高压直流接触器分断电弧实验与仿真研究
发布时间：2021-04-18 10:20
目前,混合动力和纯电动机车、轨道交通、航空航天、光伏发电、直流生态住宅、现代船舶供电系统和地方低压直流配电网快速发展,直流接触器作为关键部件将在电气设备和输配电网的开断、保护与控制上得到更广泛的应用。但是由于直流接触器在开断过程中会产生电弧侵蚀触头,使得接触器的电寿命不高,与其机械寿命相比相差甚远。本课题以高压直流接触器为研究对象,研究吹弧磁场,灭弧栅片,触头结构等因素对灭弧效果和触头寿命的影响,通过实验结果对比分析,得到上述因素对燃弧时间影响的作用机理,用以指导大功率直流接触器的触头灭弧系统设计,进而提高产品寿命。磁吹是高压密封直流接触器分断电弧快速熄灭的有效途径之一,磁吹磁场的强弱对电弧熄灭具有重要影响。因此,本文首先研究磁吹磁场强度对电弧燃烧过程的影响。在有极性吹弧磁场情况下建立电弧仿真模型,通过仿真得到不同磁场下分断过程中触头两端电压变化规律,继而获得磁吹磁场与燃弧时间的关系;为了避免接触器有极性使用时接线繁琐的缺点,设计一种无极性灭弧室,对其进行开断电弧实验研究;通过实验结果对比,分析有极性与无极性灭弧室的优缺点。不同的触头结构对高压直流接触器的分断电流等级产生重要影响,因此...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验触头结构和模型分网图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文100mT，将实验结果与仿真结果进行对比分析，相互验证。2.2.3 仿真结果与实验结果对比分析吹弧磁场在 50mT 磁通密度下桥式触点开断 600V/100A 电阻性负载时，仿真得到的灭弧室内温度场分布随时间的变化过程如图 2-3 a）所示，其相应的电弧电流密度变化过程如图 2-3 b）所示。t = 0.1ms 是模拟的开始。开始时，电弧位于触点之间的间隙中，并且可动触点开始沿 y 轴移动。在 t = 0.2ms时，接触间隙和电弧很小。电弧等离子体柱产生膨胀的趋势，并且在横向磁场的吹动下电弧朝向触点的边缘区域延伸。电弧在 0.7ms 处到达板状可动触点的边缘，并且可以清楚地看到弧柱前方的喇叭口。此时，电弧变得可弯曲并且电弧电压开始快速上升，这可以从图 2-3 a）中看出。整个电弧几乎在 1.2ms 处从触头间隙中移出，并且电弧出现了弧形柱，表明外部磁场对电弧的洛伦兹力使得电弧发生弯曲，电弧弧柱区变长，电弧得以冷却熄灭。
图 2-12 有极性灭弧室内电弧燃烧过程图 2-13 无极性灭弧室内电弧燃烧过程性灭弧室内分断过程电弧变化如图 2-13 所示，从图中可以中，初始电弧变化与有极性的灭弧室变化相似，当触头间隙
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电表用磁保持继电器短路电流条件下触头斥开机理仿真研究[J]. 薄凯,周学,翟国富,叶雪荣,李文文,袁瑞铭. 中国电机工程学报. 2018(17)
[2]继电器铜触点材料金属液桥仿真研究[J]. 薄凯,周学,翟国富,焦通. 电器与能效管理技术. 2018(04)
[3]开关柜电弧故障及其测量方法研究[J]. 刘柱揆,丁心志,许守东,董涛. 云南电力技术. 2018(01)
[4]超高速碰撞产生等离子体的实验[J]. 李进,李运良,钱秉文,景吉勇,谭书舜,张冠军. 电工技术学报. 2017(08)
[5]基于开断模型的低压断路器卡住机构动态优化设计[J]. 季良,陈德桂,周翔,苏玲,王家凯. 电器与能效管理技术. 2016(12)
[6]低压断路器气吹灭弧的研究历程及现状分析[J]. 季良,刘颖异,陈德桂,王家凯,苏玲,周翔. 智能电网. 2016(06)
[7]Investigation on Plasma Jet Flow Phenomena During DC Air Arc Motion in Bridge-Type Contacts[J]. 翟国富,薄凯,陈默,周学,乔鑫磊. Plasma Science and Technology. 2016(05)
[8]低压断路器开断模型研究历程及现状分析[J]. 季良,刘颖异,陈德桂,苏玲,王家凯,周翔. 智能电网. 2016(02)
[9]直流大功率继电器分断电弧特性试验研究[J]. 薄凯,乔鑫磊,陈默,翟国富. 电器与能效管理技术. 2015(15)
[10]低压电器仿真与数字化设计技术的进展[J]. 陈德桂. 电器与能效管理技术. 2014(15)
博士论文
[1]短间隙真空开关电弧特性实验和建模研究[D]. 吴延清.大连理工大学 2010
[2]低压交流接触器电弧动态数学模型和温度场仿真研究[D]. 孙袆.华北电力大学（北京） 2010
[3]银/导电陶瓷复合电接触材料电弧损耗特性的光谱研究[D]. 刘雪燕.山东大学 2008
[4]高压自能式SF6断路器灭弧室内耦合场的仿真与分析[D]. 钟建英.沈阳工业大学 2006
硕士论文
[1]基于主元分析的交流接触器的关键特征参数分析[D]. 田琨.河北工业大学 2015
[2]交流负载下拍合式功率继电器长寿命设计技术的研究[D]. 赵韩.哈尔滨工业大学 2014
[3]新型含永磁电磁铁的设计与研究[D]. 刘贤.哈尔滨工业大学 2014
[4]短路电弧和开关电弧建模及仿真研究[D]. 袁玲.南京师范大学 2014
[5]定量充磁机充电系统的设计[D]. 王鹏.河北大学 2011
[6]纵向磁场真空电弧等离子体的仿真研究[D]. 闫荣妮.沈阳工业大学 2011
[7]可通信电压继电器的研究[D]. 张新.河北工业大学 2002
本文编号：3145308
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验触头结构和模型分网图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文100mT，将实验结果与仿真结果进行对比分析，相互验证。2.2.3 仿真结果与实验结果对比分析吹弧磁场在 50mT 磁通密度下桥式触点开断 600V/100A 电阻性负载时，仿真得到的灭弧室内温度场分布随时间的变化过程如图 2-3 a）所示，其相应的电弧电流密度变化过程如图 2-3 b）所示。t = 0.1ms 是模拟的开始。开始时，电弧位于触点之间的间隙中，并且可动触点开始沿 y 轴移动。在 t = 0.2ms时，接触间隙和电弧很小。电弧等离子体柱产生膨胀的趋势，并且在横向磁场的吹动下电弧朝向触点的边缘区域延伸。电弧在 0.7ms 处到达板状可动触点的边缘，并且可以清楚地看到弧柱前方的喇叭口。此时，电弧变得可弯曲并且电弧电压开始快速上升，这可以从图 2-3 a）中看出。整个电弧几乎在 1.2ms 处从触头间隙中移出，并且电弧出现了弧形柱，表明外部磁场对电弧的洛伦兹力使得电弧发生弯曲，电弧弧柱区变长，电弧得以冷却熄灭。
图 2-12 有极性灭弧室内电弧燃烧过程图 2-13 无极性灭弧室内电弧燃烧过程性灭弧室内分断过程电弧变化如图 2-13 所示，从图中可以中，初始电弧变化与有极性的灭弧室变化相似，当触头间隙
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能电表用磁保持继电器短路电流条件下触头斥开机理仿真研究[J]. 薄凯,周学,翟国富,叶雪荣,李文文,袁瑞铭. 中国电机工程学报. 2018(17)
[2]继电器铜触点材料金属液桥仿真研究[J]. 薄凯,周学,翟国富,焦通. 电器与能效管理技术. 2018(04)
[3]开关柜电弧故障及其测量方法研究[J]. 刘柱揆,丁心志,许守东,董涛. 云南电力技术. 2018(01)
[4]超高速碰撞产生等离子体的实验[J]. 李进,李运良,钱秉文,景吉勇,谭书舜,张冠军. 电工技术学报. 2017(08)
[5]基于开断模型的低压断路器卡住机构动态优化设计[J]. 季良,陈德桂,周翔,苏玲,王家凯. 电器与能效管理技术. 2016(12)
[6]低压断路器气吹灭弧的研究历程及现状分析[J]. 季良,刘颖异,陈德桂,王家凯,苏玲,周翔. 智能电网. 2016(06)
[7]Investigation on Plasma Jet Flow Phenomena During DC Air Arc Motion in Bridge-Type Contacts[J]. 翟国富,薄凯,陈默,周学,乔鑫磊. Plasma Science and Technology. 2016(05)
[8]低压断路器开断模型研究历程及现状分析[J]. 季良,刘颖异,陈德桂,苏玲,王家凯,周翔. 智能电网. 2016(02)
[9]直流大功率继电器分断电弧特性试验研究[J]. 薄凯,乔鑫磊,陈默,翟国富. 电器与能效管理技术. 2015(15)
[10]低压电器仿真与数字化设计技术的进展[J]. 陈德桂. 电器与能效管理技术. 2014(15)
博士论文
[1]短间隙真空开关电弧特性实验和建模研究[D]. 吴延清.大连理工大学 2010
[2]低压交流接触器电弧动态数学模型和温度场仿真研究[D]. 孙袆.华北电力大学（北京） 2010
[3]银/导电陶瓷复合电接触材料电弧损耗特性的光谱研究[D]. 刘雪燕.山东大学 2008
[4]高压自能式SF6断路器灭弧室内耦合场的仿真与分析[D]. 钟建英.沈阳工业大学 2006
硕士论文
[1]基于主元分析的交流接触器的关键特征参数分析[D]. 田琨.河北工业大学 2015
[2]交流负载下拍合式功率继电器长寿命设计技术的研究[D]. 赵韩.哈尔滨工业大学 2014
[3]新型含永磁电磁铁的设计与研究[D]. 刘贤.哈尔滨工业大学 2014
[4]短路电弧和开关电弧建模及仿真研究[D]. 袁玲.南京师范大学 2014
[5]定量充磁机充电系统的设计[D]. 王鹏.河北大学 2011
[6]纵向磁场真空电弧等离子体的仿真研究[D]. 闫荣妮.沈阳工业大学 2011
[7]可通信电压继电器的研究[D]. 张新.河北工业大学 2002
本文编号：3145308
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