【摘要】：隨著電磁繼電器市場(chǎng)不斷向高電壓、大功率方向轉(zhuǎn)移,高性能(更高電壓等級(jí)、更大分?jǐn)嚯娏?、高分?jǐn)嗫煽啃�、長(zhǎng)壽命成為繼電器領(lǐng)域迫切的發(fā)展需求。本文通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究深入分析了較大電壓電流條件下不同氣氛、不同橫向磁場(chǎng)和不同分?jǐn)嗨俣认碌碾娀∵\(yùn)動(dòng)特性和分?jǐn)嗳蓟r(shí)間,為繼電器滅弧氣氛、分?jǐn)嗨俣群蜋M向磁場(chǎng)的搭配以及繼電器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。本文基于分?jǐn)嗳蓟?shí)驗(yàn)的電壓電流波形計(jì)算了CASSIE模型動(dòng)態(tài)電弧時(shí)間常數(shù),通過擬合得到了該值與氣氛物性參數(shù)、電壓電流條件的量化函數(shù)關(guān)系,選取最小電弧電流作為熄弧判據(jù),基于CASSIE模型計(jì)算了不同氣氛、不同電壓電流條件下的分?jǐn)嗳蓟r(shí)間,計(jì)算及預(yù)測(cè)結(jié)果表明在多數(shù)計(jì)算的電壓電流條件下,不同氣氛中分?jǐn)嗳蓟r(shí)間的大小順序?yàn)?H_2SF_6CO_2N_2AirO_2Ar。本文在經(jīng)典鏈?zhǔn)诫娀∧Ｐ偷幕A(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),將分?jǐn)嗳蓟∵^程分為短弧階段和弓形電弧階段,通過對(duì)電弧進(jìn)行受力分析,基于CASSIE模型中的動(dòng)態(tài)電弧時(shí)間常數(shù)的量化關(guān)系和改進(jìn)后鏈?zhǔn)诫娀∧Ｐ?計(jì)算了分?jǐn)嗳蓟∵^程中電弧長(zhǎng)度和高度,結(jié)果表明在本模型計(jì)算條件下,隨著電路功率增加,熄弧時(shí)電弧長(zhǎng)度和熄弧時(shí)電弧高度呈現(xiàn)指數(shù)式增加。為驗(yàn)證電弧運(yùn)動(dòng)的計(jì)算結(jié)果,本文在Air中開展了不同電壓電流條件、不同橫向磁場(chǎng)、不同分?jǐn)嗨俣认碌姆謹(jǐn)嗳蓟∨臄z實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)分?jǐn)嗳蓟r(shí)間和熄弧時(shí)電弧長(zhǎng)度與計(jì)算結(jié)果有較高一致性,結(jié)果表明隨著橫向磁場(chǎng)的增大和分?jǐn)嗨俣鹊奶岣?分?jǐn)嗳蓟r(shí)間減小,但不影響熄弧時(shí)電弧長(zhǎng)度,在本實(shí)驗(yàn)條件下,隨著電路功率增加,實(shí)測(cè)熄弧時(shí)電弧長(zhǎng)度呈指數(shù)式增加。最后,通過拍攝的電弧運(yùn)動(dòng)圖像結(jié)合電弧電壓波形,分析了重?fù)舸┈F(xiàn)象和弧根跳躍現(xiàn)象,統(tǒng)計(jì)結(jié)果說明:隨著電源電壓升高,分?jǐn)嗳蓟∵^程發(fā)生重?fù)舸┑母怕试黾?一次分?jǐn)嗖僮髦邪l(fā)生重?fù)舸┑钠骄螖?shù)和陰陽(yáng)極弧根跳躍的平均次數(shù)也增加。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM581.4
【圖文】：

xi—坐標(biāo)軸 i 分量，Si—粘滯應(yīng)力，J —電流密度矢量， ( , , )x y zJ J J J，B —電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量， ( , , )x y zB B B B，extB —外加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量，a —網(wǎng)格加速度，h0—網(wǎng)格的焓，Kω—熱導(dǎo)率，Cp—定壓比熱容，γ—電導(dǎo)率，SR—通過輻射散失的熱量，η—黏度。吳翊，榮命哲[26]利用 MHD 模型計(jì)算了觸頭分?jǐn)噙^程中低壓 Air 電弧等離子體動(dòng)態(tài)特性，得到了電弧弧柱的溫度場(chǎng)分布，如圖 1-1（a）所示，研究了不同分?jǐn)嗨俣认禄≈妷旱淖兓^程，如圖 1-1（b）所示。M. Lindmayer 建立了低壓 Air 滅弧室中電弧的三維 MHD 模型，研究了外加磁場(chǎng)作用下電弧的運(yùn)動(dòng)過程和滅弧柵片切割電弧過程[27-29]，L. Schlitz 研究了平行電極間的靜態(tài)電弧特性和外加磁場(chǎng)對(duì)靜態(tài)電弧的影響，并基于能量平衡原理研究了器壁產(chǎn)氣對(duì)電弧的影響[30,31]。

圖 1-2.弧柱與觸頭相互作用示意圖HD 模型建立了電弧—觸頭雙向耦合模型，研究發(fā)和噴濺侵蝕及材料轉(zhuǎn)移特性隨時(shí)間的變化[32]，hy, M Tanaka 考慮金屬蒸汽的影響在假設(shè)電弧靜止頭表面的影響，計(jì)算的不同氣氛中比熱容、焓、 1-4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2736956