利用开断模型分析引弧板对低压断路器电弧运动的影响

为了描述电弧在跑弧道上运动的动态过程,得出引弧板对低压断路器灭弧性能的影响规律,提出了一种基于开断模型的描述电弧在跑弧道(含引弧板)上运动全过程的分析方法。首先建立了一种基于多场耦合的对低压断路器开断过程进行仿真的方法,该方法通过对多体动力学仿真软件ADAMS进行二次开发,实现了开断过程中电路、电弧、气吹、电动斥力、复杂机械运动等多场域的相互耦合;然后以某带引弧板的低压断路器为分析对象,利用所提出的仿真方法,对电弧从起燃、运动、转移到熄灭的全过程进行了计算仿真,分析了不同引弧板形状对低压断路器开断性能的影响,并通过实验验证。计算与实验结果表明,钩状引弧板的弧形轮廓在迎着电弧运动方向上具有更大的接触面积,且弧角朝栅片方向弯曲符合电弧的整体运动趋势,有利于电弧在弧根转移后进一步进入灭弧栅片,从而减少触头的烧蚀和提升电弧进入栅片的效果。     

电弧二维数学模型及其在SF6／N2混合气体开断特性分析中的应用

按非边界层流动来处理断路器灭弧室内的吹弧气流,建立了新型的喷口电弧二维数学模型.并应用其进行了SF_6/N_2混合气体开断特性分析.电弧数学模型的数值分析结果和试验结果能够较好地吻合.     

SF_6旋弧式断路器似稳吹弧磁场的数值分析

SF_6旋弧式断路器依靠相位上滞后的吹弧磁场对电流产生的电动力,使电弧在SF_6气体中快速旋转而熄灭。这种断路器的灭弧机理与磁场形态有密切关系,吹弧磁场是由通过吹弧线圈的电弧电流与铜套中的涡流共同产生的。本文用数值方法研究这种吹弧装置的似稳态磁场,计算结果与实验数据十分吻合,说明所采用的方法具有满意的精度。通过在不同条件下对吹弧磁场的数值分析,找到了吹弧装置的结构参数和材料性能与磁场的关系,并且还提出了在电弧电流零区获得最大磁场的途径。     

SF6自能膨胀式断路器喷口烧蚀的数学模型

喷口烧蚀是 SF6 自能膨胀式断路器研制中需要考虑的因素之一。通过分析电弧烧蚀喷口材料的机理 ,认为喷口烧蚀是在电弧能量的传导和辐射共同作用下引起的。将喷口烧蚀分为加热和烧蚀两个过程 ,并且 ,基于 Fourier导热微分方程分别建立了相应的数学模型。给出了开断过程中数值计算喷口烧蚀量的方法 ,计算并分析了烧蚀量与电弧电流及燃弧时间的关系。结果表明 :当开断电流大于一定值后 ,喷口烧蚀量增加较快 ;在电流峰值期间 ,喷口烧蚀量增加的最快。     

低压断路器中电弧运动磁流体动力学模型的仿真研究

根据低压断路器开断时电弧起弧的物理过程,建立了以磁流体动力学（ ＭＨＤ） 为基础的电弧模型．根据气流场,结合热场、磁场与电流分布,对低压断路器的电弧运动过程进行了数值模拟研究,经对磁场在电弧初始运动阶段对电弧运动的影响进行数值分析,结果表明：电弧在磁场中运动得更快,并且可以更有效地被冷却．     

超高压自能式灭弧室吹弧性能优化

为研究超高压自能式灭弧室的结构参数对其吹弧性能的影响,增强断路器开断过程中的吹弧效果,提升断路器的可靠性,首先,建立考虑多物理场耦合的超高压自能式灭弧室仿真模型,计算开断时灭弧室的压力和温度变化,同时,利用压力测量实验验证仿真模型的有效性;然后,通过仿真模型和控制变量法研究喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室体积对自能式灭弧室吹弧性能的影响,并以上述3个结构参数作为可控因素,以过零时刻电弧轴线平均温度为噪声因子,采用田口法与方差分析优化吹弧性能。研究结果表明:随着喷口喉部直径增大,电弧轴线整体温度升高;随着喷口喉部长度增加,电弧轴线整体温度升高;随着膨胀室体积增大,电弧轴线整体温度呈现先升高后降低的趋势;喉部直径、喉部长度和膨胀室内径对过零时刻电弧轴线平均温度的显著性分别为0.07,0.01和0.07,优化后喉部直径、喉部长度和膨胀室内径分别为29,75和55 mm;优化后过零时刻电弧轴线平均温度降低9.15%;喷口喉部直径、喷口喉部长度和膨胀室内径对吹弧性能有显著影响,其中喉部长度的影响程度最大。适当选择膨胀室体积、减小喉部直径和喉部长度能有效提高自能式灭弧室的吹弧性能,降低喷口的烧蚀程度。     

具有图形组态功能的电弧快速光纤测试系统

研究开发了一整套新型二维光纤系统用于低压塑壳断路器(MCCB)开断过程电弧运动形态的测试。系统的软件部分采用观察者对象行为型设计模式，通过建立动态图元与实验数据之间的松散耦合实现了图形组态功能，增强了系统的适用性和灵活性，从而对MCCB中电弧运动形态进行有效地仿真分析。采用非均匀介质纤维透镜，在观察原理上解决了光纤测试系统观测区域重叠的问题。电路设计采用全硬件控制逻辑，使大量数据的同步实时高速采集过程不再受微处理器总线操作周期与容量的限制。实验结果表明，该系统能够有效地直接观测电弧的运动形态，为研究和提高塑壳断路器的开断性能提供了更为先进的精确测试手段。     

整流式故障电流限制器对高压断路器开合能力的影响

该文指出整流式故障电流限制器在限流过程中降低了短路电流幅值,改变了短路电流波形,明显地影响到高压断路器的关合开断能力。应用电磁暂态程序(EM TP)仿真计算了整流式故障电流限制器对高压断路器关合开断过程有影响的7种因素,包括开断电流值、三相开断时后两相开断电流值、短路电流最大值、电流过零前的电流下降率、电弧能量、恢复电压幅值及上升率。计算分析表明电流过零前的下降率较同样幅度的正弦电流可增大到6倍,电弧能量可增大50%,短路电流峰值将降至25%,后开相电流可增大29%。这些对高压断路器的开断、关合能力影响很大。     

基于相空间重构和Lyapunov指数电弧电压混沌特性分析

串联电弧故障是引发电气火灾的关键原因。为得到可靠数据源及更全面认识电弧电压特性,按照UL1699、GB 14287.4标准搭建了实际用电环境电弧故障模拟实验平台。依据实验结果,采用相空间重构算法将电弧电压信号引入高维空间进行分析,并给出其二维相平面;采用小数据量法计算了电弧电压的最大Lyapunov指数。选定相平面中相轨线的分布规律和最大Lyapunov指数为指示量,证明了低压串联电弧电压信号存在混沌特征。研究结果不仅丰富了电弧电压信号的特性,还为电弧模型设计和电弧式电气火灾监控探测器提供理论指导。     

Φ6-DVP振子在三势阱参数下的分岔分析

利用Melnikov方法分析了含有5次方项的Φ6-Duffing -Van der Pol (Φ6-DVP)系统在三势阱参数下发生混沌的必要条件.通过Poincaré截面图、分岔图、时间序列中的Lyapunov指数谱和Lyapunov维数等,较直观地反映振动系统随周期激励信号强弱变化的动态特性,阐明了系统运动随周期激励信号强弱变化的动态特性、复杂性和系统的非线性特征,揭示了Φ6-DVP振子方程的分岔形式以及通向混沌运动的道路.结果表明:由于系统的混沌特性以及本身对称性,导致系统在通向混沌的道路上和较窄的混沌带中,对称地出现了多种类型的分岔形式.     

基于Comsol Multiphysics的新型高压直流继电器电弧仿真分析

传统直流电磁继电器采用电磁驱动方式，分断间距为2~3 mm，在工作负载增大时需增加线圈匝数，导致继电器质量增加、灭弧难度增大。为解决上述问题，采用微电机蜗轮蜗杆作为驱动机构、分断间距相比传统电磁继电器大数倍的新型高压直流继电器设计方案，并利用多物理场耦合软件Comsol Multiphysics，基于磁流体动力学（MHD）理论建立了直流继电器的二维电弧仿真模型。考虑到分断间距、电流、磁场强度以及分断速度等条件对电弧的影响，分析了不同上述条件下电弧的运动特性，得到了适定参数下较为合理的间距、工作电流、磁场强度和分断速度，为新型高压直流继电器灭弧系统的结构设计提供参考。     

对电力系统近区故障开断及高压断路器选择方法的探讨

本文得出两个结论：（１）表明断路器开断能力除了额定开断电流（或者额定断流容量）参数外．还必须包含有一个重要参数──开断短路时断路器触头间恢复电压参数．（２）选择断路器除按通常的方法外,还必须按开断短路时断路器触头间的恢复电压．恢复电压上升速度等参数来选择,且应符合ＧＢ１９８４－８０ 《交流高压断路器》的规定．     

热虹吸振荡传热过程非线性特征分析

采用Wolf算法编制相应的计算机程序,对由热虹吸传热实验获得的时间序列数据进行了处理。所提取系统的最大Lyapunov指数,定量描述了传热过程的复杂性和非线性特征,是判断热虹吸传热进入混沌的重要准则,也是实现对热虹吸传热过程混沌进行预测和控制的必要参数。最大Lyapunov指数作为定量描述热虹吸传热过程混沌的重要参数,可以更加客观地反映系统内在的非线性本质特征。     

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 .     

轨道交通直流断路器灭弧室优化设计

为缩短直流断路器灭弧时间,增强灭弧性能,选用能够增加灭弧能力的纯铁材料和镀锌工艺,采用V形对称双列布置金属栅片,增加导弧板和电弧与栅片的接触数量,优化灭弧室结构;并选取灭弧栅的3个栅片倾斜角度,运用Fluent模块进行燃弧阶段灭弧室气流场仿真,通过设置不同入口流速分布分析灭弧室内气流场分布情况,确定45°为最优的灭弧栅片倾斜角度,完成轨道交通用直流断路器灭弧室的优化设计。仿真结果表明,优化后的直流断路器灭弧室,可使电弧更加快速充分地与灭弧栅片接触,缩短燃弧时间,提高分断性能,改善灭弧效果。     

噪声对一维耦合映象格子的影响

研究了一维耦合映象格子受局部反应参数噪声的影响.对系统最大Lyapunov指数与加入噪声的系统最大Lyapunov指数进行数值比较.发现在不同参数下噪声既可诱导有序,也可诱导混沌.     

一维耦合映象格子中参数噪声的影响

研究一维对称耦合映象格子受局部反应参数噪声的影响,并对系统最大Lyapunov指数与加入噪声的系统最大Lyapunov指数进行数值比较,发现在不同参数下,噪声既可诱导有序,也可诱导混沌．     

证券市场中的混沌分形行为的研究

近几年来,用混沌理论来分析证券市场的变化规律,已经逐渐成为证券市场中非线性研究的热点.股票价格收益率及其波动常常表现为混沌特征,本文提供了一些方法来研究证券市场中的股票价格及其收益率所具有混沌特征.如Lyapunov 指数为正则可以确认系统具有混沌行为,再由混沌吸引子的分形维数分析证券市场运行系统的混沌状态.从而得出我国证券市场运行于混沌状态的有力证据.     

弧焊过程电信号分析系统的研究

弧焊过程电信号分析系统是研制高质量焊接电源设备的一种重要测试技术手段，本文基于Windows环境、调整数据采集卡PCL1800和工控机通用平台，采用VisualC＋＋0开发出高速侈功能弧焊电信号测试分析软件，该系统能精确测定焊接过程的弧焊电压和焊接电流波形，并提出焊接过程动特性的特征信息，从而为高性能焊机的研制和焊接工艺参数的优化提供了一个强有力的工具。     

二氧化碳焊接弧压智能控制器

研制了基于短路过渡过程评价的二氧化碳弧焊电弧电压自寻优微机智能控制器,该智能控制器根据焊接电流的设定值对电弧电压进行自寻优调节,使焊接参数达到最佳配合,该控制器主要由弧压模糊控制模块与一元化推荐表组成,弧压模糊控制模块以二氧化碳弧焊过程中的熔滴短路过渡频率、燃弧时间与短路时间的比值,以及短路周期标准差等特征参数的综合值作为判据进行弧压寻优,实验表明,此智能控制器能显著改善二氧化碳焊机的性能,同时也降低了焊接飞溅。