专利名称：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。
背景技术：
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
1g(4)J + M，
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
(p3/2/p， cp是表面逸出功，(3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。
具体实施例方式
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，艮P:
1.541x10—2 E2 — 6.831 xlO>"v(y)
J =-~exP(-^-)
cpxt (y) E ，
3.795xl(r3 VI
y =-
9 ， 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
/ = ^w2 exp(~
" ， 经过变换得到
ig(4)J + M
ww ，
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cp3 (3
(cp是表面逸出功，P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(lg(i/U2) l/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。
权利要求
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1g(4)j + lg丄其中，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cp^/P， cp是表面逸 出功，P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。
全文摘要
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。
文档编号G06F19/00GK101615221SQ200810039449
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者王卫斌 申请人:上海恒睿信息技术有限公司;上海市电力公司