真空电弧

摘要： 真空电弧的特性直接受到从阴极斑点喷射出的等离子体射流的影响,对等离子体射流进行数值仿真有助于我们深入了解真空电弧的内部物理机制.然而,磁流体动力学和粒子云网格仿真方法受限于计算精度和计算效率的原因,无法有效地应用于真空电弧等离子体射流仿真模拟.本文开发了一套三维等离子体混合模拟算法,并在此基础上建立了真空电弧单阴极斑点射流仿真模型,模型中将离子作宏粒子考虑,而电子作无质量流体处理,仿真计算了自生电磁场与外施纵向磁场作用下等离子体的分布运动状态.仿真结果表明,单个阴极斑点情况下真空等离子体射流在离开阴极斑点后扩散至极板间,其整体几何形状为圆锥形,离子密度从阴极到阳极快速下降.外施纵向磁场会压缩等离子体,使得等离子体射流径向的扩散减少并且轴线上的离子密度升高.随着外施纵向磁场的增大,其对等离子体射流的压缩效应增强,表现为等离子体射流的扩散角度逐渐减小.此外,外施纵向磁场对等离子体射流的影响也受到电弧电流大小的影响,压缩效应随电弧电流的增加而逐渐减弱.

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.

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100μs,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。

摘要： 简要介绍了新发布的黑色冶金行业标准YB/T 4782-2019《真空自耗炉结晶器》编制情况,重点介绍了标准的主要技术指标的变化,对企业执行标准具有指导意义。

摘要： 真空电弧开断过程中,大量粒子流以较高的轰击速度向阳极流动,引起阳极表面电流密度集中,造成阳极发热。建立触头旋转方式下真空燃弧过程中阳极烧蚀模型,研究真空电弧对于阳极表面的变形、烧蚀、剩余体积以及相应的温度分布的变化,对比触头不旋转与触头旋转条件下温度分布和烧蚀剩余体积。结果表明,触头旋转情况下燃弧过程中,阳极表面最高温度较低,烧蚀剩余体积大;旋转速度越大,真空电弧对阳极的烧蚀作用越轻。

摘要： 真空断路器开断过程中弧后残余等离子体是表征其开断性能的重要参量.基于探针电子饱和区域工作原理,提出了一种真空电弧弧后残余等离子体电子密度测量方法,分析了其结构和工作原理.设计了探针诊断系统的探针结构和控制系统,基于可拆卸真空腔体进行了残余等离子体电子密度的单探针测量实验,采用高速相机观测电弧发展演变过程,研究了电流大小、触头结构等参数对残余等离子体衰减过程的影响.通过前人其他诊断方法对比验证了该测量方法的有效性,为后续真空断路器弧后微观特性研究提供了一种低成本、有效的诊断方法.

摘要： 真空断路器的开断容量限制其在高压大电流开断领域的应用,获取燃弧过程中的等离子体参数对于提高真空断路器的开断容量至关重要.利用发射光谱法对真空电弧内的等离子体参数进行了诊断,研究了在不同电流幅值条件下真空电弧内电子温度、电子密度、谱线强度的轴向分布规律,结合真空电弧高速图片对真空电弧内不同粒子的扩散过程与弧柱直径之间的关系进行了分析.得到的电子温度在8000～10000?K量级,电子密度在1019～1020?m?3量级,电子温度与电子密度从阴极向阳极逐渐下降,同时铜原子谱线强度主要集中在两极而一价铜离子谱线强度由阴极向阳极逐渐升高.铜原子谱线强度的径向分布呈现类平顶波分布、一价铜离子谱线强度的径向分布呈现类高斯分布的特点,且铜原子的谱线范围略大于弧柱直径,一价铜离子的谱线范围略小于弧柱直径,两种粒子的扩散速度存在差异.

摘要： 对真空灭弧室中阳极触头的三维几何模型进行建模与分析,为了讨论电极旋转对真空电弧及阳极热过程的影响,建立了数学模型来模拟阳极表面熔化、蒸发时的相变过程,采用多孔介质描述方法以便于对固-液混合区域进行处理.由热过程的数值模拟可知,旋转电极表面温度、熔池面积以及熔池深度与热过程的时间呈正相关;电极转速越快,则阳极表面最高温度以及阳极表面熔池面积越小,阳极表面温度分布更加均匀,以此仿真模型为评估断路器的开断容量提供理论依据.

摘要： 真空电弧开断过程中,大量粒子流以较高的轰击速度向阳极流动,引起阳极表面电流密度集中,造成阳极发热.建立触头旋转方式下真空燃弧过程中阳极烧蚀模型,研究真空电弧对于阳极表面的变形、烧蚀、剩余体积以及相应的温度分布的变化,对比触头不旋转与触头旋转条件下温度分布和烧蚀剩余体积.结果表明,触头旋转情况下燃弧过程中,阳极表面最高温度较低,烧蚀剩余体积大;旋转速度越大,真空电弧对阳极的烧蚀作用越轻.

摘要： 文章对真空触发开关近年来部分研究进展,包括初始等离子体特性及机理、真空触发开关触发回路、真空电弧放电和PIC/MCC的基本原理相关内容进行分析研究,从而为以后的对应研究提供重要的参考.

摘要： 真空断路器是一种广泛应用于中压电力系统的电力设备.为了可靠切除系统短路电流,往往需要在故障电流的开断过程中通过磁场控制技术保证真空电弧处于特定模式下.为此在真空断路器中引入纵向磁场触头和横向磁场触头.最近研究发现横向磁场触头在开断直流负载时能够加速电流零后金属蒸气的扩散,因而受到了研究者的重视.然而横向磁场触头下的电弧往往处于高速运动的不稳定状态,无法通过高速相机从单一方向获取电弧的完整信息,需要引入一种新的诊断方法来获得电弧的完整三维形态信息.本文提出了滤波反投影代数重建联合三维重构算法对电弧的分布进行三维重构,这种算法相比于代数重建法其重构精度更高,收敛速度也更快,并且使用一种多角度成像装置拍摄了真空电弧在横向磁场驱动下的二维灰度图像信息,使用联合算法将所拍摄的灰度图像信息进行三维重构,获得了横向磁场驱动下真空电弧的三维形态,并对三维电弧形态进行分析,获得了真空电弧在横向磁场驱动下运动和形态的变化规律.

摘要： 主要研究旋转横向磁场条件下真空电弧的直流开断特性,具体包括旋转横向磁场强度和磁场旋转频率对真空电弧直流开断能力的影响.提出了一种旋转横向磁场(TMF)作用下采用真空开关开断直流电流的方法.在实验中,主回路直流电压范围为0～520V,直流电流范围为0～520A,横向磁场峰值强度范围为0～50mT,横向磁场的旋转频率分别为230Hz、430Hz、740Hz.实验结果表明,旋转横向磁场强度越大,直流真空电弧成功开断的可靠性越高.此外,通过实验,分别在直流系统开断电压值为85V、140V和200V条件下,定义了成功开断的临界磁场窗口.最后,实验研究了在230Hz、430Hz、740Hz旋转横向磁场频率条件下真空电弧的直流开断特性.研究表明,磁场旋转频率越高,直流真空电弧成功开断的可靠性越高,从旋转横向磁场投入至真空电弧熄灭的时间越短.

摘要： 真空电弧以电流过零点为界,分为燃弧阶段和弧后介质恢复阶段.燃弧阶段的研究点主要有阴极斑点特性、阳极斑点特性和弧柱区特性.本文主要介介绍了国内外真空电弧的研究进展,综述了真空电弧以及阴极斑点的主要研究方向.阴极斑点是真空电弧燃弧阶段的重要研究点,本文从阴极斑点出发,介绍了国内外真空电弧阴极斑点的基本概念、研究方法以及阴极斑点的电流,运动,参数,分类等,以便深入了解这一复杂物理现象.最后指出了目前真空电弧阴极斑点研究存在的不足,讨论了真空电弧阴极斑点今后的研究方向.

摘要： 真空电弧主要是由阴极斑点与混合区、弧柱区和阳极区三部分组成，针对这三个区域基本特性的研究对深入理解真空电弧内部物理过程和提高真空断路器的开断能力都具有重要意义。本文主要论述了本课题组在这三个方面的最新研究成果，包括纵向磁场分布对阴极斑点初始扩散过程的影响，不同纵向磁场分布对大电流真空电弧特性的影响、合成磁场对极间阴极射流分布的影响及阳极活动的仿真和实验研究。

摘要： 真空灭弧室是利用具有一定强度和分布特点的磁场控制电弧形态的演变，从而达到开断短路电流的目的。本文从研究具有不同结构的纵向磁场触头出发，建立了1/2匝线圈以及杯状纵磁触头的三维模型，利用有限元方法对其进行三维涡流场计算获得不同结构参数条件下触头间隙纵向磁场强度和分布形态，并且利用高速摄影装置观察了电弧形态的变化过程，结合仿真计算结果，分析和讨论了结构参数变化对纵磁真空电弧特性的影响。

摘要： 直流真空电弧强迫分断过程中燃弧时间短，通常的高速摄像机速度为100万幅／秒左右，不能反映直流真空电弧强迫分断时电弧变化过程。本文建立了直流真空电弧实验系统并设计了基于光电二极管阵列的光学图像采集系统。实验结果表明，本设计采样精度高、拍摄速率达每秒2000万幅，适用于拍摄直流真空电弧强迫分断过程中形态演变过程。

摘要： 具有高度悬浮稳定性的纳米流体在工业应用上,才可确保纳米化的独特性与应用价值.本文旨在以自行发展的真空电弧纳米流体合成系统所制备出的纳米流体,探讨纳米流体中悬浮颗粒的沉降及悬浮稳定性.文中将分析此系统的主要制程参数对所合成Cu及Ti纳米流体悬浮稳定性的影响,如峰质电流、崩溃电压及放电幅等.针对所制备出的纳米流体检测其平均粒径、粒径分布、形貌特性、pH值、接口电位、沉降性及材料结构等特征,同时观察及量测静置时间与上述纳米流体特性变化的关连性.经由长时间检测纳米流体中颗粒的沉降及悬浮性变化,以验证此真空电弧纳米流体合成系统在所不同的制程参数条件下,所产出纳米流体的悬浮稳定性.

摘要： 本研究利用磁流体动力学模型，对大电流真空电弧动态过程进行了数值仿真和分析。在正弦电流半波上依时间顺序选择有限个离散电流值，对每个离散电流均按照稳态模型进行仿真。仿真过程中，考虑了纵向磁场的滞后对真空电弧的影响，得到了典型电弧等离子体参数在半个周波内随时间变化的曲线，并对其进行了分析。部分仿真结果与实验结果进行了对比，仿真结果与实验结果能够较好吻合。

摘要： 提出了一种多棒极型真空触发开关(TVS)，利用3对棒形电极的特殊结构来增大主触头间的燃弧面积，从而有效地提高TVS通流能力。结合真空电弧电压实验，阐述了多棒极型TVS在不同的大电流等级下的电弧发展变化过程。电弧电压的变化表现了多棒极型TVS中多通道并联燃弧及其在各通道之间的电弧转移过程，从而使得真空电弧维持在扩散态。由此开发的TVS样品实现了225kA的峰值电流，单次转移电荷量45C。

摘要： 木文采用真空电弧等离子体沉积(VAPD)法制备组成均匀的Fe-Sn催化剂薄膜并用以制备高结晶性CNC(碳纳米线圈)，下面就具体的制备方法进行论述，并探讨了其成长机理。

摘要： 本发明提供一种放电弧斑满布靶面的真空阴极电弧源，包括一平板靶材，平板靶材底面设有一对应的靶座组件，平板靶材与靶座组件用紧固件紧密贴合连接；靶座组件由冷却水道构件和磁路构件上下层叠组成；冷却水道构件为包括冷却水道金属上盖薄板及冷却水道金属底板的扁形冷却水道并设有进、出水口；磁路构件由磁极分别为上、下端面的多个小圆柱形磁体同极同向(相同磁极朝向相同)竖直排列在一靶座底板上组成。本发明具有如下优点：放电面积大大增加，允许增加若干倍靶电流，有利于大幅度提高沉积速率；分散电弧放电几乎在整个靶面上放电，令靶面烧蚀更均匀，提高靶材利用率；有利于靶面导热和水冷帯走热量，有利于改善膜层质量。

摘要： 本发明提供一种大型罐体内壁镀膜用真空阴极电弧镀膜机电弧源组件的驱动系统，将旋转架通过转盘密封转动安装在炉体底板上，利用炉体底板下方的外部驱动机构驱动转盘旋转，并在旋转架与转盘之间形成一非真空腔室，转动轴密封转动水平穿出非真空腔室，另一驱动机构设置在非真空腔室内，驱动转动轴旋转，并通过转动轴将动力传递到真空区，然后通过传动机构带动升降台沿旋转架作升降运动。本发明驱动系统，可方便的实现动力从非真空区到真空区的传递，从而驱动安装其上的位于真空区中的电弧源组件，在水平面内作旋转运动和在竖直方向上作升降运动，且旋转运动和升降运动由两套独立的驱动机构分别控制，从而实现调速方便。

摘要： 本实用新型涉及采用真空处理的钢的精炼领域，具体为一种用于电弧加热真空处理精炼炉的带有真空小盖的真空罐。一种用于电弧加热真空处理精炼炉的带有真空小盖的真空罐，包括真空罐体(1)、真空罐盖(2)和抽气管道(3)，其特征是：还包括真空小盖座(4)、浇铸料小炉盖(5)、真空小盖(6)、顶升旋开装置(7)、支座(8)、观察窗(9)和水冷屏蔽盖(10)，真空罐盖(2)顶部的中心处设有真空小盖座(4)，真空小盖(6)合在真空小盖座(4)上，真空罐盖(2)顶部真空小盖座(4)的一侧设有顶升旋开装置(7)。本实用新型设备投资低、精炼周期短、精炼质量高、组合灵活。

摘要： 本实用新型提供一种大型罐体内壁镀膜用真空阴极电弧镀膜机电弧源组件的驱动系统，将旋转架通过转盘密封转动安装在炉体底板上，利用炉体底板下方的外部驱动机构驱动转盘旋转，并在旋转架与转盘之间形成一非真空腔室，转动轴密封转动水平穿出非真空腔室，另一驱动机构设置在非真空腔室内，驱动转动轴旋转，并通过转动轴将动力传递到真空区，然后通过传动机构带动升降台沿旋转架作升降运动。本实用新型驱动系统，可方便的实现动力从非真空区到真空区的传递，从而驱动安装其上的位于真空区中的电弧源组件，在水平面内作旋转运动和在竖直方向上作升降运动，且旋转运动和升降运动由两套独立的驱动机构分别控制，从而实现调速方便。

摘要： 本发明涉及一种真空电弧蒸发源(1)，其包括环形的磁场源(2)和阴极体(3)，该阴极体(3)带有作为阴极(32)的蒸发材料(31)以用于在阴极(32)的蒸发表面(33)上产生电弧放电。此处，阴极体(3)沿轴向方向在第一轴向方向上由阴极底部(34)所限定且在第二轴向方向上由蒸发表面(33)所限定，并且，环形的磁场源(2)相对于蒸发表面(33)的面法线(300)平行或反平行地极化并相对于蒸发表面(33)的面法线(300)同心地布置。根据本发明，在背离蒸发表面(33)的一侧以可预定的第二距离(A2)在阴极底部(34)前布置有磁场增强环(4)。本发明还涉及带有电弧蒸发源(1)的电弧蒸发室(10)。

摘要： 本发明涉及一种真空电弧蒸发源(1)，其包括环形的磁场源(2)和阴极体(3)，该阴极体(3)带有作为阴极(32)的蒸发材料(31)以用于在阴极(32)的蒸发表面(33)上产生电弧放电。此处，阴极体(3)沿轴向方向在第一轴向方向上由阴极底部(34)所限定且在第二轴向方向上由蒸发表面(33)所限定，并且，环形的磁场源(2)相对于蒸发表面(33)的面法线(300)平行或反平行地极化并相对于蒸发表面(33)的面法线(300)同心地布置。根据本发明，在背离蒸发表面(33)的一侧以可预定的第二距离(A2)在阴极底部(34)前布置有磁场增强环(4)。本发明还涉及带有电弧蒸发源(1)的电弧蒸发室(10)。

摘要： 本发明涉及一种真空电弧蒸发源(1)，其包括环形的磁场源(2)和阴极体(3)，该阴极体(3)带有作为阴极(32)的蒸发材料(31)以用于在阴极(32)的蒸发表面(33)上产生电弧放电。此处，阴极体(3)沿轴向方向在第一轴向方向上由阴极底部(34)所限定且在第二轴向方向上由蒸发表面(33)所限定，并且，环形的磁场源(2)相对于蒸发表面(33)的面法线(300)平行或反平行地极化并相对于蒸发表面(33)的面法线(300)同心地布置。根据本发明，在背离蒸发表面(33)的一侧以可预定的第二距离(A2)在阴极底部(34)前布置有磁场增强环(4)。本发明还涉及带有电弧蒸发源(1)的电弧蒸发室(10)。

摘要： 本发明公开一种测量真空电弧重熔过程电弧空间分布的装置及方法，装置包括传感器布置框架、自动升降单元、霍尔效应传感器、热电偶、多层升降螺圈以及自耗电极，其中传感器布置框架套装于电弧炉炉体外侧；多层升降螺圈滑动安装于传感器布置框架上；多个霍尔效应传感器分别按层和列固定安装于多层升降螺圈上，多个热电偶纵向排列布置于电弧炉炉体壁上；多层升降螺圈通过支架与自动升降单元的执行机构连接；自耗电极悬置在炉体中、铸锭上部。本发明可以测得真空电弧重熔过程的实时电弧分布，基于此测量结果，可进一步研究如何控制电弧分布以改善真空电弧重熔工艺，提升产品铸锭质量。

摘要： 本申请提供了一种真空电弧熔炼机构及真空电弧雾化装置，包括真空熔炼室；熔炼容纳部，物料于熔炼容纳部内被熔炼；容纳构件，用于容纳待熔炼的物料，容纳于容纳构件的物料的部分被布置为位于送料位置；送料组件，用于将位于送料位置的物料输送至熔炼容纳部；位于送料位置的物料离开送料位置后，其余物料的至少部分补充至送料位置。本申请提供的真空电弧熔炼机构，在位于送料位置的物料被熔炼之后，其余物料的至少部分能够继续补充至送料位置，如此实现连续、多次送料，在不需要开炉和抽真空的情况下完成多次熔炼，大大提高了熔炼效率，节约了时间，降低了操作人员的劳动强度。

摘要： 本实用新型涉及一种自耗真空电弧炉冷却系统及基于该系统的自耗真空电弧炉，包括控制系统、制冷机组、混合水箱以及水泵，所述控系统控制水泵工作，所述制冷机组与混合水箱连通，所述混合水箱与真空自耗电弧炉连通。本实用新型解决了现有的真空自耗电弧炉的冷却系统存在无法精确控制冷却水进水温度和出水温度的技术问题，利用本实用新型的冷却系统，能够实现自耗真空电弧炉冷却温度的精确控制，进而控制产品的元素含量。