CN101615221A - 一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，通过计算机来实现对真空灭弧室工频预击穿电流的模拟，它包括以下步骤：首先，建立流过真空灭弧室的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系；然后，根据得到的预击穿电流Ip与施加电压U之间的关系，通过计算机进行计算，得出一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值；最后，根据得到的一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值，通过计算机自动绘制预击穿电流Ip与施加电压U的关系曲线图，该关系曲线图即为预击穿电流Ip的波形图。本发明对于后续开展Ip的频谱分析、极性效应等分析能够节省大量的人力、物力和时间，大大提高了效率。

Description

一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法

技术领域

本发明涉及一种模拟方法，尤其涉及一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法。

技术背景

实际表明，仅依赖具体实验来研究真空灭弧室工频预击穿特性，工作量非常大，需要大量的人力、物力和时间。如果用某种方法同样可以研究其预击穿特性，则可以大大节约时间和精力的话，那么这种方法对于研究真空灭弧室的工频击穿特性有很大的帮助。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，它对于后续开展Ip的频谱分析、极性效应等分析能够节省大量的人力、物力和时间，大大提高了效率。

实现上述目的的技术方案是：一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，通过计算机来实现对真空灭弧室工频预击穿电流的模拟，其中，它包括以下步骤：

首先，建立流过真空灭弧室的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系；

然后，根据得到的预击穿电流Ip与施加电压U之间的关系，通过计算机进行计算，得出一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值；

最后，根据得到的一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值，通过计算机自动绘制预击穿电流Ip与施加电压U的关系曲线图，该关系曲线图即为预击穿电流Ip的波形图。

上述的真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，其中，所述的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系为：

$\lg \left(\frac{i}{u^2}\right)=\frac{-B}{u}+\mathrm{lgA},$

其中，i为场致发射电流，即预击穿电流Ip；

u为施加于真空间隙两端的电压，即施加电压U；

A、B为与具体电极表面状态、残余气体、电极结构形状以及电极材料有关的系数，A正比于场致发射面积，B正比于

是表面逸出功，β是场增强系数。

上述的真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，其中，所述的A和B的值可由真空灭弧室在直流下的F-N图求出。

本发明的有益效果是：本发明通过对真空灭弧室工频预击穿电流进行计算机模拟，在可靠和准确的基础上，计算机模拟可以将大量有些重复性的工作量转交给计算机完成，节约了时间，提高了效率。另外，只要适当调整计算机程序中的一些参数，在计算机上可以很方便地模拟实验过程中较少出现的一些现象。由于参数的可变范围很大，有助于对工频预击穿电流进行全面的研究。

具体实施方式

下面将结合一实施例对本发明作进一步说明。

本发明的一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，通过计算机来实现对真空灭弧室工频预击穿电流的模拟，它包括以下步骤：

首先，建立流过真空灭弧室的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系；

然后，根据得到的预击穿电流Ip与施加电压U之间的关系，通过计算机进行计算，得出一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值；

最后，根据得到的一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值，通过计算机自动绘制预击穿电流Ip与施加电压U的关系曲线图，该关系曲线图即为预击穿电流Ip的波形图。

本实施例中，在建立流过真空灭弧室的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系时，首先基于Fowler-Nordheim公式，该公式主要给出了电极尖峰部分场致发射电流密度与电场强度之间的关系，即：

式中J为电流密度；E为电场强度；

t(y)，v(y)为随逸出功和电场变化的函数；

当开距较小时，真空间隙的电场近似为均匀场，即U与E成正比，可以将上述公式进行简化，得到：

$i={\mathrm{Au}}^2\exp \left(\frac{-B}{u}\right),$ 经过变换得到：

$\lg \left(\frac{i}{u^2}\right)=\frac{-B}{u}+\mathrm{lgA}$

式中，i为场致发射电流，即预击穿电流Ip；

u为施加于真空间隙两端的电压，即施加电压U；

A、B为与具体电极表面状态、残余气体、电极结构形状以及电极材料有关的系数，A正比于场致发射面积，B正比于

(

是表面逸出功，β是场增强系数)。

公式中A、B的值可由真空灭弧室在直流下的F-N图(1g(i/U²)～1/U之间的关系曲线)求出，然后将A、B回代入公式，即为进行模拟时工频预击穿电流与施加电压之间的基本关系式。

虽然经过对本发明结合具体实施例进行描述，对于在本技术领域熟练的人士，根据上文的叙述做出的替代、修改与变化将是显而易见的。因此，在这样的替代、修改和变化落入附后的权利要求的精神和范围内时，应该被包括在本发明中。

Claims (3)

1.一种真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，通过计算机来实现对真空灭弧室工频预击穿电流的模拟，其特征在于，它包括以下步骤：

首先，建立流过真空灭弧室的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系；

然后，根据得到的预击穿电流Ip与施加电压U之间的关系，通过计算机进行计算，得出一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值；

最后，根据得到的一系列的预击穿电流Ip与施加电压U之间的对应数值，通过计算机自动绘制预击穿电流Ip与施加电压U的关系曲线图，该关系曲线图即为预击穿电流Ip的波形图。

2.根据权利要求1所述的真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，其特征在于，所述的预击穿电流Ip与施加电压U之间的函数关系为：

$\lg \left(\frac{i}{u^2}\right)=\frac{-B}{u}+\mathrm{lgA},$

其中，i为场致发射电流，即预击穿电流Ip；

u为施加于真空间隙两端的电压，即施加电压U；

A、B为与具体电极表面状态、残余气体、电极结构形状以及电极材料有关的系数，A正比于场致发射面积，B正比于

是表面逸出功，β是场增强系数。

3.根据权利要求2所述的真空灭弧室工频预击穿电流的模拟方法，其特征在于，所述的A和B的值可由真空灭弧室在直流下的F-N图求出。