創(chuàng)新、誠信、務(wù)實(shí)、高效
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Wl* 丨科技 :論述 |
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研究弧隙的介質(zhì)恢復(fù)現(xiàn)象對(duì)所有開關(guān)電器來說 都具有十分重要的意義，對(duì)真空開關(guān)當(dāng)然也不例外。 當(dāng)真空開關(guān)在切斷工頻交流的過程中，在電流接近 正弦波的零區(qū)附近時(shí)，由于陽極斑點(diǎn)的不穩(wěn)定性， 可能在正弦波電流還未到達(dá)零點(diǎn)以前就熄滅，同時(shí) 電流將急劇下降到零。這時(shí)，盡管等離子體的發(fā)射 過程已經(jīng)停止，但間隙之間仍有殘余的離子、電子、 金屬蒸氣和一些微粒存在。在大電流時(shí)，電流過零 后電極還會(huì)向外蒸發(fā)金屬原子。這些殘余物質(zhì)需要 經(jīng)過一定的時(shí)間才能消失，而只有隨著殘余物質(zhì)的 逐漸消失，間隙才能承受較高的外施電壓。在實(shí)際 的電流切斷后間隙上會(huì)立即出現(xiàn)電壓的恢復(fù)過程， 如果間隙能承受住恢復(fù)電壓，就能順利地切斷電路， 否則，間隙將被恢復(fù)電壓擊穿而重新出現(xiàn)強(qiáng)電流的 電孤。因此，對(duì)間隙電強(qiáng)度恢復(fù)過程的研究，對(duì)實(shí) 際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。 對(duì)真空電弦過零后間隙電強(qiáng)度恢復(fù)過程的研 究，就是要找出觸頭材料、幾何尺寸、真空度和開 斷電流等對(duì)介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程的影響，而要達(dá)到這 —目的，就必須對(duì)真空滅弧室中電弧媳滅后幾微秒 到幾百微秒內(nèi)的介質(zhì)恢復(fù)過程進(jìn)行測童。 在現(xiàn)有的測量方法中，一般就是將交流電源跨 接在被試真空滅弧室觸頭的兩端，讓其在分?jǐn)噙^程 中產(chǎn)生電弧。當(dāng)正弦電流過零（或接近過零）時(shí)切 斷電流，用快速開關(guān)隔離交流電源，然后將直流或 幾個(gè)微秒寬的脈沖電壓加到觸頭兩端，使真空滅弧 室的兩觸頭之間被擊穿。選擇在電孤媳滅后的不同 時(shí)間間隔將電壓加到觸頭兩端，并測得擊穿時(shí)的電 壓值，便可進(jìn)行大童連續(xù)的試驗(yàn)，以研究介質(zhì)強(qiáng)度 恢復(fù)與時(shí)間的關(guān)系。 在國外的一些文章中，對(duì)介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程的 測童已給出了一定的數(shù)據(jù)和分析，但由于這些文 章并沒有給出具體的裝置實(shí)現(xiàn)方法，也沒有說明如 何解決測貴過程中所遇到的問題，因而對(duì)我們進(jìn)行 |
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王季梅、李宏群（西安交通大學(xué)） 實(shí)際的研究并不能有很大的幫助?，F(xiàn)將我們在這方 面所做的工作介紹如下。 我們在進(jìn)行介質(zhì)強(qiáng)度測置的工作中，用我們實(shí) 驗(yàn)室合成回路⑵的電流源部分作為電源，向被試品 提供燃弧時(shí)所需的電流。圖1示出電流源的電路圖。 圖中，r為電容器組，每組電容量等于16800MF; 乙為電抗器，每組電抗值為603MH。通過投入L <7 并聯(lián)支路數(shù)的多少及充電電壓的大小，可以調(diào)節(jié)放 電電流，使之在1?60kA的范圍內(nèi)變化。放電電流 為50HZE弦電流。試驗(yàn)時(shí)，在被試真空開關(guān)IP觸 頭分開前先引入一個(gè)引弧電流,這由閉合開關(guān)S 1來 完成，其大小由電阻K來確定。一般調(diào)節(jié)引弧電流 在50A到200A之間。當(dāng)用呂2短接電阻《時(shí)，預(yù)先 確定的正弦電流通過觸頭間隙。電流過零時(shí)電弧被 媳滅，整個(gè)電流波形如圖2所示。必須指出，與被 試真空開關(guān)串聯(lián)的快速隔離開關(guān)IS是與被試品同 時(shí)動(dòng)作的，當(dāng)電流過零時(shí)用它將被試品和電源分開。 |
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圖1合成回路電流源部分 is—快速隔離開關(guān)：IP—被試滅弧笮 |
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圖2 試驗(yàn)中的電流波形 1 一引弧電流；2—預(yù)定的正弦電流 |
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圖4 脈沖變壓器磁心 |
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圖7 幾套放電設(shè)備依次放電產(chǎn) |
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真空電弧電流過零嫌滅后，觸頭間隙介質(zhì)開始 |
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Cl 圖3脈沖發(fā)生器 T,、T:—脈沖變壓器； G—點(diǎn)火空氣球陳 主脈沖變壓器Tj是用鐵氧體環(huán)狀磁心繞制而 成的。在試驗(yàn)中將兩個(gè)相同的脈沖變壓器串聯(lián)使用 以減小變壓器線匝間的電壓值。磁心的尺寸如圖4 所示。在繞制脈沖變壓器時(shí)，要注意線租間和線匝 與磁心的絕緣問思。我們對(duì)幾種匝數(shù)比進(jìn)行了試 驗(yàn)，最后選定原邊為2 E,副邊為30匝，這樣在<：2 充電為8500V時(shí)可得到6〇kV的脈沖電壓。電壓的 波形如圖5所示。該波形的第一個(gè)上升沿約為30 kV/ns。 |
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圖5空載脈沖變壓器輸出波形 第一個(gè)波®于第二個(gè)波是由于有初始*化，做幾次 脈沖后便可消失。照片中»形上部由于a出照相機(jī) 所拍范困而被截?cái)?o:p> |
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在上面已經(jīng)提到，這種脈沖發(fā)生器可用于恢復(fù) 過程完成較快的試品，因?yàn)檫@時(shí)若每一個(gè)半波都梢 間隙擊穿，只用一套放電設(shè)備便可得到恢復(fù)特性曲 線。這時(shí)的波形如圖6所示。如果我們只要單邊的 恢復(fù)電壓時(shí)，可在真空滅孤室兩端并聯(lián)一高壓整» 硅堆，這樣就可把相反的電壓短掉。 |
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圖6前幾個(gè)波擊穿*后間篇的情況 對(duì)于恢復(fù)過程較長的試品（如幾百微秒以上） 可以在上述的脈沖變壓器原邊再加上幾套放電設(shè) 備，’這樣在不同的延時(shí)時(shí)刻使每一套放電設(shè)備依次 放電，便可得到幾個(gè)脈沖。這時(shí)脈沖變壓器的電路 如圖7所示。 |
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上面給出了現(xiàn)有脈沖發(fā)生雜的輸出脈沖波形， 在上述的整個(gè)過程中，最重要的就是如何將脈 沖發(fā)生器準(zhǔn)時(shí)投入使用。在我們的試膾中，是用電 壓比較器來檢測電流過零點(diǎn)，然后經(jīng)所需的M時(shí)后 觸發(fā)晶閘管。由于需要得典準(zhǔn)確的過零時(shí)刻，因此 必須使電壓比較器的標(biāo)準(zhǔn)靖的電壓足夠地小，且在 輸入的電路上不能加#1波器。這就產(chǎn)生一個(gè)非常嚴(yán) 重的問題，即誤動(dòng)作。因?yàn)樵谠?span id="yygsuuwme" class="29pt">tt時(shí)毎一個(gè)輔助開 關(guān)或較大的接觸器的動(dòng)作都會(huì)在電壓比較器的輸入 埔產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)使其翻轉(zhuǎn)，這也是在大電流場合期 電控制的一個(gè)難以解決的問鼉〇為了克服誤動(dòng)作， 我們根據(jù)實(shí)際的特殊情況設(shè)計(jì)了間步檢零延時(shí)電路 路，如圖8所示。 |
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圖9同步裝置輸入墻的波形 A間為干擾信號(hào) 遲，這是由于ft體管、晶》管及點(diǎn)火間朦1»有一定 的鏟時(shí)。在我們的電賂中，從電流過零颺發(fā)出觸發(fā) 晶IW管信號(hào)之間的鱖時(shí)小于1*MS，ftM管的導(dǎo)通時(shí) 間小于IMS，點(diǎn)火間Ht導(dǎo)通的時(shí)間是不定的，一般 在1~20卵之間（這是根據(jù)所拍的照片來瘺定的， 這里認(rèn)為示波1»的K時(shí)可以ft略不計(jì))•>如果需要電 流過零后零點(diǎn)幾個(gè)微秒里的恢ft電壓，就必須在電 流過零前某一時(shí)》就使網(wǎng)步裝置動(dòng)作，這ttll事比 較ft雜的實(shí)IHHt和控M電路。 |
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圖8間步檢零％時(shí)電路 現(xiàn)在根據(jù)輸入埔得到的電壓波形來分析電路的 工作。輸入端所得到的信號(hào)波形如田9所示，電流 用圖8所示的電路后，就可防止這類干擾倌號(hào)的破 電容器C•上就開始充電，只有C上的電壓被充至大 的作用•這種電路也可用于其它大電Jt場合H電控 囲1〇實(shí)際所測的籌分波形 像齡情況 *〉鷹時(shí)約78ms丨b>鷹時(shí)約KMMa ^V0 ^^ O駑時(shí)的78ns丨d>嫌時(shí)約l〇4|ia 應(yīng)當(dāng)注童的是，控_電||中總有一定的時(shí)間延 e) 全長為80kV, 時(shí)麵,毎格 |
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李義懷、盧蜻華（航天工業(yè)部502所) |
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內(nèi)容提要 |
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根據(jù)微特電機(jī)本身的功能及其在空間飛行器中所處的部位，就用于衛(wèi)星姿態(tài)碥定、姿態(tài)控制 戒穗定、天線定向、太陽帆板驅(qū)動(dòng)和定向裝置、星上照相機(jī)伺服系統(tǒng)以及其他用途等，分別舉例 簡述了各種黴特電機(jī)所完成的功能及主要種類。對(duì)星上微特電機(jī)的技術(shù)要求，除電機(jī)本身的性能, 指標(biāo)外，還要求重量輕、體積小；功耗低，效率離；可靠性高。隨著空間飛行器的多用途、高精 度和長壽命要求的日益突出，促使星上微特電機(jī)也不斷地更新和發(fā)展。這主要體現(xiàn)在新原理電機(jī) |
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的發(fā)展，新材料的應(yīng)用，新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)以及新技術(shù)和新工藝的采用等方面。 |
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自從第一顆人造衛(wèi)星上天以來，到目前為止， 全世界共發(fā)射了兩千多顆空間飛行器。人類已成功 地登上了月球，并將空間飛行器不斷發(fā)射到金星、 土星，去探索太陽系的奧秘。就人造地球衛(wèi)星來說， 已從初期的實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)到現(xiàn)在的應(yīng)用、提髙階段。 諸如通信、廣播電視、天文、氣象、資源、偵察和 導(dǎo)航等各種用途的衛(wèi)星，已在許多方面發(fā)揮了巨大 作用。我國的空間事業(yè)也正處于蓬勃發(fā)展中?？臻g 技術(shù)的成功與發(fā)展是與微特電機(jī)的作用分不開的， 因?yàn)閹缀鯖]有一顆衛(wèi)星不使用微特電機(jī)。 |
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一、微特電機(jī)在空間技術(shù)中的應(yīng)用W 為了更淸楚地了解微特電機(jī)在空間技術(shù)中的應(yīng) 用，我們根據(jù)微特電機(jī)本身的功能及其在空間飛行 器中所處的部位，分為幾個(gè)方面，分別舉例簡述如 下。 1.用于姿態(tài)碗定 (1)陀螺電機(jī)——常稱作陀鰾馬達(dá)。許多衛(wèi) 星采用陀螺裝置作為姿態(tài)敏感（測童）部件。陀嫌 電機(jī)是陀《的“心臟”，自旋轉(zhuǎn)速可離達(dá)每分鐘數(shù)萬 |
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下面是利用我們現(xiàn)有的裝置對(duì)IOOMVA的真空 滅弧室所做的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程測試的部分結(jié)果， 如圖10所示。這些照片都是在開斷峰值3 kA的情況 下拍攝的，圖中所注的延時(shí)時(shí)間為過零到掃描開始 的時(shí)間。我們可以看出，真空電弧熄滅的介質(zhì)恢復(fù) 是極其迅速的丨離過零點(diǎn)幾微秒后，介質(zhì)強(qiáng)度就恢 復(fù)到較高的程度。如果將圖IOa和圖IOb+的恢復(fù)特 性函在一起，并把雙向恢復(fù)特性畫成單向的，就 得到圖11中的恢復(fù)過程曲線。 近幾年來國外對(duì)真空滅弧室電弧熄滅后介質(zhì)恢 復(fù)過程的研究是十分重視的，已做了大量的試驗(yàn)， 并以此來分析和判斷真空滅孤室的性能。 研究真空電孤ft滅過程的介質(zhì)恢復(fù)現(xiàn)象，當(dāng)前 還借助于高速攝影機(jī)（每分鐘20000張的速度）和光 譜分析儀等比較先進(jìn)的儀器設(shè)備，拍攝電弧熄滅的 整個(gè)過程并測童其溫度的變化，還利用計(jì)算機(jī)用數(shù) 4 |
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圖11畫在一起的介質(zhì)恢復(fù)特性 幅標(biāo)和圖10中相同 |
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學(xué)模擬的方法作對(duì)比分析，以利于更精確地判斷、 研究介質(zhì)恢復(fù)的過程，從而提出真空滅弧室的具體 改進(jìn)措施。 參考文獻(xiàn) [1] I. M.Laffeny, Vacuum Arcs，Theory and Application，Chapier VI，1980。 [2] 王季梅.泰祖萌.王建華，研交交流真空電弧的 合成回路，西安交通大學(xué)科技報(bào)告82—408。 |
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