直流断路器吹弧磁场仿真及小电流开断试验研究

为解决直流断路器开断小电流困难的问题,采用了并联激磁的磁吹装置.设计了“T”形和矩形导磁板结构的磁吹装置,进行了触头系统区域的吹弧磁场仿真分析计算和关键位置的磁场对比研究.仿真分析及样机小电流开断试验结果表明,采用“T”形导磁板结构磁吹装置的断路器具有更好的小电流开断能力.     

塑壳断路器不同结构触头灭弧系统吹弧磁场的分析

对塑壳断路器内部的触头灭弧系统结构进行改动,其触头打开电弧燃烧时的吹弧磁场亦会有相应的改变。应用三维有限元软件ANSYS分析了4种不同触头灭弧系统结构的吹弧磁场,对比了4个模型在通以相同电流的情况下,电弧中心线的磁感应强度B以及电弧受到的磁吹力。为增强吹弧磁场的磁吹力、提高触头灭弧系统的灭弧性能提供了方法和思路。     

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。     

低压直流断路器的设计和使用

根据直流电弧灭弧理论方法,分析了低压直流断路器的主要设计要点,包括多断口串联、触头导电系统、灭弧室、磁吹和气吹灭弧的设计.最后介绍了低压直流断路器的使用要求.     

低压空气开关灭弧室不同电弧形态下的磁场研究

使用有限元软件对低压空气开关灭弧室的电弧磁场进行分析,对灭弧室系统在触头打开状态下进行仿真建模,围绕电弧与栅片的相对位置,即电弧偏离栅片和偏向栅片的情况,对比分析了在电流密度分布相同,电弧形状不同的情况下灭弧室周围的磁场分布、电弧中心的磁感应强度以及电弧所受磁吹力的大小.获得了电弧磁场与电弧形态相互作用的规律,为研究低压开关电器灭弧室的设计提供了参考.     

桥式双断点塑料外壳式断路器磁场分析

利用三维有限元方法对4种不同结构的桥式双断点塑料外壳式断路器进行了磁场分析,比较了4种结构触头间的电动斥力、吹弧磁场分布以及电弧受到的磁吹力。研究结果可为桥式双断点塑料外壳式断路器的设计和优化提供参考。     

一种具有横纵磁场的新型真空灭弧室触头三维磁场仿真

对一种由螺旋槽横磁触头和杯状纵磁触头并联组成的新型真空灭弧室触头结构进行了磁场仿真,该触头内部的横磁触头和环形触头片材料为CuCr50,外部的纵磁触头的杯座材料为不锈钢。建立了三维触头结构模型,采用有限元分析方法对电流处于峰值时和电流过零时动、静触头表面和触头间隙中心处的静态磁场和瞬态磁场进行仿真,瞬态磁场计算过程中考虑到了涡流的影响。结果表明,该结构触头产生的纵向磁场在动、静触头表面及触头间隙中心处分布较均匀且磁通密度满足要求,有效磁通密度区域占触头表面积较大,电流过零后剩余磁场少,磁场滞后时间小,且导体电阻小。     

AMF与TMF高频磁场特性仿真对比分析

真空灭弧室的灭弧性能与真空灭弧室触头的磁场特性密切相关,其中纵向磁场(AMF)灭弧技术与横向磁场(TMF)灭弧技术应用最为普遍。基于人工零点的高压直流真空断路器,引入高频震荡电流帮助开断,为了分析真空断路器开断高频电流情况下的磁场特性,文中建立了两种类型的触头结构进行有限元仿真,对比分析真空灭弧室磁场特性以及触头片涡流情况。结果表明:在高频电流开断情况下,横磁结构触头与纵磁结构触头相比有更好的磁场特性分布;触头片涡流是影响纵磁结构触头磁场特性恶劣的关键因素,而对横磁触头间隙磁场特性几乎没有影响。     

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.     

基于NSGA-Ⅱ和BP神经网络的杯状纵磁触头结构优化设计

在直流开断工况下,现有常用工频触头需要开断高频反向电流,但其在高频电流下的电弧调控性能还需要进一步研究。该文以工频常用杯状纵磁触头为例,首先对其在1 000Hz电流下进行磁场仿真,发现电流峰值的触头间隙中心可产生3.17mT/kA的纵向磁场,磁场分布极不均匀;然后为了提高磁场强度最大值以及分布均匀度,提出一种基于BP神经网络与遗传算法相结合的方法对触头结构进行优化设计,建立以触头开槽宽度、开槽长度、径向开槽旋转角度、触头杯斜槽高度和斜槽倾斜度为输入,触头间隙中心电流峰值磁场强度最大值和磁场分布不均匀度为输出的BP神经网络模型;最后通过NSGA-Ⅱ算法对杯状纵磁触头的结构参数进行优化。优化的结果表明：当杯状纵磁触头的参数L₁为2.9mm、L₂为18.0mm、θ₁为20.0°、H为17.5mm和θ2为26.0°时,电流峰值的触头间隙中心可产生4.34mT/kA的纵向磁场,不均匀度从6.89减小到3.39,均匀度得到了较大提升,从而可以提高纵向磁场对真空电弧的调控能力。