基于模拟电荷法的微间隙场增强因子研究-电子学报.pdfVIP

第４期 电　　子　　学　　报 Ｖｏｌ．４４　Ｎｏ．４ ２０１６年４月 ＡＣＴＡＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ Ａｐｒ．　２０１６ 基于模拟电荷法的微间隙场增强因子研究 １，２ １ １ １ １ 钟久明 ，刘树林 ，王玉婷 ，韩长端 ，刘锦涛 （１．西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安７１００５４；２．海南师范大学物理与电子工程学院，海南海口５７１１５８） 　　摘　要：　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． 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 中图分类号：　Ｏ４６２　　　文献标识码：　Ａ　　　文章编号：　０３７２２１１２（２０１６）０４１００３０６ 电子学报ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｊｏｕｒｎａｌ．ｏｒｇ．ｃｎ　 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０３７２２１１２．２０１６．０４．０３５ ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＦａｃｔｏｒｆｏｒＭｉｃｒｏＧａｐＢａｓｅｄｏｎＣＳＭ １，２ １ １ １ １ ＺＨＯＮＧＪｉｕｍｉｎｇ ，ＬＩＵＳｈｕｌｉｎ，ＷＡＮＧＹｕｔｉｎｇ，ＨＡＮＣｈａｎｇｄｕａｎ，ＬＩＵＪｉｎｔａｏ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｉｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ，Ｈａｉｎａｎ５７１１５８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｍｏｖｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍｉｃｒｏｇａｐｉｓａｃｏｒｅｐａｒｔｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｓｐａｒｋｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍｏｆｓａｆｅｔｙｓｐａｒｋｔｅｓｔ ａｐｐａｒａｔｕｓ（ＳＴＡ）ｓｐｅｃｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＩＥＣ），ｉｔｉｓｔｈｅｋｅｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｏｎ ＩＥＣＳＴＡｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｎｔｈｅＩＥＣＳＴＡ，ｉｔｓｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓａｒｅｓｃａｎｎｅｄｗｉｔｈｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）．Ａ ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｍｉｃｒｏｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｈｅｍｏｓｔｄａｎｇｅｒｏｕｓ