飞机静电放电刷静电放电特性的试验研究

静电沉积威胁飞机飞行安全,静电放电刷是泄放飞机静电的重要器件。文章设计了飞机静电放电刷静电放电特性试验系统,研究了某型飞机静电放电刷的静电泄放特性。结果表明:静电放电刷的静电泄放存在阈值现象,仅当施加电压高于放电阈值时,才可观测到明显的放电电流,且电压-电流关系可由抛物线曲线描述;对受试放电刷,负极性阈值电压为21.91kV,正极性的阈值电压为25.12kV,并在施加40kV负极性电压下,放电电流达到20.99μA,满足静电泄放对放电电流的要求。此外,通过测量静电放电的噪声电压波形,分析获得了受试静电放电刷的射频噪声特性,发现受试放电刷的放电脉冲间隔为1~2μs,单次脉宽为0.1~0.2μs,噪声频谱主要分布于1 MHz以内,且频谱强度变化减弱较为平稳。研究结果可为飞机静电放电刷设计、试验及鉴定提供有益参考。     

脉冲参数对大气压亚微秒脉冲辉光放电的影响

通过大气压氦气亚微秒脉冲辉光放电的一维自洽流体数值模型,研究了亚微秒脉冲电压的脉宽和幅值对放电特性的影响.当放电脉冲电流密度幅值维持在约2 000A/m~2时,随着脉冲电压脉宽从300ns增加到900ns,放电电流密度脉冲的脉宽相应增加,脉冲电压幅值从652.2V降低到557.5V.在电极表面引入介质层以后,每个脉冲电压会产生两个放电电流密度峰,其中,第一个放电电流密度峰不随脉冲电压脉宽变化,第二个放电电流密度峰的强度有一定的增长,而且其发生时刻对应于脉冲电压的下降沿时刻.在介质阻挡脉冲辉光放电中,随着脉冲电压幅值从2 000V增加到3 500V时,两个放电电流密度峰的幅值分别从1 160.6A/m~2增加到2 697.9A/m~2和从963.4A/m~2增加到1 954.5A/m~2,而且放电电流密度峰发生时刻也向脉冲电压上升沿和下降沿开始处移动.该数值模拟研究有助于深入了解大气压脉冲辉光放电的特性和机理.     

ESD防护器件测试系统性能研究

静电放电(ESD)的测试方法主要为人体模型(HBM)、人体-金属模型(BMM)和机器模型(MM)等,近年来传输线脉冲(TLP)测试方法得到广泛使用。基于TLP测试理论建立了ESD防护器件测试系统,并对测试系统的性能进行了测试研究。测试发现不同脉宽的测试方波对器件的峰值电流、峰值电流时间和箝位时间影响不大,但脉冲结束电流和箝位电压随着脉宽增大而减小,同时较长的传输线会产生较宽的延迟脉宽,对测试结果并未产生影响。     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

光触发晶闸管光开启特性的研究

本文对大功率直接光触发晶闸管的开通特性进行了测试分析。实验表明,随着光脉冲宽度的增加,临界光脉冲幅值有所降低;在脉宽不变时,延迟时间t_d随光脉冲幅值的增加近似成双曲函数下降,在光脉冲宽度和幅值都不变时,上升时间t_r随阳极电流I_A增加而增加,t_d基本不变。t_r和t_d都随阳极电压V_A的增加而减小。     

大气压多脉冲介质阻挡均匀放电的数值模拟

为了进一步明确大气压多脉冲辉光放电的形成机理,采用扩展的一维等离子体流体模型数值研究了大气压多脉冲介质阻挡均匀放电的放电特性.该模型增加了电子能量守恒方程,考虑了电子温度对电子输运系数的影响.结果表明大气压氦气多脉冲放电中的每个电流脉冲都处于汤森放电模式,上一次放电为下一次放电提供了种子电子,导致了后面的击穿电压依次降低,放电电流脉冲依次减小.随着驱动频率的增加,电流脉冲个数减少,但是脉冲电流大小增加.随着驱动电压幅值的增加,不仅电流脉冲个数增加,脉冲大小也增加,模拟结果与实验结果定量吻合.     

电晕放电辐射场实验研究

针对带高压物体的电晕放电辐射信号的时域、频域特征开展研究,对静电电晕放电电流、辐射场进行了理论分析,设计完成了静电电晕放电电流及辐射信号实验.研究发现,不同极性电晕放电的辐射场波形测试有明显差别:实验条件为负极性时,先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流.实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用电晕放电针与直流高压源直接相连的实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布集中在20～100 MHz;利用孤立导体电晕放电实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率分布集中在200～600 MHz.结论对于研究带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有很好的参考价值.     

脉冲功率源用电感动态特性有限元分析

为了研究脉冲功率源模块内的电磁耦合规律,该文采用有限元方法分析了模块内部的电感动态特性。建立了电感线圈三维模型,得到了脉冲功率源工作时电感铜带上电流密度分布和电感值的变化趋势。结果表明,电流分布主要集中于铜带中心及边缘区域;电感值与电流频率近似符合指数关系,瞬态脉冲下的电感随时间增大,电感变化率随时间逐渐减小,电流峰值时刻前电感变化率下降较快;铜带厚度小于1 mm时电感近似为常数,可以忽略电容效应的影响。     

纳米尺度液滴的静电喷射实验

介绍了一种基于高压静电打印技术的工作原理。静电打印头结构是由喷孔结构和电极结构复合而成。施加2.5-3.5kV的脉冲电压驱动液滴产生,所得的液滴直径比传统静电喷射方法更小的液滴,直径为1991-201.6nm。同时,考察在2.8kV,3.0kV,3.2kV和3.4kV四种脉冲电压条件下幅值下幅值大小对液滴大小的影响情况,实验结果表明随着脉冲幅值的增大液滴逐渐减小结论。     

内置触发方式下单级FLTD触发脉冲参数及影响因素

为了研究快放电直线型变压器驱动源(FLTD)内置触发方式下触发脉冲的波形参数及其影响因素,利用有限积分法(FIT)仿真软件,建立单级FLTD场路仿真模型,获得了到达各主支路开关的触发脉冲参数及其影响因素,并在1MA FLTD实验平台上进行了验证。仿真结果表明:内置触发方式下,触发支路电感由100nH增大至350nH时,触发脉冲前沿由49.3ns增大至60.1ns;在触发支路置地电阻小于200Ω时,触发脉冲幅值随电阻增大而增大,在电阻高于200Ω后,置地电阻不影响触发脉冲幅值;角向传输线特征阻抗在58.0～76.5Ω范围变化时对触发脉冲波形参数影响较小。     

一种高压脉冲电源设计

为研究高压脉冲脉宽及频率对介质阻挡放电效果的影响,文章设计了一款功率1kW、幅值5kV、脉宽1~20μs可调、频率15~25kHz范围可调的单向高压脉冲电源。与传统高压脉冲电源多采用工频升压加磁压缩开关或旋转火花隙获取高压脉冲能耗较大且不易控制不同,该电源主电路采用半桥式拓扑结构,以SG3525作为脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)主控芯片,利用LCC串并联谐振软开关技术,大大降低开关损耗并能有效降低高频脉冲变压器分布参数影响。测试结果表明,该脉冲高压电源满足介质阻挡放电实验要求。     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

方波占空比对大气压辉光放电斑图的影响研究

利用方波电压激励针-水电极装置,在针水间隙产生了大气压辉光放电.随着方波电压占空比的减小,在水面上观察到了亮盘、亮盘与外环、同心三环、三环与中心点四种斑图.通过研究电压、电流波形发现,放电只产生在负极性电压下,放电电流由脉冲区和恒定区两部分组成,有很好的周期性.并且随着占空比的减小,放电的起始电压增大,峰值电流也增大.采集了水面斑图的发射光谱,发现主要有氮分子的第二正带系N_2(C-B)和第一正带系N_2(B-A)、氮分子离子的第一负带系N_2~+(A-X)c和OH的谱线带系(309 nm).利用Lifbase软件拟合OH的光谱获得了气体温度,发现随着占空比的增大,气体温度升高.通过同步触发放电电流和ICCD,研究了不同斑图的时空演化.结果表明,水面斑图在电流脉冲区逐渐形成,而在电流恒定区不发生明显变化.考虑到空间负电荷,利用放电基本理论对以上现象进行了分析和解释.     

单针-板电极电晕-介质阻挡放电特性研究

研究以玻璃纤维为填充介质的单针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性,测量了放电电压、电流波形,计算了放电功率,比较了有、无玻璃纤维填充时放电电流的差别及放电功率随放电间隙距离、电容电流、放电电压的变化关系,分析了填充介质对针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性的影响.研究结果表明:大气压条件下纯空气间隙与有玻璃纤维介质填充时的针-板电极的电晕-介质阻挡放电相比:①后者的放电的起始电压更低,放电功率更大;②后者连续放电电流显著减小,而放电脉冲数量和脉冲电流幅值显著增加;③后者负电晕放电有非常明显的放电脉冲,而前者则主要表现为连续的放电电流.     

电压幅值对均匀介质阻挡多脉冲大气压辉光放电的影响

基于一维流体力学模型,数值模拟研究了大气压下氦气中多脉冲均匀介质阻挡放电的性质,讨论了所加周期折线函数电压的幅值对多脉冲放电的相邻电流脉冲之间的时间间隔、放电装置的功率等电学特性的影响．模拟结果显示,当电压斜率不变,幅值变化时,不仅电流脉冲数目发生变化,而且相邻电流脉冲之间的时间间隔也发生变化,同时,放电装置功率的有效利用率也在不断变化．     

挠性接头电火花精微加工脉冲电源的研制

分析了脉冲电源中影响挠性接头细颈电火花加工精度和表面粗糙度Ｒａ的因素，得出了等电流脉宽脉冲电源更适合挠性接头电火花精微加工的结论．在此基础上，研制了挠性接头电火花加工专用机床脉冲电源，其最小电流脉宽ｔｅ＝１μｓ．最后就ｔｅ和峰值电流ｉｅ对Ｒａ、生产率ＭＲＲ和相对电极损耗的影响进行了实验．结果表明：Ｒａ随ｉｅ的增大而增大、随ｔｅ的减小而减小；ＭＲＲ随ｉｅ和ｔｅ的增大而增大；相对电极损耗随ｉｅ的增大而增大、随ｔｅ的增大而减小．当ｔｅ＝１μｓ，ｉｅ＝０．５Ａ，脉冲间隔ｔ０＝４μｓ时，Ｒａ＜０．３μｍ，ＭＲＲ＝０．０２ｍｍ３／ｍｉｎ．所研制的脉冲电源可以满足挠性接头电火花精微加工的要求．     

地线绝缘子间隙放电电流波形特征分析

地线绝缘子并联间隙长度的减小,使其在高感应电压影响下极易产生间隙击穿放电,直接威胁电力系统的安全运行。为了解地线绝缘子间隙放电电流波形特征,进行地线绝缘子不同间隙击穿放电试验研究。测量了试验过程中击穿放电电流波形,分析了其时域和频域特征。分析结果表明,放电电流波形起始段会产生一个大脉冲,脉冲电流幅值达到6 A左右;大脉冲电流过后出现正弦电流波形,其电流幅值约为0. 25 A,持续1～2个周波之后,电流降为0。正弦电流波形中会包含2～4个小脉冲,脉冲正负交替呈现,持续时间约25μs;且在不同间隙宽度下放电电流波形频率集中在50 Hz。同时研究发现将时域和频域特征分析所得结果作为特征量,可以对间隙放电电流波形进行识别。研究结果可以为地线放电故障电流监测提供参考依据。     

基于复合工作液的铝合金高效电火花线切割

采用复合工作液作为放电介质以获得极间均匀冷却的铝合金高效电火花线切割技术,研究了铝合金电火花线切割的极间放电机制及切割工艺.结果表明:线切割表面质量主要取决于脉冲宽度及峰值电流,而脉冲电源占空比对其影响不大;铝合金电火花高效线切割宜采用窄脉宽、高峰值电流和合适的占空比,以使极间形成微小的蚀除颗粒及以气化为主的蚀除方式,有利于极间蚀除产物的排出,并减少蚀除产物在电极丝上的黏结,从而延长运丝系统的使用寿命.     

ESD抑制器抑制特性测试方法

依据国际电工委员会IEC 61000-4-2标准和国军标GJB 911-90,用静电放电模拟器和静电放电电流波形测试装置等设备对某型号静电放电抑制器的抑制特性进行了测试.测试结果表明:采用IEC 61000-4-2标准规定的电流靶结合法拉第笼的方法测试静电放电时通过抑制器的电流,能够保证电流波形不失真;而加在抑制器两端的电压须使用有效带宽足够宽的电压探头配合示波器来测量,同时应尽可能消除静电放电时产生的辐射场对电压探头的影响.     

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电测量与分析

介绍了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的机理与过程,构建了油纸绝缘气隙模型,设计了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的测量系统,采用ORIGIN数值分析软件进行局部放电脉冲的分析与处理,并分析了冲击电压下局部放电主脉冲及波尾多次脉冲的波形特征,探讨了雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电起始电压和平均放电重复率等参数性质.试验结果表明:油纸绝缘气隙模型在雷电冲击电压下的局部放电脉冲分为波头时间的主放电脉冲和波尾时间的多次低幅值脉冲,冲击电压的等效频率很高,在测量信号中存在一个幅值很高的由容性电流引起的电压信号叠加在局部放电信号之上,要进行滤波处理;冲击电压波形的随机性与局部放电信号的随机性导致冲击电压下的局部放电信号分散性很大,需要采用统计的方法进行分析.这些试验结论为油纸绝缘类电力设备绝缘状态评估奠定了基础.