SF6與其混合氣體中電弧動(dòng)態(tài)特性和應(yīng)用

內(nèi)容概要

內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書系統(tǒng)地總結(jié)了作者十多年來(lái)在SF6與其混合氣體中電弧動(dòng)態(tài)特性
的研究成果。書中第1至5章，全面敘述SF6與其混合氣體的基本特性和有
關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。第6至9章著重介紹創(chuàng)新建立的電弧二維動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和所采
用的數(shù)值分析方法及其應(yīng)用。第10至14章，深入分析SF6與其混合氣體中
電弧熱邊界區(qū)特性和電弧阻塞現(xiàn)象，并系統(tǒng)地研究其氣流特性。最后兩章敘
述滅弧室結(jié)構(gòu)參數(shù)的綜合調(diào)整，以改善混合氣體滅弧室的開(kāi)斷特性，為在斷
路器中應(yīng)用SF6/N2混合氣體取代純SF6提供了科學(xué)依據(jù)。
本書不僅對(duì)分析SF6和SF6/N2混合氣體電弧特性有理論意義，并且對(duì)
SF6和SF6/N2混合氣體斷路器的研制開(kāi)發(fā)具有實(shí)用價(jià)值。
本書可供高等學(xué)校、研究和設(shè)計(jì)制造單位有關(guān)專業(yè)的教師、研究生、科學(xué)
研究人員和工程技術(shù)人員參考應(yīng)用。
A BRIEF INTRODUCTION TO THE BOOK
The systematical results of the authors' researches on dynamic charac-
teristics of electric arcs in SF6 and its gas mixtures are summed up in this
book. From Ist to 5th chapters, the fundamental properties of SF6 and its
gas mixtures and experimental researches concerned are comprehensively re-
lated. From 6th to 9th chapters, a new two-dimensional mathematical model
of arc and its numerical analyses and applications are presented. From lOth
to 14th chapters, characterictics of thermal bounday region of arc and phe-
nomena of arc clogging in SF6 and its gas mixtures are analyzed. In the last
two chapters the comprehensive adjustments of construction parameters of
the interrupter are introduced in order to improve the breaking characteris-
tics of the interrupter with SF6/N2 gas mixtures.
This book is an academic monograph and applies to teachers, postgrad-
uates, researches and engineers of relevant specialities of universities, re-
search and design institutes.

作者簡(jiǎn)介

作者簡(jiǎn)介
王其平教授，浙江寧波人，1926
年出生于上海。1949年畢業(yè)于上海
大同大學(xué)。50年代曾在蘇聯(lián)莫斯科
動(dòng)力學(xué)院進(jìn)修研究。1952年1月起
歷任上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)助
教、講師、副教授、教授、博士生導(dǎo)師。
現(xiàn)任西安交通大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)副主
任，《西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)》主編，校人
體科學(xué)研究中心主任，電力設(shè)備電氣
絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主
席，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)名譽(yù)理事，電
接觸及電弧研究會(huì)主任委員，跨國(guó)
IEEE高級(jí)會(huì)員，國(guó)際氣體放電及其應(yīng)用會(huì)議國(guó)際委員會(huì)委員等
職。
40多年來(lái)，王其平教授一直從事電器和電弧理論、電接觸理
論的教學(xué)和科學(xué)研究工作，是交通大學(xué)電器專業(yè)創(chuàng)建人之一。早在
1963年出版的《電器中的電弧理論》一書，為國(guó)內(nèi)這方面第一本專
著，在創(chuàng)建電器電弧理論的科學(xué)體系方面起了先導(dǎo)和開(kāi)拓作用。
王其平教授與其合作者在國(guó)內(nèi)首先創(chuàng)建了四個(gè)不同層次、各
具特色的電弧動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，提出了電接觸材料的侵蝕機(jī)理和表
面形貌特征的新觀點(diǎn)。出版了5部專著，發(fā)表論文120余篇，獲國(guó)
家教育委員會(huì)、機(jī)械電子工業(yè)部頒發(fā)的科技進(jìn)步獎(jiǎng)5項(xiàng)和榮譽(yù)證
書10多種，還獲得國(guó)務(wù)院1991年頒發(fā)的政府特殊津貼證書。
他與同事聯(lián)合發(fā)起和主持了在西安交通大學(xué)召開(kāi)的兩屆“電
接觸、電弧、電器及其應(yīng)用國(guó)際會(huì)議”，應(yīng)邀訪問(wèn)過(guò)瑞士、德、英、意、
波、加、日、美等國(guó)的有關(guān)大學(xué)。
他是我國(guó)在該領(lǐng)域內(nèi)有突出貢獻(xiàn)的專家，被選入1992年出版
的《中國(guó)人名大詞典》當(dāng)代人物卷。
ABriefIntroduction
totheAuthor
WangQi－Pingwasbornin1926inShanghai，China.He
graduatedfromDaTongUniversity，Shanghaiin1949.Heen－
gagedinadvancedstudiesinMoscowEnergeticInstitute，USSR，
in1950s.HeisaprofessorofXi’anJiaotongUniversity.Healso
servesastheViceChairmanoftheAcademicCommitteeofthe
University，ChiefEditorofJournalofXi’anJiaotongUniversity，
DirectorofSomaticScienceResearchCenteroftheUniversity，
ChairmanoftheAcademicCommitteeofStateKeyLaboratoryof
ElectricalInsulationforPowerEquipments，HonoraryCouncil
Member of China Electrotechnical Society, Chairman of Electric
Contact and Arc Research Institute, senior member of IEEE,
member of International Committee of International Conference
on Gas Discharges and Their Applications, etc..
For more than forty years, Prof. Wang Qi-Ping has been
engaged in teaching and research of electrical apparatus, electric
arc theory and contact theory. He was one of the founders of
Electrical Apparatus Speciality of Jiaotong University. The book
"The Theory of Electric Arcs in Electrical Apparatus" was pub-
lished early in 1963, it is the first book on this field in China.
Prof. Wang and his cooporators established four different kinds
of mathematical models of electric arc in gas flow with distinctive
features for the first time in China, and advanced the new view-
points of the formation mechanisms of erosion and surface mor-
phology of electric contacts by breaking arcs. He has published
five books and more than 120 papers in the above mentioned
fields. His scientific research work is fruitful. He has obtained
five awards of science and technology progress and more than 10
honorable certificates given by the State Education Commission
and Ministry of Machine Building and Electronic Industry, and
the certificate for special allowance given by State Council in
1991.
He with his colleagues jointly sponsored and organized Ist
and 2nd International Conference on Electrical Arcs, Contacts,
Apparatus and their Applications in Xi'an. He attended interna-
tional conference many times and was invited to visit relevant u-
niversities in Switzerland, Germany, U. K. , Italy, Poland,
Canada, Japan, U. S.A.
Prof. Wang is a specialist with distinguished contributions
in electrical engineering. His name and biography has been in-
cluded in "The Great Dictionary of Chinese Biography-Contem-
porary Figures" published in 1992.

書籍目錄

目錄
前言
符號(hào)說(shuō)明
第1章 緒論
1.1 SF6氣體的特性和SF6滅弧室工作原理
1.2 SF6混合氣體滅弧性能研究的進(jìn)展
1.3 電弧動(dòng)態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型的研究
第2章 SF6混合氣體基本性質(zhì)及選擇
2.1 混合氣體理論
2.2 添加氣體的物理化學(xué)性質(zhì)
2.3 SF6混合氣體的物理化學(xué)性質(zhì)
2.4 SF6混合氣體的選擇
第3章 SF6和SF6/N2氣體中電弧參數(shù)的測(cè)試及分析
3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
3.2 電弧電壓、電流和燃弧時(shí)間的測(cè)試
3.3 電位探針?lè)▽?duì)弧柱電位梯度的測(cè)試
3.4 電弧弧柱形象的拍攝
3.5 電弧等離子體溫度的光譜診斷
3.6 SF6與SF6/N2氣體中電弧參數(shù)的比較
第4章 SF6和SF6/N2氣體存在電弧時(shí)氣流場(chǎng)的光學(xué)
顯示測(cè)量
4.1 光學(xué)測(cè)量的基本原理
4.2 差分干涉測(cè)量技術(shù)及光路布置
4.3 電弧氣流場(chǎng)的測(cè)量方法和特點(diǎn)
4.4 干涉條紋間距的確定及條紋方向的影響
4.5 電弧氣流場(chǎng)光學(xué)顯示測(cè)量結(jié)果
第5章 SF6和SF6/N2氣體滅弧室開(kāi)斷特性的實(shí)驗(yàn)研究
5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試技術(shù)
5.2 開(kāi)斷電流過(guò)程中滅弧室氣壓和分閘速度分析
5.3 SF6和SF6/N2氣體滅弧室開(kāi)斷特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.4 噴口直徑和混合比對(duì)開(kāi)斷特性的影響
5.5 混合氣體開(kāi)斷特性分析
5.6 混合氣體開(kāi)斷特性的經(jīng)驗(yàn)公式
第6章 電弧二維動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型
6.1 本研究所用的滅弧室結(jié)構(gòu)
6.2 電弧二維動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的控制方程組
6.3 關(guān)于湍流的考慮
6.4 對(duì)于輻射的處理
6.5 電弧二維動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立
6.6 本電弧數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)
第7章 數(shù)值分析方法
7.1 Patankar－Spalding方法簡(jiǎn)介
7.2 Patankar－Spalding方法在噴口電弧上的應(yīng)用
7.3 流場(chǎng)中固體區(qū)域的處理
7.4 壁面函數(shù)法
7.5 關(guān)于弧柱邊界
7.6 計(jì)算機(jī)程序
第8章 SF6和SF6/N2氣體中噴口電弧特性的數(shù)值分析
8.1 SF6和SF6/N2氣體中電弧的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)特性
8.2 SF6和SF6/N2氣體中電弧的動(dòng)態(tài)特性
8.3 SF6和SF6/N2氣體中電弧電流過(guò)零后的熱恢復(fù)特性
第9章 SF6和SF6/N2氣體介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)特性的數(shù)值分析
9.1 滅弧室靜電場(chǎng)的數(shù)值分析
9.2 弧后氣流場(chǎng)的計(jì)算
9.3 SF6和SF6/N2氣體介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)特性
第10章 電弧熱邊界區(qū)特性及分析
10.1 電弧弧柱、熱邊界區(qū)和外部冷氣流的組成
10.2 熱邊界區(qū)的形成過(guò)程和變化特點(diǎn)
10.3 熱邊界區(qū)直徑和溫度
10.4 熱邊界區(qū)對(duì)噴口氣流量和電弧能量發(fā)散的影響
10.5 熱邊界區(qū)對(duì)介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)特性的影響
第11章 SF6和SF6/N2氣體中電弧阻塞效應(yīng)分析
11.1 電弧阻塞效應(yīng)概述
11.2 弧柱阻塞與熱邊界區(qū)阻塞
11.3 電弧能量密度的影響
11.4 流量密度和焓流率的影響
11.5 氣體性質(zhì)與加熱效應(yīng)的關(guān)系
11.6 SF6/N2混合氣體中電弧阻塞效應(yīng)的增強(qiáng)
第12章 SF6和SF6/N2氣體氣流特性的數(shù)值分析
12.1 滅弧室噴口內(nèi)氣流動(dòng)態(tài)特性的分析原理
12.2 噴口中電弧能量分布及其對(duì)氣流的影響
12.3 上游氣缸內(nèi)氣體能量平衡方程
12.4 噴口內(nèi)氣流量方程
12.5 氣流特性與分閘速度特性的聯(lián)合模擬計(jì)算
12.6 數(shù)值分析原理與計(jì)算
第13章 SF6和SF6/N2氣體氣流特性研究
13.1 SF6/N2混合氣體熱力學(xué)參數(shù)的求解
13.2 SF6、N2和SF6/N2氣體氣流特性的數(shù)值計(jì)算結(jié)果
13.3 不同氣體介質(zhì)對(duì)分閘速度的影響
13.4 混合比、充氣壓力及機(jī)構(gòu)操作力對(duì)氣流特性的影響
第14章 滅弧室噴口內(nèi)氣流場(chǎng)參數(shù)的空間分布
14.1 一維定常等熵流理論
14.2 噴口內(nèi)氣流流動(dòng)狀態(tài)與激波位置判定
14.3 滅弧室噴口內(nèi)不存在激波的條件
14.4 滅弧室噴口內(nèi)氣流場(chǎng)參數(shù)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果
第15章 滅弧室結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)SF6/N2混合氣體開(kāi)斷特性
的影響
15.1 壓氣式變熄弧距滅弧室的主要結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)
15.2 氣缸直徑的影響
15.3 噴口喉部直徑的影響
15.4 上游區(qū)長(zhǎng)度的影響及l(fā)u/Dt比值的確定
15.5 噴口下游擴(kuò)張角的影響
第16章 混合氣體滅弧室開(kāi)斷特性改善與結(jié)構(gòu)參數(shù)
的選擇優(yōu)化
16.1 氣流特性改善的依據(jù)和目的
16.2 混合比、充氣壓力與操動(dòng)機(jī)構(gòu)操作力的確定
16.3 滅弧室結(jié)構(gòu)參數(shù)的綜合調(diào)整
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