小容量接触器多纵缝和金属栅片灭弧室灭弧性能的试验研究

针对小容量接触器采用的多纵缝和铁栅片灭弧室，通过试验分析了电弧进入灭弧室的运动过程，在３８０Ｖ和６６０Ｖ两个电压等级下对比了它们的灭弧性能。     

交流接触器灭弧室中磁场对电弧停滞时间和重燃的影响

影响交流接触器触头电磨损的因素主要有两个：电弧在触头上的停滞时间和电弧的重燃。本文对双断点交流接触器的灭弧室做了改进，在静触头导电板下加装了铁磁片，增大了灭弧室的磁场。试验结果表明：电弧停滞时间和重燃均有明显减少，从而提高了接触器的电寿命。文中用积分方程法对灭弧室中的磁场做了计算，并用光纤对电弧的运动做了观察。     

多纵缝灭弧室中电弧重燃过程的分析与模拟

通过对电弧电流零区现象的试验研究，确定了多纵缝陶土灭弧室中电弧重燃过程的特性，提出了描述电弧重燃过程的数学模型，并在不同的开断条件下，对电弧电流零区过程进行了模拟计算。     

多纵缝灭弧室介质恢复强度的测试与分析

接触器在ＡＣ－４使用条件下的电气寿命与灭弧室的灭弧性能有密切关系。为了快速评价灭弧室的灭弧性能,本文采用以Ｒａｂｕｓ替代法原理研制的测试系统来测量各种结构的多纵缝灭弧室的介质恢复强度。根据测量结果分析了缝数,缝宽,跑弧道结构及吹弧磁场对灭弧室灭弧性能的影响。     

杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

用三维有限元法研究了7个设计参数对杯状纵磁触头的纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间、杯中和触头片中电流密度最大值以及导体电阻值的影响。研究表明:譹增加触头直径或开距会减弱纵向磁感应强度,增加杯指旋转角或杯指数目可使其增强,而杯指和水平面夹角、触头片上开槽数及触头材料采用CuCr50或CuCr25对其影响不大。譺设计参数在较大范围内变化时,纵向磁场滞后时间的变化很小。譻增加触头直径或触头片开槽数、减小杯指旋转角、合理选择杯指与水平面夹角和杯指数目或采用CuCr50触头材料可减少杯中或触头片中的电流集中。譼增加触头直径或杯指与水平面夹角,或减小杯指旋转角和杯指数目、减小触头片开槽数及采用CuCr25触头材料可减小导体电阻。     

直流大功率接触器自磁场灭弧室电弧特性研究

新型轨道交通牵引系统配电系统一般为直流供电制,其额定电压与电流一般为kV和kA级,因此作为配电系统中的关键元器件,各类直流大功率接触器的需求也进一步提升.制约产品发展的核心问题是直流大功率感性负载条件下接触器灭弧能力及灭弧速率.基于此,该文研究一种自吹弧式灭弧室的电弧特性.通过仿真给出灭弧室主触头流过不同直流电流产生的自吹弧磁场分布,对比分析阻性与不同时间常数感性负载下的分断电弧特性和燃弧能量.最终提出灭弧室内"磁场竞争模型"用以解释燃弧过程中的电压临界值和时间常数临界值现象.自磁场吹弧式灭弧室接触器具有分断高电压、大电流及大时间常数感性直流负载的能力,具有很强的实际应用价值和理论研究意义.     

杯状纵磁真空灭弧室三维涡流场仿真

对杯状纵磁真空灭弧室触头建立了与实际触头结构完全一致的有限元分析模型,模型中把电弧弧柱处理成圆柱形金属导体.对模型用有限元法进行了三维涡流场仿真.仿真结果表明,考虑电弧以及杯和电弧的涡流效应后,在电流峰值时,触头片中电流密度最大值变大;触头片上槽一侧的纵向磁场比另一侧强;磁感应强度B矢量在触头表面上的分布呈"旋涡"形状,其纵向分量在触头中心较大,越靠近触头边缘越小,而横向分量则增大;电流过零时,与未考虑电弧以及杯和电弧的涡流效应时的计算结果相比,触头间隙中心平面上及触头表面上的纵向磁场分布变为"帐篷"形状,纵向磁感应强度最大值也变大.在触头开距中心处纵向磁场较强且纵向磁场滞后时间也相对较长.     

低压断路器灭弧室中磁驱电弧的数学模型

针对低压断路器灭弧室中的磁驱电弧建立了链式电弧数学模型。模型中结合激波理论研究了电弧的运动,并利用控制容积法结合能量平衡方程对电弧的径向温度分布进行了计算。结果表明,应用这一电弧数学模型可以准确的模拟电弧的开断过程,方便地计算电弧的特性参数。     

纵磁真空灭弧室内电弧形态及其转变

从灭弧室实际开断情况出发,阐述了起始收缩型电弧转变成扩散型电弧的条件与机理,并引用美国西屋公司近期的实验研究结果加以分析讨论;最后介绍了设计纵磁触头所需的临界磁场计算公式.     

两种新型的纵磁结构真空灭弧室的研究比较

提出了两种新型的双极和四极纵向磁场的真空灭弧室电极结构 ,并对它们进行了纵向磁场的计算比较 ,结果表明双极纵磁结构较四极纵磁结构产生的纵向磁场大 ,极限开断电流也要大 ,实验结果也证明了这一点     

大容量交流接触器灭弧性能的试验研究

通过试验波形图和高速摄影的方法研究了不同灭弧室结构对大容量交流接触器灭弧性能的影响。研究结果表明,导弧片的布置和引弧片的形状以及灭弧栅片与引弧片之间的位置关系都会对交流接触器的灭弧性能起到至关重要的作用。同时该试验方法能够缩短交流接触器的研发周期,降低研发成本。     

限流断路器的混合式灭弧室的研究

研究窄缝灭弧室应用于交流低压限流断路器的可能性，通过栅片灭弧室与窄缝灭弧室限流性能对比，提出一种低压限流断路器的混合式灭弧室，它综合了两个灭弧室性能上的优点，实验证明，这种新型灭弧室的性能优于栅片灭弧室。     

直流接触器电弧特性的仿真和试验研究

阐述了直流接触器触头间电弧产生的原理,选取适合接触器的电弧电流衰减公式和电弧伏安特性公式,推导了电弧熄灭电流与电源电压和负载的关系。在阻性负载条件下进行试验,确定并修正了各表达式参数。利用Matlab／Simulink建立了直流接触器模型并进行了仿真。仿真结果表明,此方法建立的模型可反映直流接触器触头电弧的基本特性。     

电弧电压及燃弧时间的分析研究

本文根据电弧基本理论，对银基触头材料开断电阻性负载的电弧电压及燃弧时间进行了实验研究，通过分析比较得出，开断电流越大，燃弧时间越长，电弧电压的变化遵循交流电弧的伏安特性的结论。     

考虑电极烧蚀影响的低压断路器电弧运动特性仿真及实验

以磁流体动力学(magnetic hydro-dynamics,MHD)为基础建立了考虑电极烧蚀影响的低压断路器中电弧的数学模型。在传统的质量、动量和能量守恒方程的基础上增加了铜蒸气的浓度方程,考虑电极烧蚀对气体的热动力学特性和传输系数的影响,针对阴极和阳极不同特点分别建立了电弧与阴极和阳极作用的数学模型。利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解,得出灭弧室内温度场、浓度场、气流场、电位场的分布情况。仿真结果表明,由于电极附近“双漩涡”的存在,使得Cu蒸气浓度最大的区域位于弧根后方靠近电极的区域;考虑Cu蒸气影响时计算得到的电弧电压为比未考虑Cu蒸气影响时减小12.3%;考虑Cu蒸气影响所得到的电弧平均运动速度比未考虑Cu蒸气影响时减少21.3%。实验结果验证了仿真模型的合理性。     

小型断路器灭弧室的仿真与实验分析

针对某小型断路器产品的灭弧室,建立了三维电弧仿真模型并进行了动态特性仿真,仿真结果揭示了灭弧室内电弧的运动规律,电弧弧根从动触头到跑弧道的转移,电弧沿跑弧道向栅片运动并被铁质栅片切割的过程。在此过程中,电弧多次出现背后击穿,电弧在跑弧道拐点长时间停滞,使该位置的电极被强烈烧蚀。此现象得到了实验的验证,同时仿真得到的电弧电压和电流与实验结果较为一致。     

真空电弧电压与电弧形态关系的实验研究

在可拆卸式真空灭弧室中对平板式电极进行了试验,通过高速电荷耦合器件(CCD)摄像机拍摄的电弧形态照片及示波器记录的电弧电压波形,研究了真空电弧的电弧电压与电弧形态的关系。作为对比,也对杯状纵磁触头进行了一些试验。     

横向磁场下中频真空电弧形态及电弧电压特性

研究了杯状横向磁场触头中频真空电弧(400~800 Hz)的电弧形态及电压特性。实验在单频回路中进行,采用去掉屏蔽罩的杯状横向磁场真空灭弧室进行实验,触头直径为66 mm,触头开距为4 mm。实验结果表明:只有当电流升高到一定值时,电弧才有运动现象;电弧的运动特性主要受磁场的影响;电弧运动不是产生高频电弧电压噪声的原因,而当阴极斑点占据整个阴极表面时,电弧电压才产生高频噪声。最后根据实验结果得到电弧电压与电流幅值和频率的关系公式。