斷路器開關電弧仿真

       對于斷路器電弧的研究,主要包括開關分斷過程中起弧過程、弧根移動與躍遷及金屬柵片切割電弧這三個過程。采用comsol軟件,對簡單二維電弧的上述三個過程進行數值模擬,結合仿真結果,分析電弧的運動特性,指導后續的產品改進。

       本次模擬對象的幾何模型如下圖所示。圖1和圖2差別在于,圖1動觸頭向下分斷,而圖2動觸頭向上分斷。研究觸頭布置的不同給電弧運動帶來的差異;

斷路器開關電弧仿真的圖1

       圖1斷路器開斷起弧(動觸頭向下移動)

斷路器開關電弧仿真的圖2

       圖2 斷路器開斷起弧(動觸頭向上移動)

      邊界條件設置:橫向磁場強度為50mT,回路電流為100A,環境溫度300K,初始化給起弧區域溫度為4000K。注:當回路電流給100A時,電弧電流也就是保持恒定值,因此電弧通過柵片作用也不會被熄滅,本次模擬僅觀察兩類觸頭布置下電弧運動差異。

斷路器開關電弧仿真的圖3

       圖3 電弧運動(動觸頭向下)

斷路器開關電弧仿真的圖4

       圖4 電弧運動(動觸頭向上)

       從圖3和圖4中可以看出,電弧運動的差異性取決于弧根移動距離及其跳躍時間。為了使電弧在跑弧道上弧根水平距離保持一致,將觸頭形式布置圖2的形式,有利于柵片均勻切割電弧。

       以上研究存在一些不足之處,僅提供參考意義。

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