振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。
气体开关是脉冲功率系统的关键部件,广泛应用于Z箍缩、闪光照相和粒子束等领域。气体开关的火花通道电阻会消耗能量,影响开关能量传输效率和负载电压的上升时间。在直线变压器驱动源(LTD) 中,开关火花电阻会直接影响大型LTD加速器模块的性能。同时,火花通道电阻导致的能量沉积会造成严重电极烧蚀, 影响脉冲功率的稳定性和可靠性。因此,气体开关火花电阻的研究具有重要意义。
H.Akiyama研究了火花通道的电压-电流时变特性并通过求解回路方程的办法获得了μs级欠阻尼电流脉冲下的通道时变电阻。M.J.Kushner研究了不同气体和过电压倍数下激光触发间隙的通道电阻。T.P.Sorensen研究了负载电压上升时间随开关火花电阻的变化规律。但研究主要针对单极性脉冲,而脉冲功率系统中,为了获得较高的能量传输速度,开关常工作于欠阻尼或匹配状态,电流脉冲为衰减振荡波,此种情况下通道电阻的研究还存在不足。一般,通过火花通道电压和电流波形测量,利用通道电压阻性分量除以电流即可得到火花电阻,但衰减振荡电流作用下,火花电阻的测量面临新的问题,电流周期性的过零,导致电流过零点附件出现除零错误,测量得到的通道电压波形不可避免包含了电极上的压降,在ns级快脉冲放电中,引起的误差更为显著。因此,衰减振荡电流下的火花电阻特性的测量仍有待进一步探索。
放电通道等离子体中,电子具有最大的荷质比,最容易在电场中被加速而获得能量,因此通道导电性主要取决于电子温度和密度。普遍认为,火花放电通道满足局部热平衡(LTE) 条件,此时,电子温度和电子密度可根据通道发射光谱信息计算得到。
电学计算结果在电流过零前后产生明显畸变,不符合物理规律,而在电流峰值前后的电学计算结果较准确,通道电阻基本维持不变。光谱分析结果在整个电流周期中离散地从微观角度得到火花通道电阻,两种方法得到的火花电阻时变趋势基本一致。随着放电发展,火花通道电阻从绝缘状态迅速跌落至低阻状态,随后逐渐降低,在200~300ns后达到稳定值,随后基本保持不变。当气压为10kPa,间隙距离5mm,电流幅值7kA时,电阻稳定值为0.1Ω。3~100kPa范围内,随着气压增大,通道半径减小,通道电阻增大。
利用光谱诊断的方法对衰减振荡电流下火花电阻进行研究,结果表明:氮气间隙中,火花放电通道电子温度起始约5eV,随后逐渐降低并稳定在2~3eV,电子密度和通道电导率均先增大后减小,电导率维持在104S量级;在衰减振荡电流作用下,随着放电发展,火花通道电阻从绝缘状态迅速跌落至低阻状态,随后逐渐降低,在200~300ns后达到稳定值,通道电阻随时间的变化规律与电学计算结果相吻合。在3~100kPa范围内,随着气压增大,通道半径减小,通道电阻增大。[1]