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~~空空如也

从偏向工程的角度解答部分问题:


  1. 加了滤波电容(这里更确切地说是储能电容)的直流高压电源以脉冲形式放电产生的电弧的瞬间功率,温度都是远高于连续输出模式,瞬间高温度可以直接使得空气中产生强烈的激波,即使没有任何密闭装置包裹,暴露在空气中的电弧就能直接“爆炸“(这就算是严谨的意义的爆炸了,属于物理爆炸,也就是电爆炸,产生的激波的速度要比一般的炸药还要高)。人类制造的除了核弹以外的装置,能比这种低阻抗电源放电电弧温度更高的也就是使用磁场压缩以后的“电弧”以及激光束聚焦产生的等离子体。但问题是,为什么这种电弧功率更高,温度更高,却反而灼烧能力不如连续模式呢?我们来梳理下变量!

      楼主在添加滤波电容前后所用的高压电源是同一个,也就是说,高压电源的输出的电能是一定的,这里暂时不讨论给电容器充电过程中的充电能量损耗以及持续放电模式下在内阻上的损耗,也就是不比较脉冲模式和持续模式哪种模式的电弧总能量更大(因为这并不是造成差异主要原因)。主要问题恰恰就在总能量一定,以更高的功率在极短时间内爆发这个事情上。由于热的传导需要时间(热阻与热容构成的时间常数),在脉冲模式下,大部分能量都以光和被加热的冲击波的形式耗散掉了,只有极少数能量瞬间气化电极表面,而且瞬间被汽化的这部分铁也会吸收大量气化热;而连续模式下,还是这么多总的能量,但大部分能量还是只能往铁丝上释放,而且铁丝也没办法瞬间被气化,所以这种工况下你可以认为整根铁丝都能被高效加热。


和这个工况非常类似地,有一种叫硝化棉的东西很多人敢放在手上点燃,但是没有人敢把卫生纸放手上点燃!


2.持续模式的电弧在工业上用于焊接和加热,脉冲模式电弧则用于冷焊。正是因为脉冲电弧及其巨大的功率,所以才能实现在金属局部瞬间高温实现焊接而且其他地方还是冷的。你以为啪啪啪的脉冲电弧对铁丝无伤,实际上多啪啪啪几千次你的铁丝就没了。


并不需要用容性或者感性去区分两种电弧,主要看功率。像家用煤气灶点火的线圈也是啪啪啪放电,因为初级线圈是被几百伏薄膜电容瞬间放电激励的,脉冲功率可以达到几万瓦,不能点燃纸张。但你把这个变压器拆下来,用什么你们喜闻乐见的ZVS电路驱动,持续功率几瓦当然没办法产生啪啪啪的声音,但可以点燃纸张。


总结:总能量一定,不同工况在不同工况下的效率不一样。如果你的目的是产生冲击波,产生强光,瞬间汽化,那么你肯定要用储能后脉冲放电的方法;但如果你的目标是熔化而不是气化,那么你一定要用持续放电的方法,不要加储能器件。对于电热产生冲击波发射东西的爱好者来说,电源功率一定,那么肯定要加一个低阻抗的电容储能;对于烧铁丝爱好者来说,加这个电容反而是降低了烧铁丝的效率了。


对探究问题我提几点建议,不要只在意自己的主要关心对象,比如你这次关心的灼烧铁丝能力。在分析问题的时候,要多找出几个维度,把这些信息放在一起对比。脉冲电弧灼烧能力弱了,那什么东西强了呢?很大声音对不对,这是什么能?机械能对吧,还伴随着强光,这都不是连续电弧拥有的。把这些东西都梳理清楚以后,事情就逐渐明晰了。

文号 / 907870

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