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Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode 銀及び銅電極を比較した真空アーク放電における電流遮断時の不安定現象の解析 一般社団法人電気学会 プラズマ/パルスパワー/放電合同研究会 2017年10月25日(水)~27日(金) 熊本県(熊本大学 黒髪南地区 共用棟黒髪 1階 電数講義室)

Authors:

Abstract

Department of Electrical Technology Education,King Mongkut‘s University of Technology Thonburi〇鎌田 憲嗣, Narong Mungkung, Pakpoom Chansri 宮崎大学 木之下 広幸 Department of Electrical Technology Education,King Mongkut‘s University of Technology Thonburi,宮崎大学 湯地 敏史
銀銅電比し真アー放電に
おけ電流遮断不安定現解析
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum
Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Department of Electrical Technology Education
King Mongkut‘s University of Technology Thonburi
 
 鎌$ 憲嗣 , Narong Mungkung, Pakpoom Chansri     
   
   宮崎大* 木之- 広幸
Department of Electrical Technology Education King
Mongkut‘s University of Technology Thonburi  宮崎大* 湯地
 敏史
      
 一般社団法人電気*; プラズマ /パルスパワー /放電合同研究
;
2017 10 25 日(水)~ 27 日(金)
     熊本県(熊本大* 黒髪南地V 共用棟黒髪 1 Z 電数講義室)
 
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
1. 研究背景
日本安定し電力供cにおいては
,線路i開閉装m役oは重要且
stかせない現xがあ。
開閉装m 真遮断|が使用
   
小電流アー領€で真アー
放電不安定現解‚す
ことで低電流用小‡真遮
断|実用‰目‹してい
真遮断|
 電流裁断現
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
【特徴】
・電路故”によ過大な電流遮断
・事故拡大防止
分法によœアー電流閾ž
2s未知数パラメー£解が
虚数とな領€がアー不安定
x¥に¦
陰¨モデル
1.シース¯に°わ電圧
2.陰¨半径
3.電流密度
 陰面i電子電流o合
5.陰¨表面温度
6.陰表面電¿Àさ
7.プラズマシースÃにおけ密度
8.プラズマ温度
2. 従Æ研究 2文法によシミュレーショ
従Æ研究( 
 
文法によシミュレーション
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
真アーで使用す電材料
に,  程度小電流遮断し際
に電流ž 以-になとアー放電
はあ電流波Óに寄生振×ØÙ不
安定なxÚに遷移
T.H.Lee  【理Þ】無衝áシース,シース電圧仮定,一価電離
       【t¨】プラズマ側不‚,シース電圧,電流にæして解がない
G.Ecker  【理Þ】シースとプラズマ¯分接続,シース電圧仮定
     【t¨】シース電圧,電流にæして,電流にæして解がない
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 電入力測定
 電温度iëとì関係
アー電流 ,アー電圧
陰温度ië ,陽温度ië に測
電・・・・・・直径  ñさ  円筒‡電
電支持棒 ・・・低熱伝導度支持棒材料  ú棒
 直径  ,ñさ  ,肉üさ 
アー閉し電ìに設定・・・電ì  開・電流 直流電流

アー継続ì・・・数秒~数秒,真チャ圧力・・・ 
!
験条件
3. 験条件と電入力測定
熱電æ力が"しž
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 銀電入力とアー電流
 銅電入力とアー電流
4. 験結果
・アー電圧 Vによ入力は,式 
#
よに陰陽入力にな
 以-で数秒持続アーが
られない
・アー電圧 Vによ入力は,
銅と同,陰陽入力に
な
・銀電において 以-アー
では持続アーがられない
陰入力 $%& 陽入力 $ %&
'
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 イオン電流とアー電流関係
・陰かイオン電流ž
アー電流   
()#* 法によ結果と一
・銀と銅イオン電流o合 +
アー電流  設定
・アー不安定現解析
, イオン電流と測定
・陽イオン電流に関して ()#*
よ実デー£
・陰材料は - ./
・材料度は  0
・アーは直流電生し,際
ン電流測定
チャ圧力は  ! 以-
5. イオン電流とアー電流関係
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 陰表面温度電子電流
o合とアー電流関係
 プラズマ電子温度シース電圧
アー電流関係
・電子電流o合はアー電流にæ
して銀も反"関係
・アー電流žが減$すと陰表
面温度と陰電¿が大し,電子
電流o合も増°
・シース電圧はアー電流  ,
'
・銀と銅比し合,銀よœ銅が,
アー電流がiがにs*
 以-で,特に安定¿電流付-におい
°し,後急0減$
・シース電圧が大きくな傾向
6. 電子電流o合とカソ7温度関係
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 電流密度プラズマ密
とアー電流関係
 陰¨半径陰表面i電
¿
とアー電流関係
・銀と銅,共に電流密度が*合に
*放電x¥
双方も*いプラズマ密度が
・本解析でプラズマ密度は

・銀陰表面電¿は,アー電流
減$すと°す
・これまでに陰表面電¿žは電子密
度と関係す,こ結果とな
,陰¨半径はアー電流にæし
て比"
7. 電子電流o合とカソ7温度関係
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 電子電流o合とアー電流関係
・電子電流o合とアー電流は,"
関係
・アー電流が   

合には,アー電流žが減$すと陰
表面温度と陰電¿À度が大し,電
子電流o合も増
8. 電子電流o合とカソ7温度関係
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 銀アー安定¿と事関数関係
 銅アー安定¿と事関数関係
・銀事関数は, 1

範'定し計Aし結果
・銀陰はアー安定¿電流が
  範'
・銅事関数
1   範'
・銅合,アー安定¿電流
 , 範'
・銀銅電において,事関数はアー

安定¿電流にæして影C$ない
事関数が増えと,陰か
電子放$ない
・銀と銅電事関数×2
・銀と銅電熱伝導E
・アー安定¿電流に影C
9. アー安定¿電流と
   無衝áシース
事関数,陰熱伝導Eにæす
アー安定¿電流特徴
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
 アー安定¿電流と無衝áシー
解条件
 イオン‰電圧と電離度条件
10. アー安定¿電流と無衝áシース
    イオン‰電圧と電離度条件
・プラズマ温度プラズマ
 密度と陰¨表面温度,飽和蒸
 気圧各条件
・シースで()と電
 衝á自由行34 345
67
 87は陰温度 T飽和蒸
 PvらOめ。
・1価完全電離仮定し,
 2価電離にsいて検Sし。
695 :;5
< 
 76用いと-T
 サV式がWœXs。
 . 本研究では,銀と銅電材料用いて比検S
    行っ。解析結果,銀陰合は, I19.4
A 
    銅陰合は I19 A 領€において解がられ
が,
    それ以-領€,すなわ[銀陰I≦19.4 A
    銅陰I≦19 A では,実数解が存]しない
 
2. 陰表面電¿( Mackeown 式)において, F0≦0
とな
      œ虚数解が現プラズマ側か電子影C
    で,シースにおいてイオンよœ電子が過`とな
    しがて,銀陰I≦19.4 A  ,銅電
 
    I19 A 領€が不安定領€とな
 
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
11.
aな電材料として使わてい合材において
2分法用いて同シミュレーション価い,
陰¨固体で抵抗°熱にsいて検Sし,
無衝áシーhにおけ電離度にsいてaな条件
分析し検Sす。
12. 今後課題
Analysis of Instability Phenomenon at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared With Silver or Copper Electrode
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l清聴有pうlざし。
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