【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料表征测试领域，具体涉及一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法及相关设备。
技术介绍
1、电弧是气体的一种自持放电现象，具有温度高、发强光和能导电等特点。当开断短路电流时，在触头分离之后，由于电流收缩，使得触头表面温度升高产生热电子发射，因而形成电弧放电；电弧在触头之间燃烧会引起触头温度升高，发生熔化相变，进而产生烧蚀。不同条件下，触头的烧蚀机制不同。对于纯金属触头材料，通常认为，当电弧电流较小时，以蒸发烧蚀为主，随着电流增大，喷溅烧蚀作用显著。由于烧蚀产生的金属蒸汽进入弧柱后，会改变电弧的热力学特性和输运特性，从而降低高压断路器的开断性能。此外，触头烧蚀会引起触头的质量改变，在高温电弧作用下，触头熔化形成熔池，质量变化形式包括触头材料蒸发到周围环境中和以液滴形式喷溅到周围环境中。最后，触头烧蚀还可能引起触头表面的化学变化及形态变化。因此，触头烧蚀会影响断路器的使用寿命和可靠性，研究触头烧蚀特性对于断路器的研制具有重要意义。
2、目前针对触头烧蚀的研究方法一般采用烧蚀前后样貌对比、高速相机拍摄、仿真计算等方法，可以分析触头在各电压放电条件下的质量损失、表面损伤特征；但是，这些方法缺少对触头烧蚀过程的实时原位测量以及物理过程的测定分析，导致材料烧蚀分析的准确度无法保证，无法满足关于断路器触头烧蚀特性的要求。
技术实现思路
1、为克服上述技术的缺点，本专利技术提供一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法及相关设备，能够解决现有方法缺少对触头烧蚀过程
2、为了达到上述目的，本专利技术采用技术方案如下：
3、一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，包括：
4、s1：基于光学诊断方法，对断路器触头材料接触的电弧等离子体进行测定，得到电弧等离子体参数，基于电弧等离子体参数得到触头材料受电弧产生的热负荷；
5、s2：基于微观结构测试诊断方法，对电弧烧蚀后的断路器触头材料进行观测，得到微观结构测试结果；
6、s3：基于仿真计算方法，结合热负荷和微观结构测试结果，得到电弧对断路器触头材料烧蚀表征的分析结果。
7、进一步地，s1中，所述等离子体参数包括电弧等离子体的温度、密度分布以及射流形态。
8、进一步地，采用光谱仪及增强电荷耦合器件对断路器触头材料接触的电弧等离子体进行测定，得到电弧等离子体产生的辐射光谱信息，结合光谱数据处理方法，得到电弧等离子体的温度、密度分布；采用高速相机拍摄断路器触头材料接触的电弧等离子体，得到电弧等离子体的射流形态。
9、进一步地，所述电弧等离子体的温度分布基于多普勒展宽公式得到；所述电弧等离子体的密度分布基于用史塔克展宽公式得到。
10、进一步地，s2的具体步骤包括：
11、s201：电弧烧蚀实验前后，对触头材料表面进行处理；
12、s202、对电弧烧蚀后的触头材料进行表面统计性测量分析。
13、s203、采用电子背散射衍射技术对电弧烧蚀后的缺陷处进行观测，得到微观参数变化，其中，包括微观参数变化晶粒尺寸、晶粒取向及晶界角度；
14、s204、采用透射电镜观察，观测得到缺陷处的位错及晶粒形状。
15、进一步地，其中，s202的具体步骤为：
16、采用白光干涉对电弧烧蚀后的触头材料表面进行测定，得到表面粗糙度变化大小；采用电子扫描显微镜对电弧烧蚀后的触头材料进行观测，分别对熔化区域面积、裂纹宽度、裂纹长度进行统计。
17、进一步地，还包括：
18、s4：利用分析结果得到电弧对触头材料烧蚀的影响和作用机理。
19、一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析系统，用于实现上述电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法的步骤，包括：
20、等离子体参数测定模块，用于基于光学诊断方法，对断路器触头材料接触的电弧等离子体进行测定，得到电弧等离子体参数，基于电弧等离子体参数得到触头材料受电弧产生的热负荷；
21、微观结构测试模块，用于基于微观结构测试诊断方法，对电弧烧蚀后的断路器触头材料进行观测，得到微观结构测试结果；
22、仿真计算模块，用于基于仿真计算方法，结合热负荷和微观结构测试结果，得到电弧对断路器触头材料烧蚀表征的分析结果。
23、一种设备，包括：
24、存储器，用于存储计算机程序；
25、处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法的步骤。
26、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法的步骤。
27、相比于现有技术，本专利技术具有有益效果如下：
28、本专利技术提供一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，本方法基于光学诊断方法，对断路器触头材料接触的电弧等离子体进行测定，得到电弧等离子体参数，进而得到触头材料受电弧产生的热负荷；再基于微观结构测试诊断方法观测得到微观结构测试结果；最终基于仿真计算，结合热负荷和微观结构测试结果，得到电弧对断路器触头材料烧蚀表征的分析结果；本方法结合等离子体参数测定、多组微观结构测试诊断及仿真计算分析方法，对触头材料进行具体的微观及宏观分析，建立了可靠、准确的触头电弧烧蚀诊断测试分析方法流程，为断路器研究及制造提供有效可靠的数据支撑和机理分析。
29、优选地，本专利技术中，本方法基于光学诊断方法，测定触头材料表面接触的等离子体温度、密度及等离子体形态，由微观结构测试方法观察触头材料的烧蚀行为，统计量化电弧对触头材料的烧蚀影响，最后结合等离子体参数、微观结构测试结果，由仿真计算分析触头材料表面上可能出现的熔化及开裂等侵蚀损伤行为，明确分析了触头电弧烧蚀现象和机理。
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1.一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，S1中，所述等离子体参数包括电弧等离子体的温度、密度分布以及射流形态。
3.根据权利要求2所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，采用光谱仪及增强电荷耦合器件对断路器触头材料接触的电弧等离子体进行测定，得到电弧等离子体产生的辐射光谱信息，结合光谱数据处理方法，得到电弧等离子体的温度、密度分布；采用高速相机拍摄断路器触头材料接触的电弧等离子体，得到电弧等离子体的射流形态。
4.根据权利要求2所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，所述电弧等离子体的温度分布基于多普勒展宽公式得到；所述电弧等离子体的密度分布基于用史塔克展宽公式得到。
5.根据权利要求1所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，S2的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，其中，S20
7.根据权利要求1所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，还包括：
8.一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析系统，用于实现权利要求1-7任一项所述电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法的步骤，其特征在于，包括：
9.一种设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时用于实现权利要求1-7任一项所述电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，s1中，所述等离子体参数包括电弧等离子体的温度、密度分布以及射流形态。
3.根据权利要求2所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，采用光谱仪及增强电荷耦合器件对断路器触头材料接触的电弧等离子体进行测定，得到电弧等离子体产生的辐射光谱信息，结合光谱数据处理方法，得到电弧等离子体的温度、密度分布；采用高速相机拍摄断路器触头材料接触的电弧等离子体，得到电弧等离子体的射流形态。
4.根据权利要求2所述的一种电弧作用下断路器触头材料烧蚀表征分析方法，其特征在于，所述电弧等离子体的温度分布基于多普勒展宽公式得到；所述电弧等离子体的密度分布基于用史塔克展宽公式...
【专利技术属性】
技术研发人员：王流火，黄伟杰，林志军，张俊，侯维捷，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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