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空气开关电弧仿真技术及其应用的研究

发布时间：2016-10-13 22:31

本文关键词：空气开关电弧的数学模型及其特性的研究综述，由笔耕文化传播整理发布。

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空气开关电弧仿真技术及其应用的研究_王伟宗

空气开关电弧仿真技术

及其应用的研究

飞，周庆庆

（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安710049）

摘

要：通过仿真技术研究了空气开关电器中空气电弧。建立了电弧磁流体动力

王伟宗（1984—），男，博士研究生，研究方向为气体放电与等离子体及其应用、电力设备优化设计。

王伟宗，吴翊，荣命哲，杨

学（MHD）模型，并求解模型控制方程，分析了电弧运动、触头打开、电弧转移等过程。该项研究可为开关电器产品的优化设计提供理论参考。

关键词：空气开关；电弧；仿真；磁流体

中图分类号：TM501.3

文献标识码：A5531（2010）05-0007-05文章编号：1001-

ResearchofSimulationTechniqueofElectricArc

inAirSwitchandItsApplications

WANGWeizong，WUYi，RONGMingzhe，YANGFei，ZHOUQingqing（StateKeyLabofElectricalInsulationforPowerEquipment，Xi’anJiaotongUniversity，

Xi’an710049，China）

Abstract：Theelectricarcinairswitchwasresearchedbysimulationtechnique.Thearcmodelbasedonmag-netohydrodynamictheorywasbuiltandthemodelcontrolequationwassolved，thenthecoursesofarcmotion，con-tactbreakingandarctransferwereanalyzed.Thisresearchcanprovidetheoryreferenceforoptimizationdesignofswitchapparatusproduct.

Keywords：airswitch；electricarc；simulation；magnetohydrodynamic（MHD）

0引言

算机仿真技术在空气开关电弧研究中的应用创造

了条件，使其被越来越多地运用于实际产品的研发之中

［1-2］

在电器行业中，以空气为灭弧和绝缘介质的电弧（以下简称空气开关电弧）的存在一方面给

系统电路提供导电回路，给故障回路提供了能量泄放的途径从而降低了电路分断时的过电压；另一方面电弧在磁场、气流场的作用下沿着跑弧道其本身的高温将烧蚀电极和周围隔板，快速运动，

会减少开关设备寿命，不利于安全保护。因此，采可以有用合适的方法对空气开关电弧进行研究，效地提高空气开关电器的工作性能。

电弧现象是一个热场、气流场、电磁场之间相

近年来，计算机仿真技术互耦合变化的复杂过程，，

的发展和有限元分析软件性能的不断提高，为计

吴

。电弧仿真技术的研究既可凭借电弧

数学模型揭示一些电弧现象的内在机理，又可在

实验验证的基础上，通过对电弧模型的数值模拟得到产品设计的可行性方案，满足产品的技计算，术要求，优化设计和产品开发，缩短研制周期并节省研制成本。

1.1

仿真建模

电弧MHD数学模型及多场耦合关系

电弧等离子体中存在着热场、气流场和电磁

［3］

。如图1所示，各个场的数学方程组通过一些相关的参数相互耦合。热场和气流场的复杂过程

翊（1975—），男，副教授，博士，研究方向为电弧电接触理论、电气设备优化设计与智能化。

荣命哲（1963—），男，教授，博士生导师，博士，研究方向为电弧电接触、电器设备状态检测与故障诊断、电器智能化。*基金项目：国家自然科学基金项目资助（50537050，50525722）

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