电极旋转情况下真空电弧磁流体动力学模型的仿真研究

发布时间：2021-12-29 22:46

　　真空断路器的灭弧介质以及熄弧后触头间隙中的绝缘介质都是高真空得名,具备密闭性好、触头间隙小、燃弧时间短、电弧电压低、电弧能量小、结构简单、体积小、重量轻、适合频繁操作等诸多优点。真空断路器以其优异的灭弧性能广泛的使用于中压等级输配电系统,并且正在向高压等级输配电系统领域发展,因此,如何提高真空断路的开断容量成为当下热门的研究议题。本文依据以往的真空电弧模型,提出在开断过程中改变电极的运动模式,探索电极在旋转情况下真空电弧的流动参数以及电磁参数的变化情况,利用仿真结果对提高真空断路器的开断容量提供理论依据。与气体介质灭弧过程不同,真空断路器电极的触头表面参与了整个真空电弧的燃烧过程,因此真空电弧的燃烧过程更加复杂。本文在现有真空电弧模型的基础上,考虑了阴极斑点对真空电弧的影响,建立了三维真空区域带阴极斑点的真空电弧的物理模型,并根据流体力学的三大基本方程:质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程,结合麦克斯韦方程组、广义欧姆定律以及磁扩散方程建立了真空电弧的双温MHD模型的控制方程组。借助仿真软件COMSOL建立真空区域的物理模型并仿真,讨论等离子体数密度、电子温度、离子温度、压力、速... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

真空电弧物理模型

电弧等离子体各物理场相互作用过程

本文的研究对象为真空电弧,因此仿真模型过程中需要考虑到阴极斑点的存在,根据上一章的假设,阴极鞘层及混合区、阳极鞘层,只考虑中间的等离子体弧柱区,由此建立的仿真模型如图3.1所示:模型包含阴极边界、阳极边界、侧面边界,需要说明的是由于需要考虑电极旋转对真空电弧等离子体参数的影响,因此阴极斑点不能设置在电极中心,而应偏移中心一定的距离。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]沿面闪络触发真空开关初始等离子体特性实验[J]. 胡上茂,姚学玲,陈景亮.  电工技术学报. 2012(09)
[4]低气压直流氩气辉光放电的数值模拟研究[J]. 邵先军,马跃,李娅西,张增辉,张冠军.  西安交通大学学报. 2010(12)
[5]高电压真空灭弧室触头间长真空间隙静态绝缘特性研究[J]. 刘志远,张颖瑶,林建飞,姜惟,傅文渊,耿英三.  高压电器. 2010(01)
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[8]基于面积效应的真空灭弧室触头间隙击穿特性研究[J]. 程少勇,刘志远,李新华,王季梅.  高压电器. 2007(03)
[9]电弧电流以及纵向磁场对小电流真空电弧特性影响的数值仿真[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲.  电工技术学报. 2007(01)
[10]大电流真空电弧磁流体动力学模型与仿真[J]. 王立军,贾申利,史宗谦,荣命哲.  中国电机工程学报. 2006(22)

博士论文
[1]小间隙真空电弧的数值仿真与实验研究[D]. 向川.大连理工大学 2012

硕士论文
[1]双断口真空断路器电弧特性研究[D]. 陈莎莎.大连理工大学 2014



本文编号：3556983