金属液滴蒸发导致航空变频真空电弧弧后击穿的研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.02.004

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (2): 19-24.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.02.004

金属液滴蒸发导致航空变频真空电弧弧后击穿的研究

蒋原¹, 马立², 武建文³, 全威¹

1.工业过程知识自动化教育部重点实验室(北京科技大学自动化学院),北京 100083
2.北京航天石化技术装备工程有限公司, 北京 100176
3.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院, 北京 100083

收稿日期:2020-12-11 出版日期:2021-02-28 发布日期:2021-03-25
作者简介:蒋原(1985—),男,讲师,博士,研究方向为航空电器电弧理论及应用。|马立(1984—),男,高级工程师,主要从事航空航天特种电源研究。|武建文(1963—),男,教授,博士,研究方向为开关电弧理论及应用。
基金资助:
*国家自然科学基金项目(51677002);广东省基础与应用基础研究基金(2020A1515110725);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-TP-19-035A1)

Metal Droplet Evaporation in Post-Arc Breakdown Process of Aviation Variable Frequency Vacuum Arc

JIANG Yuan¹, MA Li², WU Jianwen³, QUAN Wei¹

1. Key Laboratory of Knowledge Automation for Industrial Processes of Ministry of Education, School of Automation and Electrical Engineering,Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083,China
2. Beijing Aerospace Petrochemical Technology & Equipment Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100176,China
3. School of Automation Science and Electrical Engineering,Beihang University,Beijing 100083,China

Received:2020-12-11 Online:2021-02-28 Published:2021-03-25

摘要/Abstract

摘要：

为进一步掌握航空变频真空电弧的弧后击穿机理,进行了实验与仿真研究。结果表明:中频真空电弧弧后击穿过程中灭弧室内存在大量的金属液滴,成为移动的金属蒸气来源。金属液滴的寿命为1.6~2.8 ms,尤其在蒸发前100 μs,金属蒸气对弧后介质的恢复产生影响,确定金属液滴寿命的因素有液滴半径、喷射运动速度和灭弧室尺寸。金属蒸气分布以液滴为中心向外递减,80%以上在10倍半径以内。弧后的金属蒸气降低了介质恢复强度,当加在触头上恢复电压大于临界值时将发生弧后击穿。

关键词: 真空电弧, 航空变频供电系统, 金属液滴, 蒸发

Abstract:

In order to understand the post-arc breakdown mechanism of the aviation variable frequency vacuum arc,the experimental and simulation research is carried out.The results show that there are a large number of metal droplets in the vacuum chamber during the post-arc breakdown process for the intermediate frequency vacuum arc.The droplets are moving sources of metal vapor and the life of the metal droplet is 1.6~2.8 ms.During this period,especially the first 100 μs of evaporation,the metal vapor will affect the recovery of the post-arc dielectric.The factors which determine the life of the metal droplet are the droplet radius,jet movement speed and the size of the vacuum chamber.The distribution of the vapor decreases gradually from the center of the droplet.More than 80% of the vapor is distributed within a radius of 10 times.The post-arc metal vapor reduces the recovery strength of the dielectric.When the recovery voltage applied to contact is greater than the critical value,post-arc breakdown will occur.

Key words: vacuum arc, aviation variable frequency power supply system, metal droplet, evaporation

中图分类号:

TM501.2

蒋原, 马立, 武建文, 全威. 金属液滴蒸发导致航空变频真空电弧弧后击穿的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(2): 19-24.

JIANG Yuan, MA Li, WU Jianwen, QUAN Wei. Metal Droplet Evaporation in Post-Arc Breakdown Process of Aviation Variable Frequency Vacuum Arc[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(2): 19-24.

图/表 10

图1

图2

图3

表1

表2

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参考文献 18

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f/Hz	β/(°)	v_av/(mm·ms^-1)	t/ms
360	13.24	10.86	2.84
500	13.40	19.04	1.62
600	24.30	19.44	1.69
680	10.99	15.43	1.94

成分	质量分数 /%	熔点 /K	熔点饱和蒸气压/Pa	液态时密度 /(g·cm^-3)
Cu	54.46	1 358	0.052	8.92
Cr	32.89	2 130	1 030	7.19
C	7.16	—	—	—
O	5.48	—	—	—
其他	0.01	—	—	—

金属液滴蒸发导致航空变频真空电弧弧后击穿的研究

Metal Droplet Evaporation in Post-Arc Breakdown Process of Aviation Variable Frequency Vacuum Arc

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