電弧
關(guān)注創(chuàng)建者：晴博 創(chuàng)建時間：2015-10-10
電弧的視頻教程
焊接有限元模擬基礎(chǔ)課程
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電弧的實(shí)例教程
電弧是您可能遇到的最具破壞性的工業(yè)事故之一，瞬間，您的開關(guān)設(shè)備可能被毀壞，下游設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，業(yè)務(wù)關(guān)閉數(shù)天或數(shù)周，員工嚴(yán)重受傷或死亡。
在某些設(shè)施或應(yīng)用中，電弧的潛在風(fēng)險非常低；傳統(tǒng)的（無弧光保護(hù)）開關(guān)設(shè)備可以使用，風(fēng)險很小；但是，在大多數(shù)應(yīng)用中，依靠包含有助于減少電弧危險的功能的設(shè)備更有意義，這些功能為防止電弧事故的破壞性后果提供了謹(jǐn)慎的“保險”。
這種破壞性的潛力是毀滅性的，11kV開關(guān)設(shè)備中電弧閃光期間釋放的能量相當(dāng)于啟動六架航天飛機(jī)所需的能量，溫度可能高達(dá) 20,000 攝氏度，比太陽表面的溫度高五倍，并且能夠蒸發(fā)金屬。
電弧故障可能很少見，但卻是開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中可能發(fā)生的最嚴(yán)重的故障，有多種潛在原因，包括人為錯誤（最常見）、技術(shù)/設(shè)備故障和環(huán)境原因。
您可以從多種方法中進(jìn)行選擇，以降低這種弧閃損壞和傷害的風(fēng)險，下面描述了三個最常見的。
被動內(nèi)部電弧保護(hù)
使用被動內(nèi)部電弧保護(hù)，電弧故障在發(fā)生后由傳統(tǒng)保護(hù)繼電器分?jǐn)啵?em>電弧和繼電器跳閘之間的平均時間為 100 到 1,000 毫秒 (ms)，它發(fā)生在字面上的“眨眼”之內(nèi)，測量時間為 100 到 400 毫秒。
雖然它只持續(xù)一瞬間，但電弧事件幾乎肯定會導(dǎo)致足夠的損壞，以至于開關(guān)設(shè)備需要維修和更換零件，依賴開關(guān)設(shè)備供電的生產(chǎn)過程也可能受到嚴(yán)重破壞。
帶有被動內(nèi)部電弧保護(hù)的開關(guān)設(shè)備結(jié)合了某種類型的管道系統(tǒng)，為高壓、高溫和潛在的有毒氣體提供“逃生通道”，一些開關(guān)設(shè)備包括一個通向外部區(qū)域的管道，這種解決方案通常用于較小的開關(guān)設(shè)備室，如果開關(guān)設(shè)備位于較大的房間內(nèi)或遠(yuǎn)離外墻，則管道會通入開關(guān)設(shè)備安裝室。
這兩種通風(fēng)策略都減少或消除了電弧氣體從開關(guān)設(shè)備前部噴出，有助于減少潛在的傷害，它還可以消散爆炸壓力，有助于減少對開關(guān)設(shè)備的內(nèi)部損壞。
展開 通過實(shí)驗，電弧停滯時間隨觸頭分?jǐn)嗨俣群痛磐芏鹊脑黾佣鴾p小；有外加磁場時，電 弧從金屬相電弧變成氣相電弧時間較短；
14. 對于觸頭材料，熔點(diǎn)高的材料，電弧停滯時間較熔點(diǎn)低的材料短；純金屬的電弧停止時 間較非均勻材料的短；
15. 電弧停滯時間也與觸頭表面狀態(tài)有關(guān)：電弧在擦干凈的，粗糙度和多次經(jīng)電弧燒蝕的表 面運(yùn)動，停滯時間較短；而在光滑的，氧化的和污染的表面運(yùn)動，停滯時間較長；
16.電弧停滯時間還受滅弧室尺寸的影響：滅弧室尺寸越小，滅弧壓力增加，使電弧運(yùn)動速度變慢，電弧 停滯時間增長；
17. 產(chǎn)氣材料會冷卻電弧，使電弧變細(xì)，電弧停滯時間變短；
18. 電弧運(yùn)動速度與磁場強(qiáng)度，電弧長度和直徑的關(guān)系為：增加吹弧磁場B可加速電弧運(yùn)動，電弧運(yùn)動速度 還隨電弧長度l的增加和直徑的減小而增大；
19. 引入氣吹后，滅弧柵片之間的距離減小，可增加滅弧柵片的數(shù)量；
20. 氣吹電弧分為加熱空氣實(shí)現(xiàn)氣吹和加熱產(chǎn)氣材料，兩者都是產(chǎn)生高壓推動并冷卻電弧；
展開 （添加V：fwz0703）
某型號接觸器--開關(guān)的觸頭電弧運(yùn)動仿真分析
1.分析目標(biāo)
電氣設(shè)備開關(guān)類產(chǎn)品或接觸器在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著控制電路通斷的重要任務(wù)。當(dāng)接觸器觸頭斷開電路時，會產(chǎn)生電弧。電弧的存在不僅會影響接觸器的正常工作，還可能導(dǎo)致觸頭材料燒蝕，降低接觸器的可靠性和電壽命。因此，研究接觸器觸頭電弧運(yùn)動特性，對接觸器的設(shè)計與改進(jìn)至關(guān)重要。
2.計算難點(diǎn)
傳統(tǒng)對電弧的研究主要以實(shí)驗為主，但電弧運(yùn)動涉及流場、熱場和電磁場等復(fù)雜變化過程，實(shí)驗研究難度較大。隨著計算機(jī)計算性能和仿真軟件技術(shù)的進(jìn)步，電弧仿真逐漸成為可能，且仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性大大提高。通過仿真分析，可以在虛擬環(huán)境中模擬電弧運(yùn)動過程，深入了解電弧特性，為接觸器的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
2.1流體、電磁與輻射過程方程
電弧運(yùn)動過程中，流場、熱場和電磁場相互作用、相互影響。例如，電磁力會影響電弧的運(yùn)動軌跡，電弧的溫度分布又會影響氣體的物性參數(shù)，進(jìn)而影響流場的變化。磁流體動力學(xué)模型能夠綜合考慮這些多物理場的相互耦合關(guān)系，準(zhǔn)確描述電弧的運(yùn)動特性。
2.2氣體物性參數(shù)計算方法
1.流體過程方程主要描述電弧等離子體的流動特性，包括連續(xù)性方程、動量方程和能量方程等，用于求解氣體的速度、壓力和溫度分布。
2. 電磁過程方程則考慮了電場、磁場與電弧等離子體的相互作用，通過麥克斯韋方程組來描述電磁現(xiàn)象，求解電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度等參數(shù)。
3. 輻射過程方程用于考慮電弧在運(yùn)動過程中的熱輻射損失，它對電弧的能量平衡和溫度分布有著重要影響。通過合理的輻射模型，可以準(zhǔn)確計算電弧的輻射能量，提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
展開 電弧動態(tài)運(yùn)動過程的溫度如下圖所示，電弧動態(tài)運(yùn)動過程的橫截面溫度變化過程參考如下視頻
溫度視頻顯示高溫電弧在0~5ms之間很難進(jìn)入柵片，持續(xù)在動觸頭和靜觸頭之間燃燒，在實(shí)際產(chǎn)品中可能會燒毀觸頭，導(dǎo)致下一次無法使用，動畫結(jié)果如下圖所示
溫度視頻顯示高溫電弧在5~7ms之間進(jìn)入柵片，那么電弧電壓會升高，電弧持續(xù)在柵片之間燃燒，當(dāng)共給電壓過0點(diǎn)的時候，其電弧會熄滅
2.電弧動態(tài)運(yùn)動過程的電壓變化過程參考如下視頻
電壓視頻顯示電弧在0~5ms之間很難進(jìn)入柵片，持續(xù)在動觸頭和靜觸頭之間燃燒，那么相應(yīng)的電弧電壓升高并不多，這樣會導(dǎo)致持續(xù)的燃燒，在實(shí)際產(chǎn)品中可能會燒毀觸頭，導(dǎo)致下一次無法使用，動畫結(jié)果如下圖所示
而電弧不能進(jìn)入柵片的原因有很多，猜測其可能的原因如下幾種
1）電流值過小，導(dǎo)致電磁力小，電弧進(jìn)入柵片困難，在前期穩(wěn)定燃燒而不進(jìn)入
2）仿真模型導(dǎo)致電弧產(chǎn)生的高溫，然后產(chǎn)生的高壓不能夠擠壓電弧進(jìn)入，能量不夠
3）柵片的電阻率過大
4）空氣的電阻率較小，導(dǎo)致空氣是良導(dǎo)體，電弧在觸頭間燃燒
后期電弧進(jìn)入柵片，其可能原因相對應(yīng)
1）電流增大，電磁力增大，進(jìn)入柵片
2）持續(xù)的燃燒后，空氣溫度升高，導(dǎo)致后方的空氣壓力增大，將電弧推進(jìn)入
電壓視頻顯示高溫電弧在5~7ms之間進(jìn)入柵片，電弧電壓迅速升高，電弧持續(xù)在柵片之間燃燒，在實(shí)際產(chǎn)品中，電弧電壓升高，那么電流會強(qiáng)制減少，達(dá)到限流的目的，當(dāng)供給電壓過0點(diǎn)的時候，其電弧會熄滅
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展開 斷路器在觸頭分開后，電弧進(jìn)入滅弧柵片，電弧電壓升高，這個是最理想的狀態(tài)，從而達(dá)到滅弧的目的，結(jié)果如下圖所示
但是，電弧可能會發(fā)生重燃， 電弧重燃后其在觸頭位置重新出現(xiàn)電弧，從而將電弧電壓迅速的降低，進(jìn)而電弧持續(xù)燃燒，打不打滅弧的目的，結(jié)果如下圖所示
究其原因，應(yīng)該是在觸頭位置其電弧燃燒后的余溫過高，觸頭之間的電壓較大，達(dá)到了重燃的條件，這個重燃是突然的發(fā)生，并沒有傳導(dǎo)的趨勢，降低這個的條件就是讓電弧快速遠(yuǎn)離觸頭，降低溫度。
除此之外，電弧還可能發(fā)生背后擊穿，在滅弧柵片的后方，電弧運(yùn)動過去之后發(fā)生短接，從而降低電弧電壓
所以這種情況不是我們想看到的結(jié)果，這就需要我們將電弧最好同時通過滅弧柵片達(dá)到提高電弧電壓的目的
電弧仿真可以模擬電弧進(jìn)入柵片，動靜觸頭打開，電弧電壓上升，能夠很好的獲取變化電流運(yùn)動過程，查看其效果觀察柵片的布局合理性，觀察電壓變化過程，為滅弧室設(shè)計提共很好的支撐
關(guān)鍵詞：斷路器 電弧仿真 ansys
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電弧的最新內(nèi)容
禁止行為：
嚴(yán)禁在平臺上進(jìn)行火焰切割或電弧氣刨，高溫會導(dǎo)致局部淬火變形甚至開裂。
嚴(yán)禁將平臺用作鐵砧，直接錘擊重物。
嚴(yán)禁長期堆放相當(dāng)不均勻的重物，會導(dǎo)致平臺產(chǎn)生永和久性疲勞變形。
本次線上研討會將聚焦 Ansys 在電弧仿真領(lǐng)域的最新進(jìn)展，詳細(xì)介紹如何利用 Fluent 與 Maxwell 實(shí)現(xiàn)電弧的多物理場聯(lián)合分析。內(nèi)容涵蓋從原理方法到工程案例的完整實(shí)踐過程，幫助工程師更準(zhǔn)確地評估電弧風(fēng)險、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計，并縮短研發(fā)周期、降低試驗成本。
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5/19 | 揭秘電弧仿真：Ansys最新技術(shù)與應(yīng)用案例
主題簡介：隨著電力設(shè)備向高容量、高可靠性發(fā)展，電弧仿真已成為設(shè)計與驗證階段的關(guān)鍵技術(shù)之一。本次線上研討會將聚焦 Ansys 在電弧仿真領(lǐng)域的最新進(jìn)展，詳細(xì)介紹如何利用 Fluent 與 Maxwell 實(shí)現(xiàn)電弧的多物理場聯(lián)合分析。
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本次將介紹交流接觸器的電流過零時刻的保持力分析，變壓器、開關(guān)柜、電器柜相關(guān)的電弧、甲烷、氫氣爆炸，爆炸驅(qū)動的開關(guān)動作等應(yīng)用仿真。
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5/19 | 揭秘電弧仿真：Ansys最新技術(shù)與應(yīng)用案例
講師簡介：
羅智 | Ansys高級應(yīng)用工程師
主題簡介：隨著電力設(shè)備向高容量、高可靠性發(fā)展，電弧仿真已成為設(shè)計與驗證階段的關(guān)鍵技術(shù)之一。本次線上研討會將聚焦 Ansys 在電弧仿真領(lǐng)域的最新進(jìn)展，詳細(xì)介紹如何利用 Fluent 與 Maxwell 實(shí)現(xiàn)電弧的多物理場聯(lián)合分析。
一、防爆邏輯的進(jìn)化：從“隔離風(fēng)險”到“消除風(fēng)險”
傳統(tǒng)的防爆電氣設(shè)備，其設(shè)計邏輯通常是“隔爆”：將可能產(chǎn)生火花、電弧的部件密封在堅固的外殼內(nèi)，即使內(nèi)部發(fā)生爆炸，也不會引燃外部環(huán)境。這種思路有效，但存在天然局限——?dú)んw可能老化、密封可能失效、維護(hù)不當(dāng)可能破壞防爆完整性。
而無線充電技術(shù)，提供了一條全新的路徑。
觸點(diǎn)的微磨損、粉塵的侵入，都可能導(dǎo)致接觸電阻增大，在通電瞬間產(chǎn)生微小的電弧。
在充滿甲烷或煤塵的環(huán)境下，這絲微光，可能就是點(diǎn)燃災(zāi)難的火星。這便是危險區(qū)域的“充電悖論”：我們引入智能設(shè)備是為了消除人在危險區(qū)的暴露，但傳統(tǒng)的充電方式本身，卻可能成為一個新的、不可控的危險源。此外，復(fù)雜的機(jī)械對接結(jié)構(gòu)不僅維護(hù)成本高，其龐大的體積也為在空間有限的防爆區(qū)域內(nèi)布設(shè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。
</li><li>在非高壓行業(yè)中（包括新能源汽車行業(yè)、儲能行業(yè)、高科技行業(yè)），工作電壓/平臺電壓的上升要求堅固的設(shè)計以抵御擊穿電弧的發(fā)生。
</p><p><br></p><p>繼上個月面向全球用戶英文場次的熱烈反響，<strong>德國高壓絕緣專家尚文凱博士將再次為國內(nèi)工程師帶來難得的中文解讀，推出于1月28日舉辦的「使用 Ansys Maxwell 防止高壓系統(tǒng)中的電氣擊穿」中文專場網(wǎng)絡(luò)研討會，</strong>將聚焦Ansys Maxwell 的流注起始電壓模型及評估功能，可識別電氣薄弱點(diǎn)，構(gòu)建抗電弧、抗擊穿的穩(wěn)健設(shè)計；同時還可以使用用戶自定義的氣體性質(zhì)進(jìn)行評估
