電弧的案例
減少開關(guān)設(shè)備電弧故障的方法
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 某型號接觸器--開關(guān)的觸頭電弧運(yùn)動仿真分析
（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(yàn)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(yàn)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 低壓電器電弧理論總結(jié)1
通過實(shí)驗(yàn)，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 電弧在觸頭間的運(yùn)動規(guī)律
在電弧仿真過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動觸頭旋轉(zhuǎn)與靜觸頭分開時，電弧會在分離區(qū)域來回移動，尤其是在密閉的環(huán)境內(nèi)，如下圖1所示。
圖1 動靜觸頭及上下跑弧道幾何示意圖
基于以上幾何，現(xiàn)建立電弧仿真基本模型，通過改變最左端邊界條件類型，對比電弧在觸頭間的運(yùn)動規(guī)律。
仿真邊界條件設(shè)置：
1.背景磁場90[mT];
2.電壓300V；
3.外部電阻0.5Ω；
4.旋轉(zhuǎn)角速度90rad/s；
5.初始電弧溫度13000K；
Case1：無進(jìn)口，最左端封閉條件下，其仿真結(jié)果如下所示
Case2：有進(jìn)口，最左端為壓力入口，其仿真結(jié)果如下所示
比較發(fā)現(xiàn)，在封閉環(huán)境下，電弧很難通過磁吹法離開跑弧道，這是由于電弧起初在動靜觸頭之間收到洛侖磁力加速后，左后方會形成低壓區(qū)域，而電弧右方壓力高于后方，在壓力差作用下，電弧很難離開跑弧道，且在動靜觸頭間有退弧趨勢；當(dāng)打開左邊通道后，壓差作用大大減小，雖有退弧現(xiàn)象，但可使電弧離開跑弧道。
上述為純仿真，僅提供參考作用！
展開 
塑殼斷路器電弧分析_MCCB Arc Simulation
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 斷路器滅弧室電弧重燃現(xiàn)象的仿真
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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展開 電弧性短路引發(fā)的電氣火災(zāi)值得人們關(guān)注
第三種情況是短路電流通過兩個導(dǎo)體的接觸電阻時，會生成高溫造成兩導(dǎo)體接觸點(diǎn)熔化成團(tuán)在脫離接觸時形成了電弧性短路，電弧性短路造成的危險遠(yuǎn)大于金屬性短路，是因?yàn)?em>電弧具有很大的阻抗和電壓降導(dǎo)致短路電流很小，其短路電流沒有達(dá)到過電流保護(hù)裝置的動作值，從而過電流保護(hù)裝置不能動作，但是電弧的溫度高達(dá)上千攝氏度，這樣的溫度足夠引燃附近的可燃物，所以通過上述分析可知電弧性短路是線路發(fā)生電氣火災(zāi)的主要原因。
2. 發(fā)生電弧性短路的征兆
線路發(fā)生電弧性短路時會引發(fā)線路上的電壓發(fā)生波動和產(chǎn)生高頻電磁波，這種電壓波動會造成室內(nèi)燈光閃爍，收音機(jī)受到電磁波干擾發(fā)出嗤嗤聲音，電視機(jī)收到電磁干擾出現(xiàn)雪花現(xiàn)象等。如果發(fā)生了上述現(xiàn)象這時要警惕是否發(fā)生了電弧性短路。
3. 防止電弧性短路措施
由于電弧的阻抗大導(dǎo)致短路電流小不足以使過電流保護(hù)裝置動作，但是電弧性短路會引發(fā)電氣火災(zāi)。電弧性短路最容易發(fā)生的接地故障電弧性短路，對于接地故障電弧引發(fā)的電弧性短路可以設(shè)置RCD進(jìn)行保護(hù)，由于電弧電流大于500mA的能量才能引燃起火，同時RCD的靈敏度和動作時間均滿足要求，所以可以在建筑物電源進(jìn)線端設(shè)置500mA的RCD來防止電弧性短路。
（原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系獲取授權(quán)）
展開 MCCB觸頭打開電弧運(yùn)動經(jīng)典案例
MCCB觸頭打開電弧運(yùn)動經(jīng)典案例
電弧分析是斷路器設(shè)備的重點(diǎn)與難點(diǎn)，主要考慮流體分析、熱分析、電場分析、磁場分析，甚至軟件的動網(wǎng)格設(shè)置，包含了材料的屬性設(shè)置，軟件的控制過程，求解過程的控制等高度復(fù)雜的一個仿真。其應(yīng)用的重要性在電氣行業(yè)不言而喻，能夠明確而直觀的查看電弧的運(yùn)動過程，進(jìn)而為滅弧室的設(shè)計提供重要的理論依據(jù)。
MCCB等低壓斷路器產(chǎn)品的分?jǐn)嘈阅苁瞧潢P(guān)鍵性指標(biāo)，其難度是最大的地方是如何讓電弧更改好的進(jìn)入柵片，本次分析的是經(jīng)典案例，將MCCB的觸頭分開，那么觸頭之間產(chǎn)生電弧，在ANSYS分析中能夠更好的獲取電弧的運(yùn)動趨勢，觀察電弧將進(jìn)入柵片的過程
1，我們之前考慮的是觸頭打開后靜態(tài)過程，觀察電弧進(jìn)入柵片的過程，如下圖所示，該過程基本能夠表達(dá)所需的內(nèi)容，大多數(shù)情況已經(jīng)能夠適用。
展開 斷路器開關(guān)電弧仿真
對于斷路器電弧的研究，主要包括開關(guān)分?jǐn)噙^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(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)合仿真結(jié)果，分析電弧的運(yùn)動特性，指導(dǎo)后續(xù)的產(chǎn)品改進(jìn)。
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?jǐn)啵鴪D2動觸頭向上分?jǐn)唷Ｑ芯坑|頭布置的不同給電弧運(yùn)動帶來的差異；
圖1斷路器開斷起弧(動觸頭向下移動)
圖2 斷路器開斷起弧(動觸頭向上移動)
邊界條件設(shè)置：橫向磁場強(qiáng)度為50mT，回路電流為100A，環(huán)境溫度300K，初始化給起弧區(qū)域溫度為4000K。注：當(dāng)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(yùn)動差異。
圖3 電弧運(yùn)動(動觸頭向下)
圖4 電弧運(yùn)動(動觸頭向上)
從圖3和圖4中可以看出，電弧運(yùn)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。
展開 管狀試件對接斜45°焊條電弧焊就得這么焊
圖2?焊條傾角
圖3?焊條角度變化
第三，管件仰焊位置焊接時，為避免背面焊縫內(nèi)凹和正面焊縫超高，幾乎全部電弧在坡口背面燃燒。仰爬坡和立焊位置焊接時，電弧長度的1/2在坡口內(nèi)燃燒，熔孔大小約為焊條直徑的1.2倍左右；上平焊位置焊接時，電弧長度的1/3在坡口背面燃燒，熔孔大小約為焊條直徑的1倍左右；焊接過程中，控制好熔池溫度和焊條角度，防止焊縫出現(xiàn)超高及焊瘤缺陷。
第四，收弧操作時，焊條下壓，熔孔稍有增大后，緩慢將電弧帶至熔孔上方坡口內(nèi)側(cè)10mm 左右熄滅，防止產(chǎn)生冷縮孔。
第五，接頭操作時，在熔孔的1/2處起弧，聽到擊穿聲稍做斜矩齒形運(yùn)條動作，向前滅弧焊接。
第六，打底層操作的關(guān)鍵在于控制好熔池溫度和熔孔的大小，打點(diǎn)要準(zhǔn)確。熔孔過小，容易造成未焊透；應(yīng)在壓低電弧的同時增大焊條角度，適當(dāng)延長電弧燃燒時間。熔孔過大，會出現(xiàn)背面焊縫超高及焊瘤缺陷；應(yīng)減小焊條角度,加快滅弧頻率。操作過程中，只有控制好熔孔大小和熔池溫度，才能焊出成形美觀的根部焊縫。
5. 填充層的操作
填充層操作分兩層進(jìn)行，采用直流反接，斜鋸齒形或斜圓圈形運(yùn)條。第一層操作時，電弧在根部焊縫兩側(cè)適當(dāng)停留，以防止焊道兩側(cè)產(chǎn)生死角。第二層操作時，電弧在坡口上側(cè)的停留時間稍長于下側(cè)，焊接速度要均勻，使填充層焊道圓滑平整。
填充過程中，控制好熔池的形狀和溫度，始終保持熔池處于近似水平狀態(tài)；防止出現(xiàn)根部焊縫燒穿和鐵液下墜現(xiàn)象；控制填充層焊道距離坡口表面１～1.5mm，避免熔化坡口邊緣，為蓋面層的操作打好基礎(chǔ)。
6. 蓋面層的操作
蓋面層操作采用直流反接，斜鋸齒形或斜圓圈形運(yùn)條。操作時，掌握好焊條角度，盡量壓低電弧，控制好熔池溫度和形狀；操作過程中，電弧在坡口上側(cè)稍作停留，防止產(chǎn)生咬邊、超高和焊瘤缺陷。接頭操作時，要確保準(zhǔn)確、到位，避免出現(xiàn)脫節(jié)和超高現(xiàn)象。
展開 電弧焊機(jī)的選用及電阻焊機(jī)的特性
1．不同的焊接方法如何選用不同靜外特性的焊接電源
1．1手工電弧焊
手工電弧焊時，電源的外特性必須是下降的。這時外特性曲線與電弧靜特性曲線有A、B2個交點(diǎn)(見圖l—7)。A點(diǎn)是電弧引燃點(diǎn)，在此點(diǎn)燃燒不穩(wěn)定。焊接電流稍受外界影響，即或熄滅，或一直變化到8點(diǎn)。
在B點(diǎn)，電源所提供的輸出端電壓等于電弧所需要的電弧電壓，電弧能穩(wěn)定燃燒。如果燃燒點(diǎn)變到B1，電流增大到IB1，這時電源供給的電壓UB減小到UB1。UB1小于電弧在IB1燃燒時的電壓，迫使電流由IB1回復(fù)到IB；同樣，當(dāng)燃燒點(diǎn)變到B2，電流藏小到IB2，這時電源供給的電壓UB增大到UB2。電源供給的電壓大于電孤實(shí)際的需要，又迫使電流自動增加回復(fù)到IB值。所以手工電弧焊應(yīng)采用下降外特性的電源。
下降外特性有陡降和緩降2種，如圖1—8中的曲線1和曲線2所示。哪一種更有利于手工電弧焊的焊接規(guī)范穩(wěn)定呢?如果焊接時電弧長度由L0變化到L1，陡降外特性曲線2的電源，其電流變化為△I2；外特性緩降曲線1的電源，其電流變化為△I1。顯然△I1>△I2，即緩降外特性電源所引起的電流變化大。所以，手工電弧焊時，焊接電源的外特性陡降比緩降的更好。
1．2埋弧自動焊
a.等速進(jìn)絲的埋弧自動焊
埋弧自動焊的電弧在下降外特性曲線的電源供電進(jìn)行燃燒時，電弧本身有自調(diào)作用，焊接過程中弧長的變化就依靠電弧的自身調(diào)節(jié)，使弧長很快地恢復(fù)正常，送絲速度恒定不變，能保持焊接過程穩(wěn)定。
當(dāng)弧長縮短(見圖1—9)如由L0變化到L1時，根據(jù)電弧自調(diào)節(jié)原理。緩降外特性的電源1由于弧長變化而引起電流的變化為△I1；陡降外特性的電源2由于弧長的變化而引起電流的變化為△I2。
展開 
微型斷路器電弧仿真分析_MCB Arc Simulation
2) 引導(dǎo)區(qū)域是從觸點(diǎn)處到滅弧柵之間的空間，由上下兩組導(dǎo)磁鐵片及絕緣隔離片組成，形成一個電弧轉(zhuǎn)移通道。3) 滅弧柵組件：由9片相互絕緣、片間距約為1.8mm的帶有凹口的鋼片用絕緣框組裝而成，框背后開有通氣孔。
圖19 滅弧室結(jié)構(gòu)及原理示意圖2、 電弧的害處斷路器分?jǐn)啻箅娏鲿r，動靜觸點(diǎn)間會產(chǎn)生溫度極高、發(fā)出強(qiáng)光的電弧。電弧有兩個害處，一是引起高溫?zé)龎挠|點(diǎn)等零件；二是它本身也是電流，電弧不熄相當(dāng)于電流不斷，而斷路器需要非常快速地終止所有電流，通常要求機(jī)構(gòu)跳閘后30－150毫秒之間熄滅電弧。
3、 柵片滅弧原理小型斷路器通常采用“金屬柵片滅弧法”，其基本原理是利用金屬柵片產(chǎn)生的感應(yīng)磁場形成電磁動力（磁吹弧力），將電弧吸入滅弧室，然后分割成若干小段，利用交流電的“過零”及電弧的“近陰極效應(yīng)”達(dá)到快速熄滅電弧的目的。另外滅弧柵還有降溫、散熱、通風(fēng)等功能。移動電弧的電磁力分析：電弧本質(zhì)上是一團(tuán)被電離的氣體，受力時易發(fā)生移動。同時它也是一段電流，既可以產(chǎn)生磁場，也可受到電磁力作用。斷路器觸點(diǎn)右邊設(shè)置了上下2塊鐵片，滅弧柵組件中有9片鐵片，當(dāng)電弧產(chǎn)生時，強(qiáng)大的電弧電流產(chǎn)生磁場，將鐵片磁化（有研究表明可多產(chǎn)生約39%的磁場）。這個磁場力反過來又對電弧產(chǎn)生安培力，將電弧往鐵片方向拉（另一邊看來是吹），電弧迅速移入滅弧柵組件。不用擔(dān)心會吹過頭，過頭了還會吹回來的。電弧在滅弧室被截成多段小電弧，然后冷卻、熄滅。根據(jù)電弧的“近陰極效應(yīng)”，電弧放電時，近陰極一端吸引、積累了大量正離子，當(dāng)交流電過零反向后，陰極變陽極，正離子區(qū)域可以形成約150V－250V左右的反向電場，這個電場能抵消起弧的外電場，從而阻斷電弧電流。滅弧室設(shè)計成9隔，電弧引入后被截成10段，每段都有一個陰極，串聯(lián)起來就有1500V以上的反壓，當(dāng)外電場低于此值，電弧就會熄滅。
展開 塑殼斷路器電弧分析_MCCB Arc Simulation_video
塑殼斷路器電弧分析_MCCB Arc Simulation
電弧分析是斷路器設(shè)備的重點(diǎn)與難點(diǎn)，主要考慮流體分析、熱分析、電場分析、磁場分析，甚至軟件的動網(wǎng)格設(shè)置，包含了材料的屬性設(shè)置，軟件的控制過程，求解過程的控制等高度復(fù)雜的一個仿真。其應(yīng)用的重要性在電氣行業(yè)不言而喻，能夠明確而直觀的查看電弧的運(yùn)動過程，進(jìn)而為滅弧室的設(shè)計提供重要的理論依據(jù)。本次主要查看是的MCCB電弧運(yùn)動過程，結(jié)果僅供參考。
本次分析了大電流的電弧運(yùn)動情況
具體參考以下視頻
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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專注于電弧仿真的方法研究
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展開 磁場控制電弧運(yùn)動
磁場控制電弧
電弧溫度高，可理解為等離子狀態(tài)，由于物理性質(zhì)的復(fù)雜性，仿真模擬時將電弧假設(shè)為磁流體，同時具備流體和電磁的特性。仿真的目的在于觀察電弧的運(yùn)動特性，通過觀察其運(yùn)動規(guī)律，來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計，當(dāng)然水平很高的工程師可以考慮的更很多，將結(jié)果計算的很準(zhǔn)確。目前，熱仿真和流體仿真已不是一次性做的非常準(zhǔn)確，調(diào)試是仿真不可缺少的環(huán)節(jié)。
本文引入一個案例，也是參考他人的云圖結(jié)果進(jìn)行調(diào)試，目的在于理解電弧的運(yùn)動特性，以及仿真軟件上的操作。
電弧運(yùn)動是受磁場力的作用，即洛倫磁力，所以控制磁場大小和方向就可以控制電弧的運(yùn)動，磁場條件隨時間而變化，其他設(shè)置和以前保持一致，其中更改網(wǎng)格設(shè)置和求解器設(shè)置，可是結(jié)果順利的收斂；
仿真結(jié)果如下所示，電弧隨磁場變化，來回的擺動；
#僅供參考
展開 小型斷路器二維電弧磁吹與氣吹數(shù)值模擬
查閱一些文獻(xiàn)（這里就不列舉出來了），斷路器電弧的研究還是以二維物理模型為出發(fā)點(diǎn)，一是三維對于Comsol而言計算量很大，帶不動，而采用Fluent計算三維斷路器電弧，其耦合方程受限，沒較高編程能力很難做出來。因此，作為一般軟件使用者，大部分采用Comsol軟件進(jìn)行二維電弧仿真，其實(shí)現(xiàn)在有人用STARCCM去研究三維斷路器電弧，官方宣傳片也播了出來。電弧在仿真軟件里面本生就進(jìn)行了MHD假設(shè)，所以完全把電弧做出來比較難吧。
研究二維電弧也有必要性，可以直觀的將電弧運(yùn)動趨勢反映出來，如磁場的強(qiáng)弱、開口位置、開關(guān)分離速度、滅弧柵片結(jié)構(gòu)等對電弧的影響。本文以小型斷路器為例，研究一個剖面內(nèi)電弧在磁吹和氣吹下的運(yùn)動特性。
幾何模型如下圖所示：
圖
1
幾何示意圖
假定條件參數(shù)：
1. 動觸頭旋轉(zhuǎn)速度：1ms以內(nèi)，112 rad/s；
2. 磁感應(yīng)強(qiáng)度：0.05 T；
3. 電流大小：90 A；
4. 初始電弧溫度：5000 K；
磁吹法模擬結(jié)果：
圖
2
磁吹法模擬結(jié)果
從上圖可以看出，在假定的邊界條件下，跑弧道下面的電弧進(jìn)入滅弧柵片分割后，出現(xiàn)退弧現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，可以增加磁感應(yīng)強(qiáng)度，達(dá)到滅弧目的。然而，小型斷路器主要以氣吹為主，內(nèi)部空間緊湊，沒位置放置磁導(dǎo)體。因此，研究加上氣吹對電弧分?jǐn)嘤绊憽?氣吹的邊界條件可設(shè)置為壓力入口，放置在邊界處。模擬結(jié)果如下圖所示；
圖
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氣吹法模擬結(jié)果
從圖
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中可以看出，加上產(chǎn)氣材料，達(dá)到滅弧的目的。
以上結(jié)果僅供參考
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