距、结构等参数以提高开关输出电流的上升率。 展开更多
关键词 真空触发开关 电流上升率 电极结构 电弧等离子体 电弧扩散
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基于视觉追踪技术的中频真空电弧弧后特性研究
7
作者 蒋原 马速良 +4 位作者 武雨田 何安景昇 李擎 武建文 夏尚文 《电工技术学报》 北大核心 2025年第13期4138-4147,共10页
为更全面地掌握中频真空电弧的弧后特性,该文采用目标检测及交并比跟踪等视觉追踪技术分析电弧图像,三维重构了弧后金属液滴的喷溅轨迹,并基于此求解了电弧内部的空间压力梯度。实验及理论分析结果表明:当中频真空电弧发生弧后击穿时,... 为更全面地掌握中频真空电弧的弧后特性,该文采用目标检测及交并比跟踪等视觉追踪技术分析电弧图像,三维重构了弧后金属液滴的喷溅轨迹,并基于此求解了电弧内部的空间压力梯度。实验及理论分析结果表明:当中频真空电弧发生弧后击穿时,电弧电压发生频率为50 kHz的高频振荡,弧后期间在双视角电弧图像中均观察到了大量的金属液滴喷溅。在考虑将电弧压力梯度作为金属液滴喷溅的驱动力的情况下,灭弧室内的压力梯度可达到1.2MPa/mm。三个方向的加速度均达到10^(5)m/s^(2)数量级,喷溅速度为10m/s数量级,从触头边缘喷溅至灭弧室玻璃内壁的时间尺度为ms级。金属液滴表面的Cu蒸气密度为2.2×10^(19)m^(-3),在喷溅过程中,金属液滴持续蒸发,液滴表面Cu的质量分数从65%下降到10%,大量Cu蒸气进入灭弧室,减弱弧后介质恢复强度。 展开更多
关键词 中频真空电弧 弧后特性 金属液滴 多目标跟踪 电弧压力
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真空电弧中不同倾斜角度的阴极射流下阴极斑点弧坑形成和发展的建模仿真
8
作者 张润铭 王立军 +2 位作者 王聪 高荷笑 刘心怡 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期438-449,I0047,共13页
在真空电弧中,当存在复合磁场或特殊电极结构时,其阴极射流通常会发生倾斜。通过仿真分析此种情况下阴极斑点的形成和发展过程,有助于了解倾斜阴极射流下阴极烧蚀的机理。为此建立三维不对称模型来研究真空电弧中不同倾斜角度的阴极射... 在真空电弧中,当存在复合磁场或特殊电极结构时,其阴极射流通常会发生倾斜。通过仿真分析此种情况下阴极斑点的形成和发展过程,有助于了解倾斜阴极射流下阴极烧蚀的机理。为此建立三维不对称模型来研究真空电弧中不同倾斜角度的阴极射流下阴极斑点的形成和发展过程。该模型包括质量、动量、传热(能量)、电流连续性和电势方程,采用能流密度、压力和电流值作为外加参数。仿真结果比较了不同倾斜角度的阴极射流下阴极斑点弧坑的烧蚀形貌、阴极温度、液态金属速度以及阴极内部电流密度。研究结果表明,倾斜的阴极射流会使得阴极表面出现椭圆形状的弧坑形貌,并且当阴极射流与电极之间的夹角α越小时,椭圆弧坑的长轴越长。当α为30°时,液态金属液滴会首先更多地出现在与能量流入方向相反的方向上,随着电极的熔化,弧坑表面会形成一个“屏障”,阻碍了液态金属液滴的产生,随后液态金属液滴会更多地出现在能量流入的方向。α越小,能流通量与阴极金属之间的接触面积越大,这也使得阴极温度和液态金属速度的最大值都越大。仿真结果与其他研究人员的实验结果相符。 展开更多
关键词 阴极斑点 倾斜阴极射流 弧坑烧蚀形貌 真空电弧 建模仿真
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一款真空弧离子源超短脉冲测井中子发生器研制
9
作者 龚佳伟 王世鹏 +3 位作者 郁杰 沈小龙 王亮 李刚 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第6期869-876,共8页
研制了一种基于触发型真空弧离子源的超短脉冲中子发生器。通过设计优化阴极和触发电极结构,提高了离子源的放电可靠性和稳定性,实现了中子管的稳定脉冲触发。经过高压脉冲电源电路优化,提高了驱动效率,改善了开关性能。采用新型整体固... 研制了一种基于触发型真空弧离子源的超短脉冲中子发生器。通过设计优化阴极和触发电极结构,提高了离子源的放电可靠性和稳定性,实现了中子管的稳定脉冲触发。经过高压脉冲电源电路优化,提高了驱动效率,改善了开关性能。采用新型整体固化绝缘技术优化了封装结构,确保设备在深地层随钻测井的极端环境下稳定运行。最终设备样机外径28 mm,脉冲宽度1μs,单脉冲中子产量5×10^(6)n/pulse,总中子产额为1×10^(8)n/s。该中子发生器具备较高的安全性和适应性,可替代国外同类设备,可用于随钻中子孔隙度测井,并可扩展应用于反应堆测量、超短脉冲中子实验和爆炸物检测等领域。 展开更多
关键词 中子发生器 真空弧离子源 脉冲中子 抗振绝缘
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TiZrV-(Ta)中熵合金组织及性能研究
10
作者 潘涛 李茜茹 +3 位作者 张利 李晓峰 王建宏 付建平 《精密成形工程》 北大核心 2025年第5期95-101,共7页
目的 制备高性能TiZrV基中熵合金,探究Ta微合金化对TiZrV中熵合金组织演变和力学性能的影响。方法 通过真空电弧熔炼法制备了TiZrV和TiZrVTa0.1中熵合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、万能力学性能测试机... 目的 制备高性能TiZrV基中熵合金,探究Ta微合金化对TiZrV中熵合金组织演变和力学性能的影响。方法 通过真空电弧熔炼法制备了TiZrV和TiZrVTa0.1中熵合金,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、万能力学性能测试机等手段分析了Ta元素对TiZrV中熵合金微观组织、相结构和力学性能的影响。结果 TiZrV和TiZrVTa0.1中熵合金均呈现出枝晶组织。TiZrV合金基体中均匀、疏散分布着条粒状第二相;添加Ta元素后,合金的枝晶更密集,第二相也更加细小弥散,整体表现为相间不规则排布的条状和花纹状。相比于TiZrV合金,TiZrVTa0.1中熵合金具有更高的强度和塑性,抗压强度提高了28%,达到(1 160±10.6)MPa,抗拉强度提高了40%,达到(752±5.4)MPa,断裂延伸率从(7.6±0.13)%上升至(10.1±0.28)%,硬度最高达到326.1HV0.2。拉伸断口分析表明,添加Ta元素后,合金韧窝数量增加并且深度不断加深,促进了材料从脆性断裂向韧性断裂转变,塑性得到改善,实现了较好的强韧性配合。结论 力学性能的提高主要归结于Ta原子的固溶强化、第二相的强化作用和微观结构的改变。 展开更多
关键词 中熵合金 真空电弧熔炼法 微观组织 相结构 力学性能
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混合靶材对激光触发真空开关导通过程的影响分析
11
作者 郭烘瑛 陈占清 +4 位作者 许春雨 柏昕澎 康爱亮 廖敏夫 雷志鹏 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第4期285-292,共8页
激光触发真空开关(LTVS)内电弧的发展扩散决定了开关的触发时延、放电功率、高频开断能力等多个关键性能。文章基于可拆卸真空腔体建立试验平台,结合电弧图像,对LTVS内脉冲真空电弧扩散的动态过程进行研究。分析了Ti+KCl混合材料对LTVS... 激光触发真空开关(LTVS)内电弧的发展扩散决定了开关的触发时延、放电功率、高频开断能力等多个关键性能。文章基于可拆卸真空腔体建立试验平台,结合电弧图像,对LTVS内脉冲真空电弧扩散的动态过程进行研究。分析了Ti+KCl混合材料对LTVS触发时延和电流开断能力的影响。结合电弧磁流体动力学(MHD)仿真,研究了燃弧期间真空电弧等离子体的发展过程和时空分布特性。结果表明,激光加热触发材料使之蒸发并电离产生大量初始等离子体,在材料表面建立起始放电通道,使LTVS快速触发。受电弧热烧蚀作用,燃弧阶段触发材料仍是强等离子体源,影响真空电弧扩散和间隙的放电过程。此外,触发材料在电弧熄灭阶段受热释出的材料微粒会在一定程度上影响LTVS的电流开断能力。建议根据LTVS的实际应用需求合理设计其触发材料,以改善相关性能参数。 展开更多
关键词 激光触发真空开关 触发材料 开关性能 电弧图像 MHD仿真
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卍字型触头和外线圈的横向复合磁场中真空电弧受力特性研究
12
作者 王昊晴 刘宁 +3 位作者 王东宇 项彬 杜慧鑫 刘志远 《高压电器》 北大核心 2025年第9期58-64,共7页
直流组合电器可以将短路故障电流由真空横磁转移开关转移至并联断路器或熔断器上完成开断,在直流配电网中具有应用潜力。为了得到适用于直流组合电器的真空开关触头设计,文中研究了外施横向磁场下真空电弧在卍字型横向磁场触头上稳定阶... 直流组合电器可以将短路故障电流由真空横磁转移开关转移至并联断路器或熔断器上完成开断,在直流配电网中具有应用潜力。为了得到适用于直流组合电器的真空开关触头设计,文中研究了外施横向磁场下真空电弧在卍字型横向磁场触头上稳定阶段的弧隙中磁场分布和电弧受力规律。基于有限元仿真方法,结果显示卍字型横磁触头与外施磁场叠加后将改变电弧附近磁场分布特性,当电弧处于卍字型触头上的某些位置时,其受力特性不利于电弧快速向触头边缘运动。而电弧在越过卍字型触头开槽时受力变化可能使电弧运动偏转,延长电弧的稳定阶段时间。测试了卍字型和平板触头向并联熔断器的电流转移时间,得到卍字型横磁触头较平板触头平均电流转移时间长0.3 ms,与仿真结论一致。 展开更多
关键词 直流组合电器 外施横向磁场 横向磁场触头 真空电弧
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横磁触头间弧根运动及阳极动态行为研究
13
作者 姜雨孜 修士新 +2 位作者 林杏宇 安珉昊 王嘉欣 《高电压技术》 北大核心 2025年第2期708-717,共10页
真空断路器在推动能源清洁低碳转型中发挥着重要作用,横向磁场技术作为一种磁控开断的关键手段,可以有效改善和控制真空电弧行为、减轻触头烧蚀。当前横磁触头间真空电弧与阳极之间的相互作用机制尚不明确,且实验难以全面观察到电弧与... 真空断路器在推动能源清洁低碳转型中发挥着重要作用,横向磁场技术作为一种磁控开断的关键手段,可以有效改善和控制真空电弧行为、减轻触头烧蚀。当前横磁触头间真空电弧与阳极之间的相互作用机制尚不明确,且实验难以全面观察到电弧与阳极之间的演变过程。因此,建立了一个横磁触头间弧根运动及阳极动态行为二维瞬态仿真模型,实现了对真空电弧-阳极表面的界面追踪。通过仿真分析,揭示了横向磁场作用下弧根运动与阳极区熔池热过程相互影响的规律性特征,进一步讨论了蒸发效应、触头材料特性以及热流密度变化带来的具体影响。研究发现,阳极表面温度的整体上升将加速弧根的运动,同时弧根的运动行为又会影响阳极的温度和熔化状态的分布。当输入到阳极的热流密度增加到一定水平时,虽然弧根的移动速度有所增加,但由于冷却时间不足,烧蚀程度仍会加剧。该模型的建立解析了横磁触头间电弧与阳极之间的相互作用机制,对于触头材料选择和结构设计及进一步优化真空断路器性能具有一定意义。 展开更多
关键词 真空断路器 阳极熔池 横磁触头 真空电弧 弧根运动
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乙炔流量对四面体含氢非晶碳薄膜结构、机械特性和大气摩擦学性能的影响
14
作者 历健 郝宏 +5 位作者 周志勇 汪科良 郑玉刚 赵蒙 周晖 张凯锋 《材料导报》 北大核心 2025年第15期34-41,共8页
采用脉冲激光诱导阴极真空电弧(PLICVA)技术在乙炔气氛中制备四面体含氢非晶碳(ta-C:H)薄膜,通过调控乙炔流量(0~40 sccm)研究其对薄膜微观结构、机械特性及大气摩擦学性能的影响。结果表明,随着乙炔流量的增加,薄膜表面大颗粒密度显著... 采用脉冲激光诱导阴极真空电弧(PLICVA)技术在乙炔气氛中制备四面体含氢非晶碳(ta-C:H)薄膜,通过调控乙炔流量(0~40 sccm)研究其对薄膜微观结构、机械特性及大气摩擦学性能的影响。结果表明,随着乙炔流量的增加,薄膜表面大颗粒密度显著降低,表面质量得到有效改善;薄膜中sp^(3)C杂化键含量呈梯度递减趋势;纳米硬度从不含乙炔的ta-C薄膜的57.95 GPa下降至乙炔流量40 sccm下沉积的ta-C:H薄膜的44.71 GPa。随着乙炔流量的增加,膜基结合强度呈先增后减的非线性变化;薄膜摩擦系数逐渐降低,磨损率逐渐升高。5 N载荷下,不含乙炔的ta-C薄膜表现出0.156的摩擦系数和3.22×10^(-16)m^(3)·N^(-1)·m^(-1)的低磨损率;乙炔流量40 sccm下沉积的ta-C:H薄膜的摩擦系数降至0.128,但磨损率升至7.92×10^(-16)m^(3)·N^(-1)·m^(-1)。机理分析表明,引入氢后薄膜表面悬键钝化作用增强,在摩擦磨损过程中形成转移膜,滑行界面石墨化产生协同润滑作用,使摩擦系数逐渐减小。本工作可为优化ta-C:H薄膜提供实验依据和理论支撑。 展开更多
关键词 四面体含氢非晶碳(ta-C:H) 脉冲激光诱导阴极真空电弧(PLICVA) 乙炔流量 微观结构 机械特性 大气摩擦学性能
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三维瞬态大电流真空电弧多物理场开断特性仿真与实验
15
作者 赵一鉴 李金金 +2 位作者 丁庚鑫 库照宇 董华军 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期173-182,共10页
针对真空断路器(VCB)开断高电压等级电流时,真空电弧等离子体随触头分断呈现空间动态非对称性,传统二维稳态模型无法描述其动态特性的问题,在双温磁流体动力学模型基础上,考虑电流及触头分断动态过程,搭建三维真空电弧等离子体多物理场... 针对真空断路器(VCB)开断高电压等级电流时,真空电弧等离子体随触头分断呈现空间动态非对称性,传统二维稳态模型无法描述其动态特性的问题,在双温磁流体动力学模型基础上,考虑电流及触头分断动态过程,搭建三维真空电弧等离子体多物理场瞬态模型,联立电磁场、温度场(电子/离子)、流场及能量传递方程,引入动边界条件与瞬态电流参数,实现电弧开断全过程的瞬态特性动态模拟。仿真结果表明:阳极表面等离子体速度、离子温度和电子温度最高,阴极等离子体密度和压力最大。各物理量在触头开距中心处发生转折。触头开距决定物理场参数的分布位置,开断电流影响物理场参数值。对比采集图像,仿真得到的离子数密度分布与实验中电弧形态较吻合。研究可为高电压等级真空电弧物性参数诊断提供理论参考。 展开更多
关键词 真空电弧 开断过程 三维瞬态 多物理场耦合 仿真分析
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TB6钛合金铸锭Fe偏析研究
16
作者 王建磊 沙爱学 +2 位作者 郝孟一 颜孟奇 肖明昊 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期109-112,119,共5页
采用X射线荧光光谱分析(XRF)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法,对真空自耗电弧熔炼的TB6铸锭的凝固组织和Fe偏析行为进行分析和研究。结果表明,铸锭柱状晶区Fe含量较均匀,等轴晶区晶粒尺寸范围在(5~10)mm×(5~10)mm,Fe元素含量... 采用X射线荧光光谱分析(XRF)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法,对真空自耗电弧熔炼的TB6铸锭的凝固组织和Fe偏析行为进行分析和研究。结果表明,铸锭柱状晶区Fe含量较均匀,等轴晶区晶粒尺寸范围在(5~10)mm×(5~10)mm,Fe元素含量在1.8wt%~2.5wt%,更易发生偏析。测得TB6中Fe偏析系数为0.38,其枝晶偏析现象明显,枝晶干中心含量较低,二次分枝含量较高,枝晶间富集Fe含量最高达到2.85wt%。Fe元素在铸锭中具有显著的径向负梯度,中心含量高,边缘含量低。熔炼前期电流大,熔池深,以及比重偏析现象,导致Fe元素纵向分布为底部高,头部低。 展开更多
关键词 真空自耗电弧熔炼 TB6 FE 偏析
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直流横磁真空灭弧室电弧运动特性影响因素分析
17
作者 刘晓明 赵媛媛 +1 位作者 陈海 闻福岳 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第3期197-204,共8页
在故障开断过程中,横磁真空灭弧室内部的金属蒸气电弧等离子体受横向磁场的作用沿触头表面高速运动,电弧动态演化行为直接影响真空断路器的开断性能。文章结合断路器机构运动特性曲线,建立12 kV/1250 A/25 kA真空灭弧室横磁触头系统三... 在故障开断过程中,横磁真空灭弧室内部的金属蒸气电弧等离子体受横向磁场的作用沿触头表面高速运动,电弧动态演化行为直接影响真空断路器的开断性能。文章结合断路器机构运动特性曲线,建立12 kV/1250 A/25 kA真空灭弧室横磁触头系统三维磁场有限元模型,研究伴随开断进程极间磁场和电弧所受磁吹力变化规律,并探究机构运动特性对开断性能的影响。研究结果表明,提高机构速度特性可以增大电弧弧根在触头表面的旋转速度,但同时会减弱极间磁场。此外,通过仿真分析触头结构参数对电弧作用力的影响,发现将槽隙起点向触头外侧移动或减小槽隙宽度均有利于电弧跨越槽隙,减小电弧在触头表面的停滞时间,有利于提高断路器的开断能力。 展开更多
关键词 真空断路器 真空电弧等离子体 横向磁场 操作机构
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真空灭弧室钎焊温度场仿真分析
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作者 李小钊 赵芳帅 +4 位作者 柴娜 郭润韬 谷凤娟 周许升 裴夤崟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期109-118,共10页
目的通过对真空灭弧室真空钎焊温度场进行计算研究,获取温度场分布、温度差和保温时间的相关数据,以指导灭弧室钎焊工艺。方法使用COMSOL Multiphysics多场耦合有限元分析软件,构建灭弧室真空钎焊传热模型,根据工件实测温度,对仿真结果... 目的通过对真空灭弧室真空钎焊温度场进行计算研究,获取温度场分布、温度差和保温时间的相关数据,以指导灭弧室钎焊工艺。方法使用COMSOL Multiphysics多场耦合有限元分析软件,构建灭弧室真空钎焊传热模型,根据工件实测温度,对仿真结果进行校核,并研究升温速度、装炉量和加热带对温度场均匀性和钎焊保温时间的影响规律。结果灭弧室真空钎焊全工艺过程温度场仿真的平均误差低于2%,模型准确度高。随着升温速率的增加,工件最大温度差显著上升,保温时间先增加后几乎不变;在批量生产条件下,当升温速率为5℃/min时,温度场均匀性最佳,同时所需保温时间较短;灭弧室钎焊温度场均匀性随着装炉量的增加而显著下降,所需保温时间呈线性增长趋势。通过增加中间加热带,灭弧室批量钎焊时温差可降低16%,保温时间可缩短50%。结论建立了准确可靠的真空灭弧室真空钎焊温度场模型,利用该模型计算得到了适于批量生产的升温速率,经计算验证,增加中间加热带可以有效提高温度场均匀性和缩短保温时间,温度场优化效果显著。 展开更多
关键词 真空灭弧室 真空钎焊 温度场 有限元仿真 升温速率 保温时间
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铜添加量对GCr15钢组织和耐腐蚀性能的影响
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作者 楚玉敏 姜凤阳 +4 位作者 思芳 董利军 史迎建 刘江南 王俊勃 《机械工程材料》 北大核心 2025年第1期71-75,共5页
采用真空电弧炉重熔GCr15钢并添加质量分数分别为0,0.036%,0.070%,0.110%的铜元素,研究了铜添加量对显微组织、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:铜元素的添加促进了奥氏体向马氏体的转变,随着铜添加量增加,马氏体组织变多变细小,铜元... 采用真空电弧炉重熔GCr15钢并添加质量分数分别为0,0.036%,0.070%,0.110%的铜元素,研究了铜添加量对显微组织、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:铜元素的添加促进了奥氏体向马氏体的转变,随着铜添加量增加,马氏体组织变多变细小,铜元素偏聚程度增加,钢的硬度增大;铜添加量为0.036%时,自腐蚀电位最大,腐蚀倾向最小,点蚀坑最小;当铜添加量为0.110%时,自腐蚀电流密度最小,腐蚀速率最慢,点蚀面积最小。 展开更多
关键词 真空电弧熔炼 重熔 铜 硬度 GCR15钢 耐腐蚀性能
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钛合金表面黑皮与铸锭成分关系分析
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作者 侯林涛 韩彤 +3 位作者 刘娣 白钰 张利军 董龙龙 《热加工工艺》 北大核心 2025年第5期134-138,共5页
通过向海绵钛中添加钛合金表面黑皮制备自耗电极,经真空自耗电弧熔炼(VAR)一次获得φ140 mm的铸锭。采用ICP光谱仪、氧氢碳硫分析仪、扫描电镜、拉伸试验机等检测设备对钛合金表面黑皮、铸锭头尾的化学成分,以及铸锭的显微组织和室温力... 通过向海绵钛中添加钛合金表面黑皮制备自耗电极,经真空自耗电弧熔炼(VAR)一次获得φ140 mm的铸锭。采用ICP光谱仪、氧氢碳硫分析仪、扫描电镜、拉伸试验机等检测设备对钛合金表面黑皮、铸锭头尾的化学成分,以及铸锭的显微组织和室温力学性能进行检测分析,研究添加钛合金表面黑皮与铸锭化学成分的定性关系。结果表明:钛合金铸锭表面黑皮中O元素含量均值高达10.84%,未添加黑皮的Ti铸锭氧含量为0.069%~0.071%,符合VAR增氧规律;添加黑皮后熔炼的Ti铸锭氧元素含量为0.20%~0.21%,是未加黑皮铸锭氧含量的2.8~3.2倍,Ti铸锭化学成分布均匀,低倍组织检查时未发现夹杂等冶金缺陷,其室温平均抗拉强度为530 MPa,屈服强度为497 MPa,断后伸长率为14%,强塑性匹配基本上与工业纯钛力学性能相当。 展开更多
关键词 铸锭 表面黑皮 真空自耗电弧熔炼 化学成分 低倍组织
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