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作者:梁博;董海燕;窦建明;燕宁宁;王思润;林小军;
单位:兰州交通大学自动化与电气工程学院;兰州交通大学机电工程学院;天水长城开关厂集团有限公司;兰州工业学院机电工程学院;
摘要:双断点塑壳断路器具有快速分断与双弧运动的特点,针对目前分断双弧的放电现象研究较为匮乏,探究双断点分断的电弧动态行为具有重要意义。文章基于磁流体动力学理论,依据断路器灭弧室实际尺寸,构建多物理场耦合的分断双弧仿真模型,分析电弧动态演变行为与断路器的开断特性,探究开断过程中灭弧室气体流动现象与电弧运动机理,并搭建试验平台进行分断试验,对比仿真与试验结果,在此基础上,进行驱弧磁场、烧蚀金属蒸气浓度对分断双弧特性影响的仿真分析。结果表明:分断双弧在气流场与电磁场协同作用下历经电弧生长、弧根跃迁、弧柱切割最终完成熄弧,对比弧流与弧压曲线,仿真与试验结果一致;此外,驱弧磁场对熄弧进程具有积极的促进作用,但这种作用呈现出非线性的正相关关系,且在较低磁场强度时影响更为显著;而铁蒸气的存在显著改变了高温弧柱的形态及其运动轨迹,相较于高浓度,低浓度铁蒸气对抑制弧压增长和延缓弧流下降表现更为出色。探究分断双弧的动态演变规律和开断特性,对于断路器的结构设计和性能提升具有重要意义。
关键词:塑壳断路器;;多物理场耦合;;磁流体动力学;;分断双弧;;驱弧磁场;;烧蚀金属蒸气浓度
基金资助:甘肃省科技专员专项项目(23CXGA0084);; 甘肃省高等学校产业支撑计划项目(023CYZC-72);; 甘肃省科协创新驱动助力工程项目(GXH20240328-21);; 甘肃省自然科学基金项目(24JR11RA156)