水蒸气保护下电弧堆焊工艺特点

通过分析不同焊接规范下的焊接电压和电流的波形 .研究了水蒸气保护下电弧及熔滴过渡的特点 ,发现其电弧过程行为有“燃弧—熄弧—短路”和“燃弧—短路”两种形式 .在焊丝直径和送丝速度一定的情况下 ,通过调节焊接回路中的电感量和电源电压 ,可以改变电弧的过程行为形式 .若电弧过程呈“燃弧—熄弧—短路”交替进行 ,并且熄弧时间最短时 ,短路过渡频率最高 ,在这种情况下 ,飞溅小 ,焊道成型好 ,焊接过程稳定 .     

输电线路两相短路故障的自适应分相重合闸方法

针对不带并联电抗器的超高压输电线路上发生的两相短路故障,提出一种自适应分相重合闸方法.搭建两相短路故障分析电路模型,推导出瞬时性故障下不同阶段选跳相端电压的时域表达式,分析选跳相端电压特性.研究发现,瞬时性故障二次电弧熄弧时,选跳相断路器两端电压的相角差由-120°突变到180°,且熄弧后恢复电压中出现明显的衰减直流分量.利用选跳相端电压的上述特征,提出了二次电弧熄灭时刻捕捉判据,实现了超高压输电线路上的自适应分相重合闸,并通过仿真验证了分析结果的正确性及所提方法的有效性.     

水蒸气保护焊短路过渡动态过程研究

在测定了水蒸气作为保护气体时的电弧物理特性参数的基础上,对水蒸气保护焊下短路过渡的动态过程进行了模拟．模拟结果与实验结果相吻令,随着电源电压与电感值的升高,短路过渡形式由燃弧──熄弧—短路—燃弧,向燃弧──短路──燃弧过渡。研究了电源电压、电感和送丝速度等焊接参数对短路过渡动态过程的影响．把电弧过程呈燃弧—熄弧—短路－燃弧交替进行,并且熄弧时间最短,短路频率最高作为研究目标,找出此条件下具体的电源电压与电感值及其关系,为制定焊接规范提供依据．     

利用弧声信号的电弧预警保护系统设计

基于开关柜电压在电弧故障时电压变化率在零区时最大的规律,研制一种弧声信号的电弧预警保护系统.根据电弧发生燃弧现象之前会有比较明显的弧声信号的情况,用相应的声音传感器将电弧声音从复杂的背景噪声中提取出来,经过信号调理电路和计算机软件系统的运算,设定合适的幅值阈值,实现对故障电弧的报警.实验结果表明,设计的电弧预警保护系统效果良好.     

气吹电弧的气流动态特性

本文阐述了灭弧室中燃弧情况下的气流状态。从分析电弧能量的各个部分的分布及发散方式入手,探讨了上游气缸气体滞止参数的改变和喉道内气流受到电弧能量制动等效应,并根据气体动力学及热力学方程推演出了适合这些动态现象的解析表达式。理论分析计算与试验结果较为一致。结果表明,电弧阻滞效应可通过上游压力和流量的改变来体现。利用阻滞效应可使上游压力随燃弧电流的增加而加大,同时造成实际流量与电弧能量瞬时值的密切关系。基于以上特点,能够期望达到使压气式系统在其工作范围内对最佳气吹能力与时间具有一定的自调节作用,从而获得较理想的熄弧效果。     

电磁式灭弧空气炮理论研究

针对传统保护间隙的空气间隙无法快速熄弧、线路的跳闸率较高问题，研究、设计了电磁式灭弧空气炮.该装置利用电磁活塞理论，喷射出高速气团.高速气团会冲击电弧，带走电弧的热量并拉细电弧，显著增强电弧的去游离作用，迫使其在短时间内熄灭.且电磁式灭弧空气炮的活塞尾部安装有弹簧机构，能够在灭弧后自动将活塞复位，为下一次动作做准备.通过有限元法进行仿真计算，加装电磁式灭弧空气炮的保护间隙能在16 ms内将电弧拉细到原来粗细程度的1/8、弧心温度降低至1/3，显著增强去游离作用，迫使其迅速熄灭.因此电磁式灭弧空气炮具有较强的熄弧能力，且具备一定的自能性，能有效降低雷击跳闸率、提升电能质量.     

35kV城网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式下弧光接地过电压研究

选取过补偿脱谐度相对较小的消弧线圈以补偿电容电流,减小弧道残流、降低电弧重燃次数、提高故障自恢复概率;选取阻值相对较低的并联电阻以快速泄放对地电容的零序电荷,提高健全相、故障相及中性点的过电压衰减速度,减小熄弧后中性点恢复电压的上升速度和幅值,以有效抑制弧光接地引起的暂态过电压。ATP仿真结果表明,中性点经消弧线圈并联电阻接地方式是适用于电缆与架空导线混合的35kV城市配电系统较为理想的接地方式。     

基于信息融合的配电柜故障电弧预警系统研究

针对目前配电柜故障电弧预报警系统存在预警准确性差、误报率高等问题,结合信息融合技术在故障检测诊断中应用,提出了基于信息融合技术的配电柜故障电弧预警系统的一般模型。该模型以燃弧前的弧声信号为预警信号,运用贝叶斯最小风险准则进行融合计算;进而得出故障电弧燃烧前的预警判决信号。并用仿真结果证明了该算法的有效性。     

分离速度对滑动载流摩擦过程中电弧及其烧蚀的影响

滑动载流摩擦中电弧的产生及烧蚀对摩擦副的寿命及可靠性具有重要影响。利用自行设计的点接触载流摩擦磨损试验机,研究了摩擦副的分离速度对电弧形态、电弧能量以及烧蚀表面的影响。研究结果表明:随着分离速度的增加,电弧被拉长的速度加快,电弧能量以及摩擦副表面的烧蚀程度降低。烧蚀表面的形貌可分为3个椭圆层:最外层为热影响区,中间层为喷溅产物沉积区,中心层为熔融区。热影响区和喷溅产物沉积区,在燃弧的不同时期对摩擦副的烧蚀程度也不同,起弧方向的烧蚀程度大于熄弧方向的烧蚀程度。     

新型脉冲钨极氩弧焊机初步试制成功

在光辉的《毛泽东选集》第五卷出版发行的大喜日子里,在全国工业学大庆会议胜利召开的大好形势下,我校机械系于“五一”节前夕,初步试制成功了一种新型焊机——感容稳弧型交流钨极氩弧焊机。新焊机的稳弧不采用常规的脉冲稳弧系统,其原理是在电流过零点时,电弧发生瞬时熄     

基于频域能量和小波系数方差的光伏系统故障电弧判断方法

文章通过实验采集故障电弧数据,根据故障电弧时域波形的特点进行频谱分析,确定故障电弧所在的频段和能量集中的频段;采用小波变换的方法,计算这些频段的小波系数和方差;根据能量值和方差值,判断有无故障电弧发生,以提高检测的准确性和可靠性。     

焊接电弧的三维外特性控制研究

传统的固定外特性电源对焊接电弧的控制常难于达到最佳效果。为此,提出了三维外特性的概念,并对其进行了数学描述。在此基础上,分析了弧焊电源系统必须满足的两个必要条件,并设计了微机控制的绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）逆变电源,该电源可通过分析电弧状态及焊接工艺要求实时调整其输出,实现了焊接电弧的三维外特性控制。实验表明,三维外特性控制用于ＣＯ２焊接时减少了飞溅,改善了焊缝成形,用于纤维素焊条全位置焊时,解决了断弧和熄弧难题。     

空气等离子弧切割电极烧损机理

通过空气等离子切割电极烧损量与电极端面电镜形貌的对应试验,探讨了电极烧损机理。烧损主要发生于再引弧时,烧损量与熄弧后电极端部的氧化物和氮化物层厚度有关,熄弧时处于高温的铪极表面继续与空气中的O2、N_2、作用,使氧化物、氮化物层变厚,厚的氧化物、氮化物层在再引燃电弧时被烧损掉,导致电极寿命随引弧次数的增加而减少。研究表明,在铪极中加入石墨,使电极端部形成具有良好导电性、抗氧化性、耐蚀性及难熔性的碳化铪,成功地限制了铪极的烧损并延长了电极的使用寿命。     

电极材料对密闭腔体故障燃弧压力上升和能量平衡的影响

针对开关柜内部短路故障燃弧问题,基于实验研究了电极材料对密闭腔体中故障燃弧压力上升和能量平衡的影响。采用光电倍增管和热电偶相耦合的方法测量燃弧过程中故障电弧发射的辐射能量,基于建立的能量平衡关系定量估测了电弧焦耳热、光辐射、电极熔化和蒸发需要的能量、电极氧化反应产生的化学能和气体内能。研究表明:电极材料和电弧电流严重影响故障电弧内部的能量平衡过程,能量平衡的改变与压力上升特性密切相关;小电流(5 kA以下)情况下,电极烧蚀微弱,铜、铝和铁电极引起的压力上升差异较小;大电流(15 kA以上)情况下,铝蒸气与空气氧化反应释放大量化学能导致铝电极情况下的压力上升最高,而铁电极引起的最高电弧辐射使得其压力上升最低;随着电弧电流和电弧能量的增加,能量平衡的改变导致铜和铁电极情况下热传递系数k_p减小,而铝电极对应的k_p则趋于增大。     

分断电弧燃弧时间研究

电弧是造成高、低压开关电器触头故障的主要因素,本文主要从电弧的产生过程和产生原因出发,分析总结了热效应、电流、电压、分断速度等因素对金属相电弧和气相电弧燃弧时间的影响规律。     

不同电极材料条件下改进Catboost算法的直流故障电弧检测算法

为了研究直流系统内不同电极材料对故障电弧检测造成的干扰,针对性地解决多种电极材料下故障电弧检测的误动与拒动问题,提出了改进Catboost算法的直流故障电弧检测算法。搭建直流故障电弧实验平台,以拉弧的方式获取了6种电极材料条件下的直流故障电弧数据,通过构建故障电弧检测特征评价指标,采用小波变换方法在不同电极材料条件下更有效地提取故障电弧时频特征;分析不同电极材料对直流故障电弧检测特征、算法效率的影响,指出检测特征指标与材料熔点、电阻率呈正相关关系;提出的算法相较于现有的阈值比较算法和Adaboost算法提高了电弧检测范围,有效解决了纯铝电极材料下难以准确检测电弧的问题。该算法在6种不同电极材料下均能实现1.5 s内对电弧的快速检测,检测准确率达到100%,满足UL1699B标准要求。     

GIS变电站中电弧重燃对VFTO的影响研究

针对目前普遍使用的电弧模型无法完整地模拟电弧单次放电的全程,进而影响到特快速的暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)的计算与仿真的情况,提出了一种单次电弧击穿模型;同时联合重燃理论设计了一种电弧重燃模型;电弧单次放电全过程分为即将击穿、稳定燃烧与熄弧3个过程,该单次电弧击穿模型综合考虑了这3个过程,在每一过程分别构建相应模型模拟相对应的电弧状态,各个状态的过渡通过追踪电弧电流来完成;同时电弧重燃模型可以准确地模拟电弧的实际状态;通过仿真,验证了该模型的实用性,且可以发现在重燃模型下的VFTO的波形显著差异于单次电弧击穿模型下的情况。     

耦合电弧AA-TIG焊的骤冷效果

为获得耦合电弧AA-TIG焊高温熔池中氧元素的分布状态,以水作为冷却介质,采用骤冷法从试件底部对高温熔池进行冷却.喷水冷却时间分别为熄弧前1、0.8、0.6、0.4、0.2、0s.分别从试件表面温度变化、熔深和显微组织3个方面对以上6组试验与常温冷却的试样进行对比研究.结果表明:与常温冷却相比,骤冷使得熔池温度突然下降,起到了骤冷效果;在熄弧前0.4s进行喷水骤冷时,冷却效果最好,几乎不影响焊缝熔深,并且柱状晶基本从底部生长到了试件表面.     

消弧成套设备联机运行模式的研究

中性点经消弧接地方式可以有效地减少单相接地时接地点的故障电流,还可以显著降低故障相电压的恢复速度,减小电弧重燃的可能性。     

利用电弧光谱对TIG焊接电弧弧长的检测

系统地研究了电弧光谱中特征谱线辐射强度与弧长的关系,指出谱线辐射强度随弧长的改变而变化,两者之间有确定的变化规律.基于对众多谱线的分析,从中选出ArI 801.5 nm特征谱线,建立了该谱线辐射强度与弧长的关系方程.该方程式的建立为电弧弧长的光谱检测提供了理论基础.