一种优化型触头系统的设计与应用

现有行业内塑壳断路器通用的125壳架M型静触头结构装有反力弹簧,分断时动静触头可相互斥开,有利于增大开距,充分利用栅片切割成更多的短电弧,但实际应用中由于零件的加工工艺一致性偏差和装配误差导致实际效果并不理想,因此设计了一种改良型的静触头以提高实用性。     

基于电弧磁流体仿真的DC 1500 V两极塑壳断路器气道优化设计

该文开发了用于DC 1 500 V光伏和储能系统的新一代两极直流塑壳断路器样机。通过DC 1 500 V/15 kA,时间常数10 ms的短路分断实验发现,电弧电压快速升至350 V是提升断路器限流和分断性能的关键。为了加快初始燃弧阶段电弧运动速度使弧压快速上升,建立了断路器触头区域的二维局部电弧磁流体仿真模型,通过分析灭弧室温度、压力分布和气流速度变化曲线,明确了初始样机中电弧运动停滞的机理,并以此为依据提出了参差栅片排布和添加导流锥的气道优化设计方案。使用优化后的样机进行分断实验,比较优化前后的电压变化曲线和电弧运动高速摄像,验证了优化方案的有效性,对于DC 1 500 V两极直流塑壳的设计开发具有很强的实践指导意义。     

新型混合式灭弧系统在限流断路器中的研究

低压限流断路器是广泛应用于工业与民用的低压电器,它采用多个栅片的灭弧室,利用近极压降将进入到灭弧室中的电弧电压提升到一个较高的值,从而在开断电路的同时还起到对短路电流的限制。目前背后击穿现象降低了开断性能。本文研究了一种将窄缩与栅片配合应用于限流断路器的新型混合式灭弧系统。控制了栅片间金属短弧的金属蒸气喷流,同时削弱灭弧室中热气体的回流。实验证明,新型的混合式灭弧系统不仅有效地抑制了背后击穿现象的     

利用电弧动态数学模型的低压断路器开断过程仿真分析

低压断路器开断过程仿真的关键内容是如何建立开断过程的电弧数学模型,并将其与其它开断过程的物理现象相耦合。通过对虚拟样机软件ADAMS进行二次开发,将电弧动态数学模型应用到低压断路器的开断过程仿真,并结合有限元软件ANSYS,建立了耦合复杂机械运动﹑电路﹑磁场和电弧数学模型的低压断路器开断过程仿真模型。通过将建立的仿真模型应用到一带双向斥开触头系统的塑壳断路器,研究了静触头压力大小对该塑壳断路器开断性能的影响。实验结果表明,利用所提出的仿真模型研究低压断路器的开断过程是可行的。     

引弧板对桥式双断点断路器灭弧性能的影响

合理的引弧板设计可以大幅度提升限流型断路器的开断性能。为此,针对桥式双断点断路器,对比分析了U形槽引弧板的U形槽位置和大小等对灭弧性能的影响。首先,设计了一个带卡住机构的桥式双断点断路器可拆式灭弧室样机,并通过3维有限元电磁仿真和多体动力学分析验证了样机的可行性。然后利用设计的实验样机,通过对比开断波形和开断特性参数,重点研究了3种不同引弧板结构对灭弧性能的影响。研究结果表明:在引弧板上增加U形槽可以增大动导电杆的电动斥力,且较大的U形槽作用更加明显;U形槽的引弧板有利于电弧拉长及进入栅片,增加U形槽后,电弧电压峰值提高了15 V,但是U形槽嵌入栅片容易造成弧根进入栅片后又重新转移到动导电杆上,不利于电弧在栅片中稳定燃烧。研究结果可为断路器的设计提供参考。     

两种静导电回路对塑壳断路器开断性能的影响分析

设计良好的静导电回路结构对塑壳断路器开断性能的提高有着重要的意义。在两种不同静导电回路下,通过计算对比电动力和吹弧磁场,分析了静导电回路结构对塑壳断路器的触头分开时间触头推斥电动力吹弧磁场在电弧上的分布以及燃弧初期吹弧磁场大小等因素的影响。根据分析的结果,对某塑壳断路器的静导电回路进行了改进,并通过网络试验验证了改进方案对提升其开断能力的有效性。     

提高单断点断路器分断能力的探讨

介绍一种在限流断路器结构上增加快速打杆以保护触头、提高分断能力的方法.经验证,该方法可在动触头被电动斥力斥开的过程中同步触发断路器操作机构快速脱扣,从而缩短分断时间和燃弧时间,效果明显、性价比高,可广泛应用在低压断路器中。     

一种塑壳断路器灭弧室的优化设计研究

塑壳断路器传统的灭弧室结构已很难提高断路器的开断性能,针对此问题,对灭弧室栅片的形状进行改进,并增加不让电弧进入灭弧栅片腿部的措施。通过试验证明,采用交错放置一定形状灭弧栅片的灭弧室,并在灭弧栅片腿部粘贴一红钢纸板,能有效提高断路器的分断能力。     

磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧室性能优化方法

低压断路器开断过程产生的电弧是影响其开断性能的重要因素,研究并优化低压断路器灭弧性能是提高其品质的关键。该文提出一种磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧性能优化新方法。建立了基于磁流体理论的电弧等离子体模型,研究了跑弧道形状、灭弧栅片数量、横向磁场、灭弧室压力等对灭弧性能的影响,得出优化因素组合及变量范围。在此基础上,建立了多维电弧参量测试系统,将磁流体仿真与正交试验进行融合,分别设计了四因素三水平、四因素四水平正交试验,融合后获得五个因素对灭弧性能影响强弱的排序为：灭弧室压力、横向磁场、跑弧道形状、栅片数及触头材料。最后结果表明,灭弧室压力、横向磁场、跑弧道弧度、触头Agcd比例变大均能减小电弧转移时间,栅片为7片时电弧转移效果最好。     

频率对低压断路器空气电弧燃弧特性影响的实验研究

永磁直驱风力发电系统要求其保护用空气断路器可以开断较宽频率范围内的短路电流,而电弧动态特性直接影响了断路器的开断性能.为此以微型断路器和塑壳断路器为例,首先开展了不同频率下的电弧开断实验,得到了电弧电流、电弧电压,并计算了整个燃弧期间内的电弧能量、归一化时间和允通能量,研究了频率对表征电弧动态特性的关键物理量的影响规律.其次,定义了归一化时间来表征栅片中的涡流对电弧运动过程的阻碍程度.最后对比分析了不同灭弧室结构对电弧动态特性的影响.结果 表明:随着频率的增加,归一化时间增加,限流系数增加,电弧能量减小,因此,工频下设计的断路器在非工频条件下工作时,应该降容使用.该研究初步揭示了频率对空气电弧动态特性的影响规律,且为宽频断路器的开发和优化提供了理论指导.     

分离极板法对开断电弧动态信息的测量研究

为更好地了解电弧的特性,对断路器进行改进,提出了使用分离极板法对低压断路器开断电弧的动态信息进行测量,并对新型强限流断路器的分断特性进行了研究。该研究有助于深入了触电弧特性,改进断路器的分断性能。     

双断点塑壳断路器触头终压力设计

新一代塑壳断路器（MCCB）采用电动斥力型旋转双断点触头结构,较传统单断点MCCB有更高的限流性能和分断能力。针对旋转双断点MCCB的结构特点,采用仿真与试验相结合的方法对MCCB触头终压力进行了设计与分析。利用有限元法与解析法分别计算触头洛伦兹力和霍尔姆力,获得触头所受电动斥力。基于触头电动斥力的计算,实现触头终压力的初步设计,并通过热一电耦合分析计算MCCB的稳态温升,对预设的触头终压力进行校核。     

新型灭弧系统对背后击穿现象的抑制作用

传统观点认为低压限流断路器的开断电弧进入灭弧室后,电弧就熄灭。近年来通过现代测试设备发现了开断电弧在灭弧室内外的多次转移,即背后击穿现象,降低了开断性能。本文介绍了一种应用于限流断路器的新型混合式灭弧系统,进一步对影响开断性能的不同材料、不同窄缝宽度进行试验。实验证明,新型的灭弧系统不仅有效地抑制了背后击穿现象的发生,而且进入灭弧室的电弧始终具有平稳的较高电弧电压,有效地提高了限流断路器的开断性能     

低压塑壳式断路器灭弧室压力与电弧运动的测量与分析

低压塑壳式断路器(MCCB)灭弧室中的压力对其分断性能有重要意义。在高压振荡回路上，分别采用气压传感器和光纤测试系统对压力和电弧的运动形态进行了测量。通过分析比较采用气吹灭弧和仅依靠磁吹灭弧的两种MCCB的实验结果，可以看出，气压对于电弧运动有很大影响，同时采用气吹灭弧技术可以有效地提高MCCB的分断性能。     

塑壳断路器双断点技术的结构特点分析

介绍了低压断路器限流技术,简述了双断点分断技术原理,分析了以双断点技术为代表的塑壳断路器的结构特点及优缺点。     

低压限流断路器背后击穿现象的数值模拟研究

低压限流断路器是广泛应用于工业与民用的低压电器。它采用多个栅片的灭弧室,利用近极压降将进入到灭弧室中的电弧电压提升到一个较高的值,从而在开断电路的同时还起到对短路电流的限制。但目前发现在开断过程中电弧反复进出灭弧栅片的背后击穿现象引起电弧电压的突降,降低了开断性能。根据实际开断物理过程,建立了以热击穿为主的背后击穿物理模型,运用气流场,结合热场、磁场与电流分布,计算模拟了低压限流断路器在开断过程中电弧运动状况与背后击穿现象。     

低压限流断路器开断过程重击穿现象及防止措施

本文采用光电测试系统，观察到在低压限流断路器开断过程中的电弧电压跌落现象。对断路器测试分析发现，这一现象是由电弧通道转移至触头区引起，而造成电弧通道转移的主要原因是发生在触头区的重击穿现象。通过分析影响开断过程电弧重击穿现象的主、要因素，本文提出了几种抑制开断过程重击穿现象、提高断路器限流特性的有效方法。     

小型化塑壳断路器的技术发展动向

介绍了当前塑壳断路器(MCCB)的国际发展趋势,对小型化、节材环保的产品进行了类比和技术特点分析,对断路器触头系统、整体布局、静触桥结构、灭弧系统等主体结构功能进行详细的介绍,通过对新型结构的分析,阐述其所能实现的新功能。