低壓電器開關(guān)電弧運動機理及仿真

內(nèi)容概要

《低壓電器開關(guān)電弧運動機理及仿真》以低壓交流接觸器電弧為主要研究對象，全書內(nèi)容以低壓電弧開關(guān)的物理特性為總線展開，介紹了相關(guān)研究的背景及研究成果，著重介紹了電弧圖像采集系統(tǒng)的硬、軟件系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，以及電弧的可視化仿真研究成果，并對電弧圖像的處理做了介紹，此外還介紹了低壓電器開關(guān)電弧的溫度場重建、基于雙面陣CCD電弧圖像采集系統(tǒng)的三維電弧立體成像技術(shù)。
《低壓電器開關(guān)電弧運動機理及仿真》可作為高等學(xué)校電機與電器、電力、計算機等專業(yè)學(xué)生有關(guān)課程的教學(xué)參考書，還可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。

作者簡介

劉教民，1958年生，河南省西峽縣人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，IEEE高級會員。現(xiàn)任中共河北省委教育工委書記，河北省教育廳廳長，黨組書記，教育考試院分黨組書記，河北省社會科學(xué)界聯(lián)合會副主席，中共河北省委八屆委員，中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會代表。
獲國家“百千萬人才工程”第一、第二層次人選，河北省有突出貢獻(xiàn)中青年專家稱號。兼任河北省人工智能學(xué)會理事長、河北省計算機學(xué)會副理事長、中國機電工程學(xué)會可靠性專委會常務(wù)理事、中華人民共和國人事部專家顧問委員。
曾獲國家科技進(jìn)步二等獎兩項，河北省科技進(jìn)步一等獎兩項，天津市科技進(jìn)步二等獎一項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，主要研究領(lǐng)域：電器可靠性理論及其應(yīng)用；電器智能化和網(wǎng)絡(luò)化研究。

書籍目錄

序前言第1章 緒論1.1 低壓電器開關(guān)電弧1.1.1 低壓電器1.1.2 開關(guān)電弧1.2 電弧圖像采集綜述1.2.1 快速電影攝影機1.2.2 二維光纖陣列電弧運動測試系統(tǒng)1.2.3 CCD數(shù)字圖像采集系統(tǒng)1.3 可視化仿真技術(shù)1.4 溫度測量方法1.4.1 接觸式測溫方法1.4.2 非接觸式測溫方法1.5 計算機斷層成像理論及算法1.5.1 OCT掃描測量方法1.5.2 OCT圖像重建1.6 電弧溫度場研究進(jìn)展1.7 電弧模型研究進(jìn)展參考文獻(xiàn)第2章 低壓電器開關(guān)電弧2.1 交流接觸器理論基礎(chǔ)2.1.1 交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.2 交流接觸器分類2.2 電弧基礎(chǔ)理論2.2.1 氣體放電及分類2.2.2 等離子體2.2.3 電弧的組成部分2.2.4 電弧的分類2.2.5 電弧的產(chǎn)生2.3 電弧等離子體的物理特性2.3.1 電弧的溫度2.3.2 電弧的直徑2.3.3 弧柱的伏安特性2.3.4 電弧的能量過程2.4 交流電弧2.4.1 交流電弧等離子體的物理特性2.4.2 交流電弧的熄滅和重燃理論2.4.3 交流電弧的熄滅方法2.5 電弧磁流體動力學(xué)模型2.6 小結(jié)參考文獻(xiàn)第3章 電弧圖像采集3.1 概述3.2 采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)3.2.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)3.2.2 系統(tǒng)同步控制3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計3.3.1 系統(tǒng)設(shè)計原則3.3.2 圖像采集3.3.3 圖像傳輸、存儲、播放技術(shù)3.3.4 軟件系統(tǒng)其他功能3.4 軟件系統(tǒng)實現(xiàn)3.5 軟件系統(tǒng)測試3.6 小結(jié)參考文獻(xiàn)第4章 電弧圖像處理4.1 電弧圖像特征分析4.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)4.3 電弧圖像噪聲4.3.1 圖像噪聲的種類4.3.2 本系統(tǒng)圖像噪聲的產(chǎn)生原因分析4.3.3 重要圖像噪聲的概率密度函數(shù)4.4 基于直方圖的電弧圖像增強4.4.1 直方圖圖像增強算法4.4.2 電弧圖像增強4.4.3 運動引起的圖像模糊4.5 基于小波變換的圖像增強4.5.1 小波變換4.5.2 系數(shù)變換函數(shù)4.6 局部圖像增強4.6.1 邊緣檢測的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)4.6.2 觸頭邊緣提取4.6.3 模板匹配4.6.4 電弧圖像局部增強4.7 支持向量機電弧邊緣檢測4.7.1 支持向量機的基本理論4.7.2 算法思想4.7.3 實驗比較支持向量機分類精度4.7.4 基于支持向量機的圖像邊緣檢測模型4.8 小結(jié)參考文獻(xiàn)第5章 用高幀頻CCD測試系統(tǒng)研究低壓電器電弧運動5.1 概述5.2 中值濾波算法5.2.1 中值濾波基本理論5.2.2 自適應(yīng)中值濾波算法5.3 電弧圖像銳化5.3.1 圖像旋轉(zhuǎn)5.3.2 拉普拉斯圖像銳化5.4 電弧圖像采集系統(tǒng)的標(biāo)定5.4.1 坐標(biāo)系的建立5.4.2 參數(shù)獲取5.5 電弧運動分析5.6 小結(jié)參考文獻(xiàn)第6章 可視化仿真6.1 弧柱收縮理論6.2 曲面擬合6.3 電弧可視化仿真6.3.1 仿真模型6.3.2 仿真環(huán)境6.3.3 仿真實例6.4 仿真分析6.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第7章 輻射測溫理論7.1 黑體輻射定律7.1.1 普朗克定律7.1.2 維恩位移定律7.1.3 斯特藩-玻耳茲曼定律7.1.4 關(guān)于有效波長7.2 比色溫度7.3 比色測溫法7.4 小結(jié)參考文獻(xiàn)第8章 電弧的物理特性及投影溫度場的重建8.1 弧柱等離子體的輻射8.1.1 弧柱等離子體輻射的特性和分類8.1.2 弧柱等離子體的光譜輻射強度8.2 成像光學(xué)系統(tǒng)的輻射度學(xué)原理8.2.1 CCD系統(tǒng)光度量和輻射量的關(guān)系8.2.2 CCD系統(tǒng)光輻射量的標(biāo)定8.3 成像系統(tǒng)的幾何光學(xué)模型8.4 低壓電器電弧投影溫度場的測量8.4.1 投影溫度的數(shù)學(xué)定義8.4.2 雙波長比色測溫原理8.4.3 灰度值與溫度之間的關(guān)系8.4.4 試驗系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)8.4.5 試驗結(jié)果及分析8.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第9章 計算機斷層成像及開關(guān)電弧截面溫度場的重建9.1 圖像重建系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)變換及變換法成像9.1.1 Radon變換和X變換9.1.2 圖像重建中Radon變換的具體形式9.1.3 非衍射源的重建算法9.2 迭代重建算法9.2.1 斷層截面與投影的幾何表示9.2.2 代數(shù)重建法與聯(lián)立迭代重建法9.2.3 單目標(biāo)優(yōu)化為基礎(chǔ)的成像理論9.3 基本物理模型的建立9.3.1 輻射傳遞方程的推導(dǎo)9.3.2 測試系統(tǒng)模型的建立9.4 測試系統(tǒng)的組成9.5 改進(jìn)的圖像重建算法9.5.1 約束最優(yōu)化理論基礎(chǔ)9.5.2 約束最小二乘重建法9.5.3 算法仿真與分析9.6 電弧截面溫度場和三維溫度場的重建9.6.1 系統(tǒng)軟件功能設(shè)計9.6.2 結(jié)果與分析9.7 小結(jié)參考文獻(xiàn)第10章 基于雙面陣CCD的電弧三維立體成像10.1 雙目立體視覺的理論基礎(chǔ)10.2 雙面陣CCD圖像采集系統(tǒng)的建立10.3 圖像匹配和電弧三維立體成像10.3.1 相似度測量10.3.2 圖像匹配算法研究10.3.3 遺傳算法10.3.4 模擬退火法算法10.3.5 圖像匹配的約束條件及匹配策略10.3.6 自適應(yīng)遺傳退火立體匹配算法設(shè)計10.3.7 自適應(yīng)遺傳退火立體匹配算法具體執(zhí)行過程10.4 實驗結(jié)果分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2.1～2.3節(jié)只是簡要介紹了有關(guān)電弧等離子體的四個主要的物理特性，本節(jié)再在前面的基礎(chǔ)上著重介紹交流電弧等離子體的物理特性?！　τ诮涣麟娀〉入x子體，由于其電壓有特殊的特征形式，因此交流電弧等離子體的物理特性與一般形式下的電弧等離子體的物理特性存在著一定的差別，對交流電弧的分析也較一般電弧的分析復(fù)雜得多?！　?yīng)用電弧電壓的最小值原則可以推導(dǎo)出交流電弧溫度與直徑之間的相互關(guān)系：在一定電流下，電弧直徑與電弧的溫度之間存在著反比的關(guān)系。也就是說隨著電弧直徑的減少，電弧的溫度將上升?！　∮捎诮涣麟娀‰妷旱奶厥獾奶卣餍问剑陔娀〉入x子體的物理特性中主要討論交流電弧的伏安特性。首先描述交流電弧的電壓。交流電弧的電壓在半周期開始時迅速上升到最大值，也就是所謂的電弧的點燃電壓，然后又迅速下降到Ug值（電弧電壓的穩(wěn)定值）。在半周期臨近結(jié)束時，電弧電壓又下降到某熄弧電壓，最后很快地下降到0。　　而交流電弧電流存在畸變形狀（與正常的正弦波相比）。在過零點前，交流電弧電流比正常的正弦波下降得快。在過零點附近，交流電弧電流的變化速度變得十分緩慢，這就是所謂的交流電弧電流的“零休”時段，即在這段時間內(nèi)交流電弧的電流非常接近于零?！　±秒娀‰娮杩梢哉f明交流電弧的伏安特性。這里的電弧電阻并不是靜態(tài)電阻而是動態(tài)電阻，在數(shù)值上等于電弧電壓與電流瞬時值之比。隨著交流電弧電壓、電流的變化，觸頭間電荷粒子數(shù)以及電導(dǎo)也隨之發(fā)生改變。當(dāng)電弧電壓上升到燃弧電壓時，其電阻值很快下降，而此時其電流開始增加。之后電阻值繼續(xù)下降，但下降速度變緩。當(dāng)交流電弧電流過最大值后，電弧電阻值開始緩慢上升且同時電流下降。當(dāng)電流值接近于零時，交流電弧電壓達(dá)到熄弧電壓，其電阻值迅速上升，電弧熄滅?！　〗涣麟娀〉姆蔡匦耘c很多因素有關(guān)，如電極的材料、燃弧氣體的成分、電弧冷卻程度、電弧長度、電弧電流數(shù)值以及電流的頻率等。因此，在不同條件下的交流電弧的伏安特性是不完全相同的?！　　?/pre>








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