文摘为揭示真空电弧的微观动态形成机理及其影响因素,利用气体动力学模型研究真空断路器触头间的电弧形成过程。采用的数学模型包括电子和正负离子漂移扩散方程、微观粒子的碰撞方程及电场的泊松方程。建立触头间距为10 mm,触头间电压分别为工频交流12 k V和400 V的真空断路器简化模型,通过仿真得到工频真空电弧形成过程和鞘层形成过程的电子密度、平均电子能量及碰撞能量损失分布等各项微观参数的时变规律,并计算电子迁移率、金属蒸气压力和初始电子密度对真空电弧形成过程的影响。仿真结果表明:粒子运动速度差异形成的鞘层是电弧形成的基础;高电压、强电场作用促使电子能量产生轴向集中;电子迁移率及金属蒸气压力影响电弧形成过程;而初始电子密度对真空电弧弧前导电通道形成过程的影响可忽略。
