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航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
航天電磁PILZ繼電器是可靠性及壽命要求較高的一類密封PILZ繼電器，其壽命主要取決于分斷過程的燃弧特性及電弧對觸頭的燒蝕特性。建立航天熱力學環(huán)境下銀觸頭在N_2、H_2和He氣體中分斷電弧的三維磁流體動力學模型，研究不同分斷因素對電弧溫度、電壓、燃弧時間等參數(shù)的影響，研究觸頭燒蝕量與燃弧因素之間的關(guān)系，比較各種適用于航天PILZ繼電器的電弧抑制措施對觸頭燒蝕量的減小程度。

航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
燃弧氣體和觸頭蒸汽混合等離子體的熱力學特性和輸運系數(shù)是研究電弧特性和觸頭燒蝕特性的前提和基礎(chǔ)。針對銀蒸汽帶來的組份之間碰撞現(xiàn)象，提出了碰撞積分的計算方法。銀原子與中性氣體組份的碰撞采用Lennard-Jones勢描述，碰撞參數(shù)采用組合法獲得；銀原子與氣體離子組份之間、銀離子與氣體中性組份之間的碰撞采用極化勢描述。采用Gibbs自由能zui小化原理和Chapman-Enskog估計法給出了200K~20000K溫度范圍內(nèi)任意比例銀蒸汽與N_2、H_2和He氣體的混合物平衡組份、熱力學特性和輸運系數(shù)，解決因電弧等離子體熱力學特性和輸運系數(shù)未知而無法進行航天PILZ繼電器電弧理論分析與建模仿真的問題。 建立了航天熱力學條件下銀觸頭在N_2中分斷電弧的三維磁流體動力學模型。該模型考慮了銀觸頭材料汽化燒蝕、銀蒸汽濃度和弧根區(qū)域鞘層的等效。提出了熱力學環(huán)境在航天PILZ繼電器電弧模型中的描述方法，其中力學環(huán)境等效為動量方程的體積力，熱學環(huán)境通過溫度邊界條件、壓力邊界條件及電弧熱力學特性和輸運系數(shù)實現(xiàn)。結(jié)合動態(tài)層鋪法實現(xiàn)了分斷過程溫度場、電場、磁場以及銀蒸汽濃度的耦合求解，研究了不同分斷條件下電弧電壓、燃弧時間、觸頭燒蝕量等參數(shù)，給出了熱力學環(huán)境對電弧特性和觸頭燒蝕特性的影響規(guī)律。采用航天PILZ繼電器分斷電弧三維磁流體動力學模型，研究了H_2和He作為燃弧氣體、增大氣體壓強、永磁體磁場吹弧等適用于航天PILZ繼電器的電弧抑制措施對電弧特性和觸頭燒蝕特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，H_2可作為航天PILZ繼電器的理想燃弧氣體；增大壓強有利于提高電弧電壓，減少蒸發(fā)燒蝕量，從而提高電壽命；永磁磁場吹弧可縮短燃弧時間、減少觸頭蒸發(fā)燒蝕量。采用H_2熄弧、提高氣體壓強及磁場吹弧等措施均能有效地加快電弧熄滅，減輕電弧對觸頭的燒蝕程度。采用高氣壓H_2作為燃弧氣體，并配合小體積永磁體吹弧，可有效提高滅弧性能和觸頭分斷壽命。

航天PILZ繼電器分斷電弧及其抑制措施
碰撞式觸頭恒速分斷電弧試驗系統(tǒng)，利用高速攝像機拍攝了分斷過程電弧和銀原子濃度分布圖像，提出了弧根運動特性自動提取的圖像處理算法，研究了電弧的形態(tài)及其在磁場作用下的運動特性。實驗研究了不同電流、分斷速度、外加磁場等因素對電弧特性和觸頭燒蝕特性的影響規(guī)律，為理論分析和仿真研究提供實驗依據(jù)。zui終通過電弧電壓、燃弧時間和磁場作用下電弧運動特性的測試結(jié)果證明所建電弧模型的正確性。