考虑器壁侵蚀影响的空气电弧特性仿真研究

考虑电弧的物理参数、电磁及热和辐射现象,应用商用计算流体力学软件Phoen ics对其进行二次开发,建立了低压断路器中空气电弧等离子体的三维磁流体动力学(MHD)数学模型。分析了电弧初始位置对于电弧运动的影响。基于PA6-6产气材料和电弧相互作用的实验数据及混合电弧的传输及热动参数,研究了产气材料对于电弧特性的影响。结果表明,产气材料的存在使得电弧直径收缩,电弧电压升高。     

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。     

低压断路器中空气电弧运动的仿真及实验研究

以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动时的数学模型。考虑到阴极和阳极各自的特点,提出了更加合理的电流分布边界条件;采用一种与电弧等离子体自身电导率密切相关的方法确定电弧的弧根位置。利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解,并利用高速数字摄像机进行了相关的实验,对仿真结果进行验证,充分证明模型的有效性,揭示了空气电弧在外部磁场作用下,在低压断路器的灭弧室中的运动规律,并指出压力波在灭弧室中的传播和反射是产生这种运动规律的原因。此外,对阴极喷流所形成的双漩涡和电弧等离子体后部的“尾巴”这2种物理现象进行了详细的描述。     

低压断路器中空气电弧重击穿现象的仿真与实验研究

低压断路器用于接通和分断电路中的电流。当故障电流产生时，动触头和静触头打开，在触头间产生电弧，随后在电磁场和气流场的作用下向灭弧栅片运动。在运动过程中会出现电弧的停滞和后退的重击穿现象，严重降低了断路器的开断性能。该文以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动的数学模型，此模型可以预测电弧的重击穿现象，并发现当灭弧室的出口面积为60%时，电弧在3mT磁场的作用下运动时出现了重击穿现象，而当磁场增大到5mT时重击穿现象消失。此外，还发现当磁场为10mT时，在出口面积分别为20%、60%和100% 3种情况下电弧均可以顺利到达栅片，在运动的过程中没有电弧重击穿现象的发生。     

直流电弧对导线电极侵蚀特性的仿真及实验研究

导线的绝缘劣化和接头处电极接触不良等因素时常导致电弧的发生。直流电流因其无过零点的缘故,发生电弧时会对设备造成极大的侵蚀损害,甚至造成失火。针对电流为几十安的光伏及直流配电网等直流电应用场景,基于磁流体动力学(MHD)理论并且考虑电弧与电极之间的能量耦合,建立了导线电极的电弧–电极多物理场耦合仿真模型。模型中电弧热源考虑了焓传递项,电弧与阴极能量传递过程中考虑了热电发射电子流与阴极表面温度的关系和电场隧道效应,研究分析了电弧系统的温度场特性,探究了在不同电流、导线截面积和导线电极间距情况下,直流电弧对导线电极的侵蚀程度。研究结果表明：电弧的温度在靠近电极的区域高于弧柱中心的温度,阴极附近的温度略高于阳极附近的温度;然而,阳极的温度始终高于阴极温度;并且,电弧电流越大或者电极间距越大,电极表面的侵蚀熔融区越大;线径越大,电极表面的侵蚀熔融区越小。仿真与实验均表明10mm²导线截面积的导线要求通过的电流在20 A以下才能有效防范电弧对导线电极的侵蚀;仿真结果表明并不是增大电极间距便可减轻侵蚀,间距为2 mm时导线电极未发生侵蚀;50 A的电流需要选择35 mm     

低压断路器电弧仿真试验和研究

介绍了二维电弧磁流体动力学模型的建立方法,分析了产气材料、金属蒸汽、灭弧室结构等不同因素对电弧特性的影响。仿真试验结果验证了仿真方法和模型的正确性,为低压电器灭弧室的优化设计提供了理论基础。     

低压开关电器稳态电弧特性的仿真

研究了低压开关电器稳态电弧特性仿真。在磁流体动力学基础上,针对低压断路器简化灭弧室建立了稳态空气电弧等离子体模型,并引入了P1辐射模型进行仿真分析,分析了低压稳态空气电弧等离子体内各项参数的分布。该成果为电弧等离子体动态特性研究提供了帮助。     

低压断路器电弧仿真研究

低压断路器是低压配电系统最为关键的保护和控制设备,低压电弧的数值仿真对于优化低压断路器的设计,提高其开断性能具有重要意义.给出了目前广泛应用的磁流体动力学电弧仿真模型的基本方程,从电弧转移、栅片切割、辐射、湍流等方面对现有的低压断路器仿真工作进行了回顾和总结,并对小型断路器、塑壳断路器等产品中的电弧仿真进行了介绍.同时指出了现有电弧模型存在的问题,给出了低压断路器电弧仿真今后的发展方向.     

低压空气电弧动态特性仿真及分析

在计算流体动力学（CFD）商用软件包二次开发的基础上针对低压断路器简化灭弧室,采用磁流体动力学（MHD）理论建立了三维电弧仿真模型.仿真计算结果描述了电弧弧柱收缩、等离了体喷流和电弧形态等相关现象,研究发现磁场、出气口面积的增大可加速电弧运动,但出气口面积到达一定程度后,其大小变化对电弧运动的影响很小,而栅片的存在则对灭弧室气流具有一定阻挡作用.电弧运动的实验结果验证了仿真模型的合理性.     

低压断路器的器壁侵蚀与自动气吹灭弧新技术

进入新世纪，一种称为气吹灭弧的新分断技术应用于低压断路器。这种灭弧系统每一极有一由产气材料制作的单元灭弧室使断路器分断性能大为提高，它是依靠灭弧小室器壁产气而形成的气流来熄灭电弧的。介绍了这种新型灭弧系统的原理和近期研究成果。     

SF_6断路器喷口烧蚀性能的试验研究

本文对SF_6断路器喷口耐电弧烧蚀性能进行了试验研究,拟合出喷口烧蚀与开断电流,燃弧时间和电弧能量的关系曲线,分析了开断电流和燃弧时间对喷口烧蚀的影响,试验结果表明国产喷口取代法国喷口是可行的。     

微型断路器灭弧侧板材料的研究

介绍了微型断路器的短路分断能力与产品的灭弧性能的关系,及电弧的熄灭过程有前冷却（电弧进入灭弧栅片前）与后冷却（电弧进入灭弧栅片后）2个阶段。通过对比测试发现,产气热塑性材料能够明显缩短电弧前冷却时间,提高灭弧效率。     

基于FLUENT的低压分断电弧仿真

在计算流体动力学(CFD)商用软件包FLUENT的基础上进行了二次开发,采用了磁流体动力学(MHD)理论,针对低压断路器灭弧室的简化模型,建立了相应的电弧仿真数学模型.对灭弧室内电弧的整个运动过程进行了仿真计算,并分析了电弧运动过程中一些相关量变化.