真空盘式滑环的电弧放电机理讲解

盘式滑环是实现旋转部分和固定部分之间电流和信号传输的装置。它广泛应用于航天器太阳帆板的驱动机构中，是航天器系统能量供应和信号传输的关键通道。如果真空盘式滑环出现故障，就将给航天器带来灾难性的后果。

然而，由于真空盘式滑环是在环和刷的滑动接触中，不可避免地在工作过程中产生碎屑。而碎屑对真空盘式滑环的较大威胁是增加了真空电弧放电的风险，将导致真空盘式滑环的致命失效，从而威胁在轨航天器的生命安全。据专业人员介绍，对于该问题，通常业内人士称之为盘式滑环电弧放电。

所谓的真空盘式滑环真空电弧通常是指金属蒸气中的电弧放电。真空环境中没有气体分子。放电燃烧是通过金属蒸气的连续熔化和蒸发来维持的。因此，真空电弧又称为金属蒸气电弧。在操作过程中，电刷触点一直与母线上的导电环滑动接触，不可避免地会产生金属磨屑（主要由金、铜等组成），并可能在真空盘式滑环的相邻焊点之间或焊点与导电环之间积聚。

如果在真空盘式滑环内的焊接点之间和环道与焊接点之间搭接金属废料，将形成短路通道。电流通过碎片时释放出的大量能量使碎片汽化形成金属蒸气，在电场作用下电离成等离子体；等离子体的扭曲电场，使阴极产生场发射，形成自持真空电弧。在太空失重环境中，电极间的磨屑处于失重悬浮状态，更容易形成电弧。电弧放电产生的局部高温会引起烧蚀，严重时会损坏真空盘式滑环绝缘，造成相邻焊点之间、焊点与环之间短路或低阻抗通路，也可能造成焊点高阻抗开路，从而影响电能传输滑环。