多棒极型触发真空开关电弧运动及电气特性研究

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1、分类号学号M201171270学校代码10487密级硕士学位论文多棒极型触发真空开关电弧运动及电气特性研究学位申请人：姚星辰学科专业：高电压与绝缘技术指导教师：戴玲副教授林福昌教授答辩日期：2014年1月10日I万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonArcMovementandElectricalCharacteristicsOfaMulti-rodTrigg

2、eredVacuumSwitchCandidate:YaoXingchenMajor:HighVoltageandInsulationTechnologySupervisor:AssociateProf.DaiLingProf.LinFuchangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引

3、用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____

4、_______年解密后适用本授权书。本论文不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日I万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要触发真空开关（TriggeredVacuumSwitch，TVS）是一种可控性良好的大功率闭合开关器件。平板电极结构的TVS在通流较大时，不可避免的存在真空电弧在阳极集聚的现象，因而限制了其向更大通流能力的发展。多棒极型TVS的电极结构由多对棒状电极相互交错排列形成多个间隙，实现了电弧的多通道发展，避免了主电弧的集聚，从而具备更大的通流能力。本

5、文研究了多棒极TVS在大电流下的电气特性和电弧运动机理，探索了其在工频电压下的工作特性。首先，研究了多棒极TVS在大电流下的通流能力、耐压能力和寿命等电气特性，并采用了场发射扫描电镜（SEM）研究了TVS电极在通流中的烧蚀情况，同时采用有限元方法对不同电极表面状况下的静电场进行计算分析，计算结果表明随着开关通流次数的增多，电极表面的电场畸变倍数逐渐收敛，但是平均电场强度逐渐增加。其次，在电弧运动规律方面，采用CMOS高速摄像系统对多棒极型TVS中电弧的发展过程进行观测，研究发现在多棒极TVS开关燃弧过程中，电弧既

6、有快速运动的时刻，也会有停滞的时刻。其中速度最快可以达到104m/s数量级，远大于平板TVS中电弧运动的速度。最后，研究了单只TVS在负极性电压下的触发状况和两只多棒极TVS反并联在工频电压下的工作特性。发现单只TVS在负极性电压下，始终无法100%稳定触发。而在工频电压下，采用两只TVS发并联的方式，就可以保证无论在何种电压极性下至少会有一只TVS导通。关键词：多棒极真空触发开关，电弧，阴极斑点，速度，磁场I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTriggeredVacuumSwitch(TVS)is

7、oneoftheimportanthigh-powerswitchdevices.However,thevacuumarcwillbeconstrictedunavoidablyintheflatelectrodeswitch,limitingthedevelopmentofTVSwithhighercurrentcarryingcapability.TheTVSwithmulti-rodelectrodehastheabilityofcarryinghighcurrent.Theelectrodeismadeu

8、pofmulti-pairrodszigzagarrangement,formingmulti-channel.So,thevacuumarccanburninsomechannelsatthesametime,whichcanavoidthefastconstrictionofarc.Inthispaper,wefocusontheelectricperformance