直流氢气混合气体电弧等离子体特性及分断机理研究

随着航空航天、电动汽车等直流供电系统功率增加，大开断容量、小型化、长寿命和强环境适应性直流开关的分断机理成为低压开关电器研究的前沿课题。氢气去游离作用强，利于熄灭直流电弧，国外进行了直流氢气开关理论及应用研究，但处于技术封锁阶段，而国内对此研究较少。本项目以氢气混合气体为灭弧介质研究直流电弧熄灭理论及开关技术，利用高速图像观测系统捕捉触头分断过程中电弧运动轨迹、利用比色法研究电弧等离子体电子温度和电子密度分布；研究分断电弧过程中动态伏安特性和金属与气体相电弧转换过程及弧后电流特性；建立不同气体体积比和不同气压下电弧在外加磁场、铁磁栅片及电流产生磁场作用下的磁流体动力学模型；研究电弧等离子体输运及电弧熄灭后的介质恢复强度，总结分析分断机理及重燃条件，寻找开断电流能力与灭弧系统参数的关系，为设计开断容量为3kA、小型化、长寿命、高可靠的航空270V直流氢气混合气体开关提供理论支持。