强流脉冲电弧作用下石墨电极蒸发特性

戴宏宇; 郭景润; 俞斌; 沈昊; 李黎

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强流脉冲电弧作用下石墨电极蒸发特性

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气体开关电弧的热侵蚀作用是电极损耗的主要成因。石墨电极在电弧作用下发生蒸发并在多次放电后有明显的质量损耗,改变了开关内的气体环境和电极间距,导致开关动作可靠性降低。为研究石墨电极在脉冲电弧冲击下的侵蚀特征,基于开关电弧瞬态扩散特征和石墨材料参数,在弧根区域建立了电弧-电极能量耦合模型,得到了等离子体-固体区域的传热特性。考虑石墨电极的相变特征,计算瞬态热作用下石墨电极的加热范围以及临界相变点,研究瞬态电弧热冲击作用下的石墨电极相变机制。研究结果表明,电弧-电极界面热流主要集中在电弧接触面中心,电弧沉积的能量密度最高可达109 W/m^(2),石墨在电流上升初期基本处于加热状态,在能量积聚作用下,石墨转变为升华状态,传热强度随半径急剧衰减,蒸发区域略小于电弧半径。通过实验记录了5种开关工况下石墨电极烧蚀形貌和质量损失情况,结果表明,电极质量损失与电弧沉积在电极表面的能量线性相关,近似为0.015 mg/J。研究了电弧关键参数对电极质量损失速率的影响,为延缓电极损耗提供数据支撑。

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来源
《强激光与粒子束》 |2022年第7期|40-46|共7页
作者
戴宏宇; 郭景润; 俞斌; 沈昊; 李黎;
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作者单位

华中科技大学电气与电子工程学院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类产生冲击大电流的装置;
关键词
脉冲放电; 气体开关; 石墨电极; 开关电弧; 电极烧蚀;

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