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菜单ISSN: 2320 - 2459
ISSN: 2320 - 2459
U.P. ECE、ASET友好大学、印度
收到日期:27/04/2016;接受日期:09/06/2016;发表日期:12/06/2016
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电流限值器是用来限制短路电流的最大振幅为了减少热量和机械应力产生的电流。液态金属的电流限值器组成的四个主要元素:液态金属(GaInSn),一个外壳,一个绝缘墙,和两个金属电极。封闭的腔充满了galinstan。液态金属电流限值器基于等离子体技术越来越受欢迎由于其体积小、自愈合特性,简单的设计,缺乏运动部件。液态金属限流装置涉及电弧等离子体是基于收缩效应。在这样一个设备由于selfpinch弧点燃效果,从自由表面液态金属的形式发展天然气蛀牙。电弧点火后,结果表明,电弧等离子体应该是金属蒸汽和空气的混合物。本文旨在描述在电极金属蒸气电弧侵蚀的影响。
电流限制器、振幅,机械应力、热应力、点火电极的侵蚀
各种类型的液态金属电流限制器已经使用在过去的几十年。他们都有以下优点:高流动性,简单的设计,没有移动部件,自我研究激活&愈合财产和不需要接触力。雷竞技网页版摘要流体的收缩效应。
液态金属的电流限值器包括四个主要元素:液态金属(GaInSn),一个外壳,一个绝缘墙,和两个金属电极。封闭的腔充满了galinstan。墙上的通道收缩液态金属。shrinkage-spread结构使self-pinch效应发生。当前有限的总电压短弧,收缩效应引起的。
在这个调查高速相机和电路系统是用来观察电弧起始机制,电弧行为和侵蚀和分析组件。
实验设置所示图1。两个电极的绝缘容器两侧的边缘由绝缘墙(分成两部分1]。圆柱形通道直径5毫米,10毫米的长度在墙上提供两部分之间的连接。墙的部分剪沿着纵轴通道的不透明的绝缘材料,以观察液态金属的状态和电弧通道。有机玻璃的坚持的一面墙上,信道的对称面,提供了观察。液态金属galinstan填写这个容器的表面10毫米高于通道的上边缘。
图1:素描的实验设置:(a)和(b)总体视图配置的详细视图。
本文的目的是研究液态金属电弧过程填写为限流应用程序前面提到的特殊结构容器。
研究电弧启动机制
缩放过程中灭弧前阶段和电弧起始机制所示图2。捏开始自由表面的液态金属两边相邻的绝缘墙后几毫秒一代和形状两个下降像气体蛀牙引起的抑郁症的液态金属表面2]。
图2:灭弧前阶段和电弧启动机制。
气腔按墙上纵向不断扩大。气腔的扩展导致减少液态金属的横截面的通道。当腔传播通道的底部,由于selfpinching弧点燃的液态金属。电弧将迅速扩大的频道,液态金属将驱逐出通道。在每一帧的上部框架后一代的直通电流。
第五个图像表明,弧点燃底部的通道,因为液态金属的收缩效应,和应该是一个微小的金属蒸气电弧弧在初始阶段。在这个阶段电弧加热和蒸发相邻的液态金属和液态金属蒸汽的一部分将进入弧。液态金属在缩放过程中,空气会流动的内部空间通道的抑郁症液态金属自由表面和接触弧。雷竞技网页版部分的空气也被电弧的高温电离。因此,我们说,电弧等离子体应该是金属蒸汽和空气的混合物。
弧进化
弧进化是分为四个动力阶段似乎是不连续的特征斜率电弧电阻的变化(3]。
在第一阶段,电弧起始的开始。电压缓慢上升后强化增加电弧起始,但阻力几乎没有变化。弧的形状,形成一个弧内的通道。这个弧然后逐渐扩大和亮度的力量。
第二阶段开始时,电弧电阻开始上升。在这一阶段有两个阶段。在第一阶段,电弧通道开始拉长,扩大向一侧的通道与电弧电压迅速增加。弧超出了通道和持续电弧在最大程度上扩大和倾向于沿着绝缘墙向上伸长。这个伸长终止时,电弧电压达到第一个高峰。在第二个阶段,弧开始伸长向另一边的通道与电弧电压缓慢上升。弧逐渐拉长,直到电压最大值。这一阶段的电阻变化几乎是线性的,但第一阶段的斜率是高于第二阶段。
在第三阶段,在达到最大弧电压,减少电弧的电弧收缩强度。电弧电压下降迅速增加的阻力。
第四阶段集中阻力增加而陡坡变化,和电弧熄灭。目前零,电压下降到零立即电弧熄灭时,和液态金属流回到通道。
电弧侵蚀
电弧侵蚀阴极和阳极所示图3。通过分析电弧进化的几部电影,很明显,这个侵蚀是主要由两个因素造成的。首先是弧扩张,第二个是弧伸长。不同侵蚀模式开关设备,只有一个坑,近圆形,内部光滑,形成两个电极。陨石坑的位置是相反的通道,和坑的大小接近的截面通道(4]。
图3:电极的侵蚀表面:(一)阳极和阴极(b)。
扩展弧的地区将超过通道,甚至接触电极。这种现象会引起电极的材料的侵蚀。
另一个因素,高温液态金属的影响也是负责任的电弧燃烧的初始阶段。被电弧加热能源的电弧压力和驱动力量,高温液态金属的流动将从通道电极。它产生的影响在电极表面,电极材料是融化在某种程度上。
LMCL电弧特性
一个实验装置LMCL所示图4。
图4:液态金属限流的实验装置。
设备包括一个绝缘外壳的两端铜电极用于电气连接固定。因为在电弧燃烧的电弧侵蚀,绝缘的陶瓷盘安装在电极的内表面。磁盘位于对面的通道相邻分区墙壁。六个绝缘墙与一个频道在每一个被插入到外壳的内部空间。液态金属部分填充到这个设备来减少压力,峰值在短限流过程中外壳。未来的电流是由外部电路。
LMCL的限流性能主要取决于两个参数:pre灭弧时间和电弧电压峰值。和灭弧时间和电弧电压峰值之前预期的功能。这些是来自弧电流和电弧电压的波形与潜在的电流。pre灭弧时间减少,和电弧电压峰值的增加,而未来的电流增加。
按照上述分析电弧起始,pre灭弧时间主要取决于捏液态金属的过程,这是由通过电流产生的电磁力和它的磁场。结果,增加电流会导致磁场和洛伦兹磁力的强化。这将加速捏过程和减少pre灭弧时间。伯杰的实验中观察到,电弧电压主要由电弧的但并非所有的频道。因此,电弧电压较低可能是由于不完整的电弧燃烧在某些渠道,和增加直通电流会导致完全燃烧的电弧在每个通道,提高总弧电压。电压立即摔倒在电流零由于消弧由于电弧进化。由于液态金属不回流通道后立即灭弧,电压在电流为零的残余电压等于电容器银行吗?电压在非零当前时间慢慢减少到零,和当前上涨之前再次电流零由于减少LC振荡电路的直流电阻。这一现实的一个可能的因素可能是由电弧产生的压力。随着电流的增加,压力将会增加集中,因为完全电弧燃烧。 Due to the lack of enough release space, this strong pressure will compulsively compress the liquid metal into the channel after the arc expansion. This can reduce the resistance and coercive extinction of the arc [5]。
在本文中,我们提出一个电弧等离子体行为、侵蚀、液态金属限流装置和特点。弧点燃在液态金属由于self-pinch效果由电磁力驱动的。捏最初从液态金属的自由表面向下延伸以气体的形式蛀牙。通过分析电弧点火,可以得出的结论是,这个弧等离子体应该是金属蒸汽和空气的混合物。
弧演化可分为四个阶段,包括扩张弧、弧伸长,电弧收缩,消弧的形态学变化。这似乎是斜率电弧电阻的变化。在弧过程中,观察到两个电极上的电弧侵蚀,主要原因可能是扩大弧和高温液态金属的影响。随着潜在的电流增加,pre灭弧时间减少了由于压力过程的加速度和电弧电压提高,因为足够的燃烧。非零电流在高电流的电弧熄灭。它可以造成强大的压力产生的电弧,这将强制压缩液态金属进入通道。