真空开关分裂线圈型触头纵磁场分布的实验研究

真空开关分裂线圈型触头的纵磁场可以用数学模型借助电子计算机进行计算。但是,触头的纵磁场分布,受制造工艺和电弧随机运动等许多复杂因素的影响,而这些因素又是建立数学模型时不易考虑的问题。本文以4×1/4匝实际触头为对象,实验研究了各分线圈的电阻和电流分布。在模拟触头不同的焊接质量和起弧位置的情况下,测量了触头空间直流和交流纵磁场沿径向、轴向和周向的分布规律。得到的结论可供设计制造部门参考     

铁心式多极纵磁触头及其磁场计算

提出了一种新型真空灭弧室触头结构,利用积分方程法对该灭弧室的磁场分布进行了三维计算,结果证明本结构增强了真空灭弧室的纵向磁场;同时通过计算分析了触头开距、铁心形状等参数对本结构纵向磁场大小和分布的影响。     

带有轴向磁场的真空开关触头的电弧形态

一、概述近年来,电压在40kV以下的真空断路器已占有越来越重要的地位。它的高可靠性和无需维修是得益于真空开关原理。在分断电流时,断路器的触头之间就形成电弧,这个电弧与触头材料的金属蒸气及触头几何形状有关。开关管中金属蒸气和金属蒸气等离子体迅速扩散的结果,在电流零点后触头间隙绝缘强度迅速恢复。其短路分断电流的大小不仅与触头材料有关,也与触头几何形状     

新型真空灭弧室1/3匝线圈纵磁触头三维磁场仿真

设计了一种新型真空灭弧室线圈式纵向磁场触头结构,这种不对称式结构中,静触头具有两层以串联方式相连接的线圈,而动触头侧无任何线圈,使动触头结构大为简化,机械强度得以加强,而动触头质量的减轻将有利于触头开断速度的提高。利用有限元方法建立三维结构模型并仿真,在电流分别处于峰值和电流过零时,得出静触头表面、触头间隙中心平面和动触头表面上的纵向磁场分布以及纵向磁场的滞后时间。仿真结果表明,该不对称式触头结构具有较强的纵向磁场,电流过零后的剩余磁场小、滞后时间短,且导电回路电阻较小。     

真空开关横磁触头磁场仿真与电弧特性研究

真空开关具有开断能力大、可靠性高、体积小及对周围环境无污染等优点,已经广泛应用于中压领域,文中针对国内真空开关发展的现状和实际需求,对万字型横磁触头真空电弧在电弧跨越触头槽隙过程的特性进行仿真分析和实验研究。首先建立了万字型横磁触头的三维有限元模型,计算了触头间隙磁场的分布以及弧柱所受磁吹力情况,特别分析了越过触头槽隙的过程中磁场和磁吹力的变化规律,并计算了槽隙宽度对磁场以及磁吹力的影响;并且采用高速摄影机通过实验研究了电弧越过触头槽隙过程中电弧形态特点以及不同槽隙宽度对电弧特性的影响。仿真和实验的结果表明,弧柱在运动到触头槽隙时更倾向于沿槽隙运动而非跨槽;同时,槽隙宽度在一定范围内减小可以减小槽隙对电弧运动所带来的不利影响。     

单线圈纵磁场真空灭弧室及其磁场的分析

本文介绍了作者提出的单线圈的触头结构,对电弧空间磁场应用计算机及简化方法作了计算分析,并与双线圈对比,探讨了这种触头结构的优点和开断性能。最后制成这种结构的灭弧室,在合成回路上进行了12.5kA的分断电流试验。它与双线圈比较具有相同的效果。     

真空开关的触头材料

总结了真空开关对触头的要求以及触头材料对触头性能的影响，并介绍了目前真空开关中广泛使用的触头材料与研究触头材料的方法。针对真空开关的应用领域，介绍了触头材料的发展趋势。对真空开关触头材料的开发及实际应用有借鉴作用。     

真空开关用触头材料

绪言本发明是关于真空开关尤其是关于需改善其加工特性和减少重燃次数的真空开关用触头材料。通常,真空开关与其它断路器相比具有体积小、重量轻、维修费用低及适应各种工作环境等优点。近几年来,真空开关已经广泛地应用于开断低于36kv的电路,也被用于开断72kv以上的高压电路。随着工作电压的升高通常广泛使用的含有抗熔焊组元如Bi、Pb、Te和Sb的铜合金触头材料是不能满足高击穿电压和分断大容量真空开关的要求。     

126kV真空灭弧室2/3匝纵磁触头磁场分析及优化

为了得到126 kV真空灭弧室2/3匝线圈型纵磁触头的优化设计参数,文中采用实验设计—磁场有限元计算—统计分析相结合的方法,对触头间纵向磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析。选取触头开距、单匝线圈高度、线圈宽度和触头片槽长4个设计参数作为优化对象,以电流峰值时纵向磁感应强度最大、磁场滞后时间最小和导体电阻值最低作为优化目标,得到了磁场特性与触头结构参数之间的回归方程以及对纵向磁场产生显著影响的设计因素。基于上述分析,对电流峰值时纵向磁感应强度、磁场滞后时间和导体电阻进行多目标优化,当触头开距为20 mm,线圈宽度为20 mm,单匝线圈高度为15 mm,触头片槽长为30 mm时,纵向磁场特性最优。优化后,电流峰值时的纵向磁感应强度增至0.565 T,磁场滞后时间缩短为0.729 ms,导体电阻减小为19.885μΩ。     

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。     

纵磁结构真空灭弧室的三维磁场数值分析

根据单积分法原理编制了一套三维磁场计算软件,对杯状纵磁、1/2匝线圈纵磁、四极纵磁三种结构的真空灭弧室自生纵向磁场进行了三维数值分析,给出磁场的总体分布以及几个主要参数对磁场分布的影响,并且对其中两种结构的磁场进行实际测量,验证了该软件计算的准确性.     

基于正交设计的杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

采用正交设计方法对杯状纵磁触头的杯厚、杯指数等7个触头设计参数进行实验设计，用三维有限元方法对实验方案进行磁场特性分析，其中磁场特性包括纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值。通过对实验结果进行方差分析，得出了触头设计参数对磁场特性影响程度的定量关系，由此找出影响杯状纵磁触头磁场特性的显著因素与非显著因素。对显著因素和实验结果进行回归分析，得出杯状纵磁触头磁场特性与显著因素关系的回归方程。采用正交设计方法，大大减少计算次数，提高计算质量。得到的结果可以为真空灭弧室的研究和设计提供参考。     

横磁触头真空灭弧室内的电弧运动与液滴喷溅

根据横磁触头真空灭弧室内电弧运动与液滴喷溅两大基础现象论述其产生机理,并对近年国外的实验研究结果加以分析讨论,供国内设计制造和使用部门的技术人员参考.     

126kV真空灭弧室3/4匝纵向磁场触头磁场特性及电弧形态研究

文中针对一种126 kV真空灭弧室3/4匝线圈型纵磁触头,采用电磁仿真分析及拉弧试验方式对其磁场特性及真空电弧形态进行研究。选择3种触头片开槽位置以及3种触头电流连通位置、有无导流排结构,共8种结构进行磁场强度与分布、触头回路电阻的对比,选择当触头电流连通位置对应时,触头片开槽位置在左侧(结构2)与开槽位置在右侧(结构3)的无导流排及有导流排的两种结构进行电弧试验,试验电流为40 k A(rms),燃弧时间为9 ms。分析及试验结果表明,当开槽位置在右边,磁场强度较强且均匀,真空电弧扩散态模式持续时间较。在第2个电流半波峰值时,有导流排的结构的触头之间的电弧集聚更强烈,阳极射流开始形成至阴极区域,真空电弧处于阳极斑点模式。通过对8种触头结构进行分析比较,126 kV真空灭弧室3/4匝线圈型触头选择触头结构3,触头电流连通位置对应,开槽位置在右,无导流排。     

基于响应曲面法的马蹄铁型纵磁触头真空灭弧室磁场特性分析及优化

为提高马蹄铁型纵磁触头真空灭弧室的磁场特性,文中对其灭弧室磁场特性进行了基于响应曲面法的优化。选取铁片外径、铁片内外径差及铁片间槽口夹角差值作为3个优化参数,以电流峰值时纵向磁感应强度最大,有效磁场区域宽度最宽及磁场滞后时间最短作为3个优化目标,通过有限元方法建立触头计算模型,采用中心复合实验设计方法安排仿真计算,采用响应曲面方法建立二阶回归模型,通过多目标优化的方式对灭弧室磁场特性进行优化。得到了各优化指标随触头结构参数的变化趋势及灭弧室磁场特性最优时的触头结构参数组合——铁片外径90 mm,内外径差55 mm,铁片间槽口夹角差值8.54°。较优化前,将电流峰值时纵向磁感应强度由633.3 mT提高至713.3 mT,将有效磁场区域宽度由25.2 mm增加至25.9 mm,将磁场滞后时间由1.16 ms缩短至0.77 ms。     

纵向磁场作用下触头间隙间的真空电弧形态变化的分析

正确的利用纵向磁场可大大改善真空灭弧室的分断能力，文中介绍了利用外加磁场的方式及在触头背面设置线圈产生纵向磁场的方式所做的各种真空电弧电流下的性能，分析了两种方式下的试验结果，研究了纵向磁场和真空电弧间的相互作用。     

252 kV真空灭弧室纵磁触头磁场分析及优化

真空灭弧室的触头对真空断路器短路电流开断能力和额定电流导通能力有重要的影响。该文采用三维有限元方法对用于252 kV真空灭弧室的单匝线圈纵磁触头的磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析,包括电流峰值时纵向磁感应强度、电流过零时纵向磁感应强度和导体电阻值,得到了磁场特性和触头设计参数之间的回归方程,并且找出了影响磁场特性的显著因素。理想的纵向磁场特性应当是电流峰值时纵向磁感应强度强,电流过零时纵向磁感应强度弱,以及导体电阻值小。将基于实验设计的优化、有限元分析和统计分析结合在一起,可以达到这种理想的纵向磁场特性。采用这种方法,得到了一种252 kV纵向磁场触头的优化设计参数。