五种纵向磁场真空灭弧室触头磁场特性分析比较

用三维有限元法研究了线圈、杯状,两极和四极及双线圈五种纵磁真空灭弧室触头的纵向磁感应强度分布、触头片上涡流分布和纵向磁场滞后时间.研究表明:(1)电流峰值时纵向磁场由强到弱依次排列为:线圈式触头、两极式结构、双线圈式触头、杯状和四极式触头;(2) 电流过零时剩余磁场由弱到强依次为:四极式触头、两极式触头、杯状触头、双线圈式触头和线圈式触头; (3)纵向磁场较强处滞后时间由小到大依次为:两极式触头、四极式触头、线圈式触头、双线圈式触头和杯状纵磁触头.     

纵向磁场真空灭弧室结构分析

纵向磁埸真空灭弧室在结构上具有很多优点,目前世界各国都已得到广泛的应用。本文通过下列六个方面进行了分析。 (1) 纵向磁埸强度大小与电弧电压的关系。以及对分断能力、触头开距、触头直径影响的分析; (2) 涡流纵向磁埸大小和时间滞后关系的实测,减小触头表面涡流的几种措施及其效果; (3) 平面整体对接触头和镶嵌对接触头结构的分析及其发展趋势; (4) 双边线圈,单边线圈和屏蔽罩线圈三种不同结构纵向磁场分布的分析和应用范围; (5) 加强触头部分机械强度引起纵向磁场线圈电流分流的分析及计算和实测; (6) 纵向磁场触头材料的选择。 最后总结了上述的分析,并提出纵向真空灭弧室结构的合理设计的途径。     

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。     

线圈式纵向磁场真空灭弧室磁场特性

分析了1/2、1/3和1/4匝纵向磁场真空灭弧室触头设计参数对纵向磁感应强度分布、触头片上涡流分布、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值的影响。研究表明:增加触头直径、线圈高度或触头开距会减弱纵向磁感应强度,线圈厚度及触头材料采用CuCr50或CuCr25对其影响不大;减小触头直径、增加开距可使纵向磁场滞后时间减小。触头片上开槽数以及触头材料会对滞后时间产生影响;增加触头直径、线圈高度、线圈厚度、都可以减小导体电阻,而触头片上开槽数以及触头材料也会对导体电阻产生影响。由于设计参数的变化对纵向磁感应强度分布、触头片上涡流分布、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值会产生不同的影响,因此设计者应综合考虑各种参数的影响,得到综合性能优的结果。     

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。     

大开距纵磁结构触头磁场特性的数值分析

通过分析几种用于中压真空灭弧室中的触头结构,探讨了将它们应用在高压真空灭弧室中的可能性。并用有限元的方法对单极线圈式和杯状纵向磁场触 头结构在大开距条件下的磁场特性进行了仿真计算。采用改变部分触头结构参数的方法来优化磁场分布,在分析计算结果的基础上探讨了将它们应用于高压真空灭弧室中的可行性。结果表明,在大开距条件下即使经过优化,1/3匝线圈式纵磁触头结构和杯状纵磁触头结构所产生的磁场也不足以控制真空电弧,而1/2匝线圈式纵磁触头有较强的纵向磁场,适合于大电流的开断。     

真空灭弧室非对称两极式线圈纵磁触头结构仿真

为改善真空断路器的开断能力,文中设计一款非对称双线圈两极式纵向磁场电极的真空灭弧室触头。建立触头结构三维模型,在考虑涡流效应的影响下,采用有限元法对触头系统进行三维磁场仿真。结果表明,在电流峰值时动、静触头表面及触头间隙中心平面产生的纵向磁场强度有效面积较大且分布均匀。静触头表面最大值0.842 T,动触头表面最大值0.306 T;电流过零时刻触头间隙中心平面剩余磁场小,最大磁滞时间0.87 ms,导体回路电阻29.77μΩ。该非对称触头结构具有较大纵向磁场,电流过零时刻剩余磁场小,磁滞时间小,有利于提高断路器的分断性能。     

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。     

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。     

杯状纵磁触头纵向磁场滞后时间研究

用有限元法对杯状纵磁真空灭弧室触头简化的轴对称模型涡流场进行了分析,给出了触头间隙中纵向磁场滞后时间的空间分布,讨论了触头设计参数对纵向磁场滞后时间的影响。计算结果表明,纵向磁场滞后时间沿径向分布的形状近似于凹面朝下的抛物线右半部,在触头边缘处纵向磁场滞后时间随径向位置增大而线性增加。纵向磁场滞后时间沿轴向的分布规律是,靠近触头中心处,纵向磁场滞后时间沿轴向的变化接近一条直线;越靠近触头边缘这种变化越显著,在杯壁中间处呈不规则的“正弦曲线”分布,在触头边缘处呈凹面朝上的抛物线分布。纵向磁场滞后时间与设计参数的关系是:纵向磁场滞后时间随开距的减小而线性增加;随触头直径的减小而单调递减;随触头片厚度的增加而线性增加;触头材料从CuCr50变到CuCr25时纵向磁场滞后时间增幅显著;杯壁厚度和杯高度对纵向磁场滞后时间几乎没有影响。     

弓网系统静态接触电阻特性研究

弓网良好接触是保障机车稳定受流的关键,合适的弓网接触压力是弓网稳定可靠受流的基础。笔者研究了不同接触压力、牵引电流条件下的弓网静态接触电阻,并得到了弓网接触电阻的数学表达式。研究结果表明:弓网静态时接触电阻随接触压力、牵引电流增大而减小,接触压力小于70~80 N,接触电阻所接触压力的增加,接触电阻激剧减少;大于70~80 N后,接触电阻随接触压力的变化不明显,近似恒定关系。     

低压电器用铜基触点材料的研究进展

电触点是低压电器中的关键元件,目前主要是采用贵金属银为基体的银基触点材料,而铜基触点在燃弧过程中会因严重氧化引起接触电阻升高而导致触点失效。本文详细介绍了铜基触点在电弧烧蚀后接触电阻方面的研究进展、解决接触电阻升高的关键方法以及目前存在的主要问题,并对以后的研究方向作了展望。     

电磁继电器接触系统振动特性的建模与仿真分析

接触系统作为电磁继电器的功能执行部件，是继电器整体的重要组成部分。其接触系统的固有频率与响应振幅特性直接影响电磁继电器的接触可靠性。研究电磁继电器接触系统的耐振动问题是动态接触(碰撞)条件下的非线性问题，以往研究工作很少。文章通过引入局部接触刚度的概念，根据振动力学理论，建立了接触系统的等效数学模型，将接触系统等效成两自由度的线性系统进行模态、谐响应分析，分析与研究了影响接触系统振动特性的主要因素，提出了高频正弦振动条件下接触系统保证接触的合理判据，以此验证接触系统抗振性能。最后，以某型号电磁继电器的接触系统为例，运用ANSYS有限元软件，仿真分析了由尺寸参数及接触点位置参数改变引起的振动特性，仿真结果验证了该模型及理论分析的正确性。研究结论对于电磁继电器接触系统的参数设计具有指导意义，对提高带有机械触点的开关电器的抗振性设计具有一定的参考价值。     

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。     

高压断路器接触电阻的研究

在高压断路器中,由于动、静触头间存在接触电阻,导致断路器接触面处产生电压降,并发热升温,严重影响断路器的能力和寿命.通过分析断路器接触电阻产生的原因,并通过实验仪器测量接触电阻的大小;利用测量出的接触电阻,计算接触面的温升,并分析接触电阻的大小对触头的影响.最后根据分析,提出了几种减少断路器接触电阻的方法.     

低压灭磁开关触头发热分析及处理

以国华太电8号机组一起灭磁开关主触头发热引起机组停机为例,介绍了框架式开关触头发热故障的危害,分析了造成低压灭磁开关柜触头发热的主要原因是接触电阻增加,讨论了接触压力、触头材料、触头温度及触头表面状况对接触电阻的影响,并提出有效的预防和处理措施,以确保安全可靠运行。     

关于梅花触头的设计要领

介绍电接触设计过程中一些需要注意的事项，以弹簧箍紧、铣瓣触指组成的梅花触头为例，针对触指箍紧弹簧的位置；触指后端安装绝缘垫；铣瓣指内圆与独头外圆尺寸的差别以及铣瓣触指是否可以打乱使用等情况进行分析，提出降低触指接触电阻的办法。     

新型触头材料电接触行为测试技术及试验研究

为研究微机电系统（MEMS）开关的失效机理,设计了一种以压电陶瓷电动机为核心的新型超低速致动形式的触点材料电接触行为测试分析系统。应用该系统对典型触头材料在闭合和分断过程中的接触力特性、滞回特性、接触电压特性和电弧特性进行了初步观测和物理解释。     

继电器触簧材料的应力松弛特性

继电器中接触簧片的接触压力是影响其触点接触可靠性的主要因素之一,由于接触簧片材料的应力松弛而使接触压力逐渐减小,接触电阻逐渐增大,进而导致接触失效.通过应用开发的弹性材料应力松弛测试系统,对继电器接触簧片材料进行加速应力松弛试验,找出短期的变化规律,以外推出长期的应力松弛量,为继电器的可靠性设计提供必要的依据.     

户外高压隔离开关电触头温升机理研究

针对110 kV以上电压等级隔离开关电触头易发热的现象,以具有代表性的GW4A-126型高压隔离开关为对象,研究电触头的温度特性。在简化电触头结构后,应用有限元分析软件ANSYS 建立触指部分的三维模型,在不同接触电阻、接触面积和负载电流的条件下对模型施加载荷,根据得到的温度场分析触指最高温度的变化情况。仿真结果表明：接触压力、接触电阻、接触面积、负载电流和触点材料是影响电触头温度的主要因素;接触电阻和负载电流越大,电触头温升幅度越明显;增大接触面积可以提高电触头的热稳定性。