针电极曲率半径对微间隙空气放电击穿特性的影响

电极结构对低压、微间隙放电击穿特性有一定影响,为了揭示本安开关变换器电容输出短路放电机理,系统研究了电极曲率半径与击穿电压之间的关系。以电极结构对微间隙放电击穿规律为研究目标,围绕针电极曲率半径,采用坐标变换法求解曲率半径与电场分布及击穿电压之间的数学关系。基于该数学表达式及流体-化学动力学理论,提出了低压、微间隙条件下综合考虑场增强因子及曲率半径的二维轴对称针-板电极几何模型,通过研究曲率半径对电子数密度、电场畸变程度的影响,阐明曲率半径对空气放电击穿特性的影响规律,并结合微纳程控放电试验平台进行试验验证。结果表明：针电极表面电子数密度增加越快,电荷积聚效应越显著,阴极表面更易形成场致发射从而击穿间隙产生放电;相同电极间距下,曲率半径越小,畸变电场强度越大,击穿电压越低,当电极间距小于等于8μm时,曲率半径对电场畸变的影响程度大;当电极间距大于8μm时,电极间距对电场畸变的影响起主导作用。研究得出曲率半径与电极间距共同影响电场分布,为进一步揭示微间隙放电机理提供理论参考。     

轴对称电场中氘离子运动轨迹的仿真研究

建立了中子管加速系统模型,对加速电场分布和氘离子的运动轨迹进行了仿真.利用有限元分析软件探索了不同的加速间隙、电压、电极尺寸对离子轨迹的影响.得到了加速电极电场分布和离子束轨迹直观分布.该结果能够对中子管加速系统设计提供有价值的参考.     

电除尘器电场数值计算与性能预测的实验研究

通过实验测量了大型电除尘器常用的12种放电极与C480和ZT24板匹配时极板表面电流密度大小及分布。采用实验和数值计算相结合的方法,以极板表面平均电流密度、电流密度相对标准差为指标对电场性能进行了评价和预测,给出了几种电场性能较好的电极配置形式和几何参数调整范围。用有限元法求出V型线与ZT24板匹配时的电位与场强的空间分布,结合实验与数值计算结果分析了场强对电晕电流的影响。对电除尘器的设计选型有一定的参考价值。     

均匀场域中工频电场畸变效应分析

空间电场测量时,因电场传感器探头被引入到测量域中,探头附近的电场将发生畸变,而影响电场测量精度。以球形探头为研究对象,利用分离变量法分析了均匀电场中引起电场畸变的影响因素,具体分析了10 kV电压下,球形传感器探头尺寸、电极材质以及测量电极的极间耦合对电场畸变的影响。根据传感器感应电压与电场强度大小成线性关系,利用影响因子矩阵对电场畸变进行了校正分析。分析结果表明,在均匀电场中探头附近和主电极与副电极之间产生较严重的电场畸变,平均畸变率在27%以上;利用影响因子矩阵对电场畸变进行校正后平均误差为4.47%左右。通过对球形探头传感器在均匀场域中的工频电场测量的畸变效应分析,有利于降低畸变对电场测量影响,提高电场测量的精确性。     

场畸变型间隙电场分布的研究

本文根据模拟电荷法的原理，提出了计算模型，用 ＦＯＲＴＲＡＮ（Ⅳ）语言编制了计算机程序，在计算电场分布的基础上对４５千伏、２００千焦耳等离子体焦点装置中的场畸变型间隙进行了研究。计算了触发极尖角曲率半径γ、触发极与主电极径向相对距离Ｄ不同的多个间隙的电场分布情况，讨论了γ、Ｄ对于间隙性能的影响。在触发时刻，间隙电场中最大场强值Ｅ－ｍａｘ的范围是 １８８—３８０［千伏／厘米·工作电压］；间隙的电场畸变系数在Ｅ－ｍａｘ处是３—１３倍，在触发极顶端是５２—４７８倍；间隙的电压工作范围是６０～８４％。总之，触发极尖角曲率半径ｒ小，触发极与主电极径向相对距离Ｄ适中，在这样的结构尺寸下场畸变型间隙的性能比较好。     

熔体静电纺丝中电极材质和形状对电场和纤维的影响

电场强度大小及分布对静电纺丝工艺的成纤形貌和接收面积具有重要影响。采用COMSOL Multiphysics分析软件建立电场分析的有限元模型,分别研究了熔体静电纺丝工艺中接收电极材质和形状对电场分布的影响,结果表明塑料在一定程度上削弱了电场强度,但是增加了电场的均匀度。通过扫描电子显微镜观测了接收电极材质和形状对纤维直径和形貌的影响,发现在不同的接收电极形状中,中空电极内环边缘电荷聚集,纤维摆动路径延长,获得较多的羊毛圈状纤维;对于方格状电极板,由于大方格的孔隙较大,削弱了电场,纤维直径较粗,中方格尺寸相对适中,可能对电场有一定的均化作用,因此降落到中方格电极板上的纤维沉积面积最大。     

介质表面的辉光放电特性

为产生大面积片状等离子体,实验研究了在介质表面的直流放电氩等离子体特性. 测试了共面电极和对面电极两种结构下的放电伏安特性曲线和等离子体发光图像,讨论了介质表面效应对电场分布和放电特性的影响. 结果表明,这两种电极结构具有相似的放电特征,等离子体通道紧贴介质表面;二者伏安特性曲线基本相同,它们随放电条件的变化规律也比较相似,但与传统平板电极直流放电特性不尽相同. 介质表面影响电场分布和电荷损失机制,因而影响放电特性. 介质表面共面和对面电极结构可以产生高密度平面等离子体.     

聚乙烯绝缘中温度梯度效应对直流电场的畸变特性

针对直流电缆内外温差与直流电场共同作用下会影响绝缘材料内部空间电荷分布和电场分布的问题,利用自行研制的温度梯度下的空间电荷测量装置,通过设定不同的上、下电极温度,实现试样上、下表面的不同温差,然后采用阶梯升压方式(10、30、50、70MV/m),测量在不同温度差(ΔT为0～40℃)下聚乙烯中的电场分布,最后得出了温度差和电场分布的关系.结果表明:温度差越大,外施场强越高,试样体内低温侧场强畸变越严重;由于高场强下电极上同极性电荷的注入,加压时间的增加对畸变场强有一定的缓和作用.     

固体相对介电常数测量装置的改进

测量固体电介质介电常数时,需要用两个平行的电极夹持住电介质,这样在两个接触面上免不了会有一些间隙,因此带来一些系统误差。本文设计的改进测量装置中极板间距固定,并大于样品的厚度。通过对间隙电容的计算,消除了相对介电常数测量的系统误差。     

基于有限元分析中子管加速电场仿真研究

运用计算机仿真技术,对中子管的加速电极尺寸、加速间隙等参数进行了有限元分析.通过大量的仿真实验,得到电场的直观分布,发现电场分布特征可用于对中子管的优化与改进.     

交流电热流对导电岛纳米电极介电组装的影响

为了获得导电岛纳米间隙电极系统中纳米颗粒介电组装成的纳米粒子链的形貌规律,在所制备出的导电岛纳米间隙电极系统中进行了纳米颗粒介电组装实验。基于纳米颗粒介电操控理论,建立了导电岛纳米间隙电极组装体系的纳米颗粒介电组装模型,并通过数值仿真方法,对该介电组装模型中的电场分布和介电组装过程中纳米颗粒所受的介电泳力、交流电热流以及两者合作用的电动力学行为进行了分析,探究了交流电热流对导电岛纳米电极介电组装的影响。实验发现:在导电岛纳米间隙电极系统中纳米颗粒的介电泳组装具有两种模式——纳米间隙之间的体组装与电极和导电岛表面上的面组装,并且组装模式的强弱程度受频率的影响,进而造成组装形成的纳米粒子链的分布和形态的不同。仿真结果表明:当频率增大到350kHz时,纳米缝两侧电热流向发生反向;在频率为150kHz且缝宽为500nm时,会在整条纳米缝任意位置(端点处外)出现电热流旋涡,并且电热流旋涡会随着驱动频率的增加而减弱;随纳米缝宽度减小,电热流对纳米粒子介电组装的影响减弱。     

雷暴天气下建筑物对大气电场测量的影响

针对雷雨天气下大气电场仪测量值受周边地物影响的问题,根据一次过顶雷暴的探空资料,利用综合工程软件模拟雷暴云的电场值及雷暴云在建筑物上方时地面大气电场的分布情况。分别考虑建筑物的底面形状、高度和材料对大气电场测量的影响,并将影响距离和遮蔽仰角作为影响大气电场测量的判别指标。实验表明:模拟空中电场值的分布与实测值结果基本一致;建筑物形状诸要素中底面积和夹角为2个主要影响因素,影响距离随底面积增加而变大;遮蔽仰角和影响距离均随建筑物高度的增加而增大;建筑物材料的差别对大气电场分布的影响较小;当距离超过一定值时,建筑物对大气电场测量的影响可忽略不计。     

外电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜中空间电荷

在传统热脉冲法基础上改进测量回路,实现热脉冲法在外加电场下对固体薄膜电介质中空间电荷分布的测量,在此基础上,提出了数据校正的简便方法.以商用电容器聚丙烯薄膜为例,介绍在外加电场下测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布随时间的变化,展示了空间电荷在聚丙烯薄膜中动态的变化趋势.通过比较不同温度情况下聚丙烯薄膜内部电场分布,分析影响空间电荷积累的两个主要因素：温度、时间,说明在外加电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布简明快速有效.     

一种高压输电线路零值瓷瓶监测的新方法

本文介绍高压输电线路监测零值瓷瓶的一种新方法,该方法的要点是:在绝缘子串附近安装一个间隙和一个电极,间隙的一端与绝缘子串中部相连接,另一端接在电极上,电极安装在对端电场的等位线上,使得在正常情况下间隙不会放电,而当绝缘电子串中出现了零值瓷瓶,绝缘子串的电压分布改变了,在间隙两端产生一个大于其击穿电压的电位差使得间隙放电,用局部放电电磁波检测仪可以检测出该间隙的放电,从而检测出零值瓷瓶。根据理论分析和实验结果证实:该方法可以检测出绝缘电阻低于100兆欧的零值瓷瓶。     

校园电磁环境测量与相关性分析

本文针对某校园的电磁环境进行了测量与统计分析,展示了校园内电磁环境的空间分布情况,同时对比了不同区域电磁环境的分布,绘制了测量数据的概率密度函数图,得到了一些有价值的统计结果.这些实测数据和统计结果对于评估和分析电磁环境提供了必要的支持,对于电磁环境的理论分析方法也提供了可比对的数据.最后,本文提出了一种利用相关性来表征电磁环境复杂度的方法,利用两个场强探头同时采集空间中不同位置的电场幅值,对其电场幅值的时间序列做相关性计算,以此来评估电磁环境复杂度的高低,并给出三个不同区域电场分量与总场幅值的相关系数随距离变化图.     

多间隙串行纳米电极系统内粒子的介电行为

为了探究金属纳米粒子在多导电元件微电路修复上的应用,分析纳米粒子介电串行组装过程中的运动趋势,基于一种多间隙纳米电极系统,研究处于非均匀电场内的纳米粒子的介电串行组装行为。首先,进行了导电岛微电极系统的粒子介电组装实验,发现组装获得的熔融态纳米粒子线能够增强电路的导电能力。然后,针对双间隙与多间隙串行纳米电极系统进行了介电串行组装对比实验,发现随着系统内导电元件数量的增加,纳米间隙均存在体组装现象,实现了多间隙串行纳米电极系统内的导电元件连接。最后,通过电场分布及介电组装过程中纳米粒子所受介电泳力、交流电热流以及二者合力的仿真分析发现：在频率为150 kHz的条件下,相比纳米间隙外部,间隙内部的介电泳力及交流电热流流速平均值更高;而且,在多间隙串行纳米电极系统任意间隙内均会出现纳米流体泵现象,且不受间隙数量的影响。纳米流体泵现象表明,处于非均匀电场内的金属纳米粒子在介电串行组装过程中具有体组装与面组装的趋势,此类组装趋势能够直接影响纳米粒子线的生成质量。     

电场分布对射流等离子体生成特性的影响

为了研究电场分布对射流等离子体生成特性的影响,运用有限元分析软件AnsoftMaxwell,对柱-环、柱-三环、柱-螺旋管、柱-管4种不同射流等离子体电极结构下的电场强度及均匀度等参数进行了电场仿真计算,模拟起始放电前不同电极结构下的电场分布情况.分析电场强度及均匀度等参数对射流等离子体生成的影响,结合相应的实验进行验证.仿真和实验结果表明:4种电极结构的最大电场强度差别不大,起始放电电压大致相同;柱-环电极电场分布最不均匀,容易向弧光放电转化;柱-管电极电场分布最均匀,强电场区域大,易于生成大量稳定的辉光放电等离子体.因此,电场分布越均匀、强电场区域越大的电极结构有利于抑制辉光放电向弧光放电的转变,有利于射流辉光等离子体的生成.     

提高电磁流量计测量准确性的工程实施

分析了被测介质电导率、流速分布与直管段、电极结垢与附着层、安装条件和运行环境5方面工程因素对电磁流量计准确测量的影响,提出了提高电磁流量测量准确性的工程对策。从而保证电磁流量计在工程应用中能够准确测量,使其充分发挥其计量作用,为流量检测提供可靠的测量数据.     

长持续时间雷电流分量作用下电极形状对金属烧蚀特性的影响

采用试验与数值仿真相结合的方法分析了长持续时间的雷电流分量作用下电极形状对金属烧蚀特性的影响,对比了采用3种形状且不同头部曲率的电极时Al3003金属板的烧蚀面积和烧蚀深度,并结合有限元电场仿真和二维流注发展模型分析了电极影响金属烧蚀特性的原因.结果表明,电极对雷电流金属烧蚀特性的影响很大.在末次回击后长持续时间雷电流分量的作用下,使用尖电极造成的金属烧蚀面积和烧蚀深度最大,半椭球形电极和半球形电极造成的金属烧蚀面积和烧蚀深度次之,这是由于电极形状影响了间隙的初始电离能力以及流注发展过程中的电子密度分布和电子能量密度分布的缘故.     

交直流电场的实用计算与测量研究

未来交直流同塔架设使交直流电场的监测成为评价电力系统对环境影响的重要部分,研究线路周边交直流电场的计算模型、评价标准以及测量系统,对工业生产和人民生活有着重要意义.基于交直流电场强度计算方法及交流电场和直流电场的相互作用表现在表面电位梯度的影响上,提出先对混合电场的直流分量和交流分量分别计算,然后采用叠加模型计算交直流混合电场强度.依据工频交流电场的似稳、低发射特性及直流电场的恒定、微弱零变化特征,分别设计交、直流电场测量元件,并设计交直流电场测量装置,通过试验验证了方法的有效性,为工程实际应用中电场强度测量提供了一套便捷的实现方法.