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小电流下弧根运动对空气直流电弧的影响

阴极弧根为阴极电子发射的主要区域，形成空气电弧游离放电的极大部分电子均由阴极弧根产生，阴极弧根运动对直流空气电弧等离子体特性有重要意义。由弧根运动引起的电弧演变机理复杂，小电流情况下，气、磁吹作用较弱，电弧为自由燃烧状态，受外力作用极小，断口间电弧能量局部集中，弧根在触头表面停滞现象尤为严重。针对自由燃烧电弧过程，通过改变电极的运动方式，电极开断过程中加入动静电极相对运动，实验观测到阴极旋转运动作用下电弧自由燃烧下动静电极弧根错位现象；对比阴极直线运动情况下，弧柱消游离空间明显增大，燃弧时间缩短。实验观测得到，电极旋转驱动阴极弧根运动下小电流下空气直流电弧三维扭曲的弧柱形态。本文参照临界电流试验条件，建立小电流下平行电极间三维电弧仿真模型，探究在小电流情况下，自由燃烧态电弧的演变过程。仿真结果表明：阴极弧根运动使得发射后极间带电粒子空间分布变化，间隙间放电通道改变，间隙中电弧的最大温度值降低；当电弧放电通道不稳定时，极间电弧电压出现波动，电弧能量包络空间相对变小，间隙中高能粒子较少，有利于电弧能量的空间逸散。