本质安全电感电路电弧放电时间双正态分布 被引量：14

1

作者 孟庆海 王进己 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期119-124,共6页

本质安全电感电路的电弧放电时间本应整体服从正态分布,但试验发现存在双正态分布情况,即放电时间被分为大小不同的两组,每一组均服从正态分布。为解释该现象,对IEC火花试验装置的钨丝在镉盘凹槽内的分离情况进行数学推导,得到钨丝的分... 本质安全电感电路的电弧放电时间本应整体服从正态分布,但试验发现存在双正态分布情况,即放电时间被分为大小不同的两组,每一组均服从正态分布。为解释该现象,对IEC火花试验装置的钨丝在镉盘凹槽内的分离情况进行数学推导,得到钨丝的分离轨迹,并结合钨丝的实际分离速度计算,确定了钨丝在镉盘凹槽内分离的最短和最长时间。指出放电时间存在双正态分布时,较低平均值一组对应钨丝与镉盘凹槽内边缘的分离,较高平均值一组对应钨丝与镉盘外边缘的分离。给出了存在双正态分布的判据。 展开更多

关键词 iec火花试验装置 本质安全 低能电弧放电

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IEC火花试验装置检验容性电路的新途径 被引量：7

2

作者 付淑玲 《电气防爆》 2002年第3期35-37,共3页

目前 ,利用“IEC本安电路火花试验装置” ,对时间常数较大的电容性电路试验 ,在多数情况下都采用拔钨丝根数来实现。经过近十多年的实际运行表明 ,这种简单的替代可能降低了试验电容性电路的灵敏度。本文通过对阻容性电路的充放电时间及... 目前 ,利用“IEC本安电路火花试验装置” ,对时间常数较大的电容性电路试验 ,在多数情况下都采用拔钨丝根数来实现。经过近十多年的实际运行表明 ,这种简单的替代可能降低了试验电容性电路的灵敏度。本文通过对阻容性电路的充放电时间及IEC火花试验装置打火间隔的理论分析和计算 ,找出了灵敏度低的原因 ,并探讨了在不影响IEC火花试验装置性能指标的前提下 ,试验电容性电路的新途径。 展开更多

关键词 iec火花试验装置 检验 电容性电路 电子电路

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电感性本质安全电路火花放电全过程仿真 被引量：6

3

作者 孟庆海 袁明华 王进己 《北方工业大学学报》 2017年第5期50-54,共5页

本文对IEC火花试验装置标定电路断开过程中钨丝与镉盘间的极间电容进行了分析,得到了极间电容和分离时间之间的关系.基于电感性本质安全电路电弧放电的动态伏安特性数学模型,建立了断开过程中电弧的MATLAB仿真模型,对电路断开过程中电... 本文对IEC火花试验装置标定电路断开过程中钨丝与镉盘间的极间电容进行了分析,得到了极间电容和分离时间之间的关系.基于电感性本质安全电路电弧放电的动态伏安特性数学模型,建立了断开过程中电弧的MATLAB仿真模型,对电路断开过程中电弧的电压和电流进行了仿真分析,得到了电感性本质安全电路火花放电的全过程仿真波形.通过比较,与实际的波形保持了良好的一致性,证明了理论分析的正确性. 展开更多

关键词 iec火花试验装置 本质安全 MATLAB仿真

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基于PIC/MCC法爆炸性气体环境下的微尺度放电特性 被引量：5

4

作者 王党树 古东明 +2 位作者 栾哲哲 刘树林 王新霞 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期805-814,共10页

为了研究爆炸环境下微间隙放电的微观特性,以国际标准IEC火花试验装置为研究对象,建立了瓦斯与空气混合气体环境下,以钨丝为阳极和镉盘为阴极的二维平行板放电仿真模型。采用粒子法(PIC/MCC)进行仿真,研究了平行板极间电压为295 V、极距... 为了研究爆炸环境下微间隙放电的微观特性,以国际标准IEC火花试验装置为研究对象,建立了瓦斯与空气混合气体环境下,以钨丝为阳极和镉盘为阴极的二维平行板放电仿真模型。采用粒子法(PIC/MCC)进行仿真,研究了平行板极间电压为295 V、极距为5μm的微间隙放电动态过程;从微观层面分析了爆炸性气体环境下微尺度放电机制,同时讨论了极距和瓦斯体积分数等因素在放电过程中对微观粒子的影响,进而揭示这些因素对放电电压和电流特性的影响。最终的仿真结果表明:极距在5μm时微间隙放电的主要机制是场致发射,而并非是以碰撞电离及电子雪崩为主要特征的气体放电,放电过程中CH类离子粒子数并未有明显变化而电子数量变化较为明显;当极距为15μm时,微间隙放电的主要机制是气体发生雪崩式电离,混合气体中的甲烷体积分数会影响放电结果:甲烷体积分数在3.5%~13.5%范围内时,体积分数每增加5%,放电中阳极吸收电流就会增加10 mA,在微观上表现为随着混合气体中甲烷体积分数的不断增加,CH类离子产生的速率也会有所提高,且甲烷气体在放电过程中贡献程度也在不断增加。并搭建了爆炸环境下微间隙放电试验平台,进一步从实验方面验证了改变极间距离时微观粒子的变化所表现出的宏观特性。 展开更多

关键词 爆炸环境 阳极吸收电流 微尺度放电 场致发射 iec火花试验装置

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基于电荷等效法的电容短路放电微观特性数值模拟研究 被引量：4

5

作者 王党树 栾哲哲 +2 位作者 古东明 刘树林 王新霞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第13期2684-2696,共13页

为了研究基于IEC火花试验装置的容性电路短路放电的微观特性,该文建立了以钨为阳极材料、镉为阴极材料的二维平行极板仿真模型。在仿真区域充满了空气以及体积分数为8.5%的甲烷混合气体,根据电荷等效原理对该模型采用粒子法(PIC/MCC)进... 为了研究基于IEC火花试验装置的容性电路短路放电的微观特性,该文建立了以钨为阳极材料、镉为阴极材料的二维平行极板仿真模型。在仿真区域充满了空气以及体积分数为8.5%的甲烷混合气体,根据电荷等效原理对该模型采用粒子法(PIC/MCC)进行数值模拟研究,着重分析了极间电压、极间距离及外接电容对电容短路放电过程的影响,得到了在击穿后放电过程中极间电压、电流、各种粒子浓度、平均电子能量的变化情况。模拟结果表明:随着极间电压的增大,平均电子能量也逐渐增大,极间电压对N2的电离影响程度远大于对O_(2)和CH_(4)的电离;当电极间距变大时,击穿所需要的时间变长,电极间气体介质越难以击穿;外接电容容值的改变,对气体电离基本不会产生影响,但外接电容的改变影响极间电流变化,击穿后的极间电流随着电容的增大而增大;随着极间电场强度的增大,气体电离会越剧烈,电流密度会越大,平均电子能量也会逐渐变大。 展开更多

关键词 iec火花试验装置 电荷等效 粒子网格/蒙特卡洛模型 平均电子能量

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IEC火花试验装置打火间隔及灵敏度分析 被引量：3

6

作者 孟庆海 王进己 袁明华 《北方工业大学学报》 2017年第2期49-54,共6页

电路的本质安全性能需要在IEC火花试验装置上进行爆炸试验来考核.钨丝数量以及凹槽打火间隔均影响火花试验装置的灵敏度,通常近似认为凹槽打火间隔固定为凹槽宽度2mm不变.本文通过数学计算,得到了钨丝与镉盘凹槽边缘的接触、分离规律,... 电路的本质安全性能需要在IEC火花试验装置上进行爆炸试验来考核.钨丝数量以及凹槽打火间隔均影响火花试验装置的灵敏度,通常近似认为凹槽打火间隔固定为凹槽宽度2mm不变.本文通过数学计算,得到了钨丝与镉盘凹槽边缘的接触、分离规律,绘制了镉盘凹槽打火间隔分布直方图,得出凹槽打火间隔范围为1.94~5.68mm的结论.基于凹槽实际打火间隔,分析了不同时间常数下容性电路的有效打火次数,发现实际有效火花数目最大可达1952个,区别于通常认为的1600个.分析结果对提高容性电路检测灵敏度具有指导意义. 展开更多

关键词 iec火花试验装置 本质安全 打火间隔 检测灵敏度

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IEC火花试验装置的电容短路放电特性数学仿真分析 被引量：11

7

作者 钟久明 刘树林 崔强 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2014年第2期29-34,共6页

分析了基于IEC安全火花试验装置的简单电容电路短路放电特性,将其放电过程分为一次放电、电压维持及二次放电三个阶段。建立了基于场致发射的放电数学模型,得出了放电电流和电压的时域表达式。运用实验方法建立了放电时间与电容及其初... 分析了基于IEC安全火花试验装置的简单电容电路短路放电特性,将其放电过程分为一次放电、电压维持及二次放电三个阶段。建立了基于场致发射的放电数学模型,得出了放电电流和电压的时域表达式。运用实验方法建立了放电时间与电容及其初始电压间的函数关系。以放电结束时刻的电压和电流为约束条件,给出了模型中待定参数的确定方法。进行了实例验证并设计了软件评价器,结果表明理论分析及所提出模型的正确性和非爆炸评价的可行性。 展开更多

关键词 iec安全火花试验装置 电容电路 短路放电 数学仿真

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短间隙的击穿及其短路放电特性研究 被引量：8

8

作者 钟久明 刘树林 +1 位作者 王玉婷 段江龙 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2016年第4期30-34,共5页

为研究IEC安全火花试验装置短路放电的击穿放电机制,针对室温1atm下不同浓度的甲烷空气混合气体,对几百微米~几毫米范围内的击穿实验进行了设计。分析表明对于不同浓度甲烷空气混合气体,击穿电压与电极间距的关系曲线均呈现马鞍形;室温1... 为研究IEC安全火花试验装置短路放电的击穿放电机制,针对室温1atm下不同浓度的甲烷空气混合气体,对几百微米~几毫米范围内的击穿实验进行了设计。分析表明对于不同浓度甲烷空气混合气体,击穿电压与电极间距的关系曲线均呈现马鞍形;室温1atm下8.5%甲烷空气混合气体在几百微米~几毫米间隙范围内的最低击穿电压表明试验装置的电容短路放电过程在巴申定律的适用范围之外且其临界击穿间距在几百微米以下。可见,该放电过程中间隙内的碰撞电离效应并不突出,阴极电子发射是其击穿放电的主导机制,该放电过程类似真空放电,通过安全火花试验装置得出不同介质环境的电容电路短路放电波形对此进行了验证。 展开更多

关键词 短间隙 短路放电 iec安全火花试验装置 击穿特性

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基于模拟电荷法的微间隙场增强因子研究 被引量：7

9

作者 钟久明 刘树林 +2 位作者 王玉婷 韩长端 刘锦涛 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1003-1008,共6页

运动电极下的微间隙是国际电工委员会推荐安全火花试验装置(IEC-STA)短路火花放电体系的核心组成部分,也是研究装置短路放电特性、揭示短路放电机理的关键性难点.为研究其短路放电特性,运用扫描电镜对其电极进行了扫描分析,重构了最危... 运动电极下的微间隙是国际电工委员会推荐安全火花试验装置(IEC-STA)短路火花放电体系的核心组成部分,也是研究装置短路放电特性、揭示短路放电机理的关键性难点.为研究其短路放电特性,运用扫描电镜对其电极进行了扫描分析,重构了最危险打火情形下的电极表面形貌模型.基于模拟电荷法建立了阴极表面场强的数学模型,并对传统模拟电荷法进行了改进,给出了其参数设置、算法流程及病态矩阵处理方法,并对场增强因子进行了数值计算.数值计算结果表明,对于给定的微凸起高度,场增强因子与微凸起密度并不成简单的单调关系,而是存在使场增强因子最大的微凸起密度;对于给定的微凸起密度,在电极间距较大的情况下,场增强因子随间距成单调递减关系,反之,则随间距的减小而增大.数值计算结果为IEC-STA短路放电特性研究奠定了基础. 展开更多

关键词 微间隙 iec安全火花试验装置 短路放电 模拟电荷法 场增强因子

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IEC安全火花试验装置点燃因素研究 被引量：1

10

作者 刘树林 于昌隆 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期167-174,共8页

为研究IEC火花试验装置的影响因素,建立IEC火花试验装置放电间隙电压、电流数学模型,得到有效点燃能量表达式。在此基础上,利用Fluent软件建立IEC火花试验装置中钨丝与镉盘放电间隙模型,采用UDF编程模块模拟钨丝向镉盘运动过程,并设置... 为研究IEC火花试验装置的影响因素,建立IEC火花试验装置放电间隙电压、电流数学模型,得到有效点燃能量表达式。在此基础上,利用Fluent软件建立IEC火花试验装置中钨丝与镉盘放电间隙模型,采用UDF编程模块模拟钨丝向镉盘运动过程,并设置计算出的放电间隙有效点燃能量及其相关参数,仿真模拟有效点燃能量、点火半径、电极材质3个因素对电火花引燃甲烷/空气混合气体的影响。结果表明:点火半径不变的情况下,钨电极在运动至电火花之前,温度有短暂上升并保持不变,当与火花接触后会瞬间吸收大量热量,通过仿真计算电火花能量在钨电极上的损耗占有很大比重;得到不同电容值对应的最小点火半径,最小点火半径随着电容值的增大逐渐减小,并拟合出最小点火半径与有效点燃能量之间的函数关系式。 展开更多

关键词 iec安全火花试验装置 电容电路 短路放电 爆炸特性 数值模拟 点火

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基于IEC安全火花试验装置的电感分断放电电极热-电耦合的数值研究

11

作者 成福群 吴疆 +1 位作者 赵永秀 王瑶 《重庆电力高等专科学校学报》 2023年第6期1-7,共7页

研究基于IEC安全火花试验装置的电感分断弧前金属液态桥的形成是研究低压、小电流感性电路分断电子产生机制及电弧形成机理的关键。考虑镉盘电极微观表面形貌,基于流体动力学模型,建立了真空环境下钨丝-镉盘电极热-电耦合的几何与数学... 研究基于IEC安全火花试验装置的电感分断弧前金属液态桥的形成是研究低压、小电流感性电路分断电子产生机制及电弧形成机理的关键。考虑镉盘电极微观表面形貌,基于流体动力学模型,建立了真空环境下钨丝-镉盘电极热-电耦合的几何与数学模型。数值模拟了极间金属液桥的形成过程,得出了液桥的温度分布、固-液相变过程和电压特性;探究了电路串联电感、初始电流及电极初始接触压力对金属液桥形成的影响。数值模拟计算结果表明,模型最高温度出现在接触区域中心,金属液桥形变受热膨胀力与马兰格尼效应共同作用;当接触区域温度均达到镉材料的沸点时,金属液桥完全断裂,此时电极两端电压与实验测量得到的最小建弧电压相符;电路电感大小对金属液桥形成基本无影响,而增大初始电流或减小电极初始接触压力会缩短电极熔化、金属液桥蒸发及完全断裂所需时间。这为进一步探究低压、小电流感性电路分断放电电弧形成及引燃机理提供了理论指导意义。 展开更多

关键词 iec安全火花试验装置 电感分断放电 热-电耦合 金属液桥 低压小电流

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