触头喷溅对直流开断的影响研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.01.003

电器与能效管理技术 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (1): 16-23.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.01.003

触头喷溅对直流开断的影响研究

徐军帅, 李静, 刘树鑫, 彭世东

沈阳工业大学电器新技术与应用研究所, 辽宁沈阳 110870

收稿日期:2022-11-13 出版日期:2023-01-30 发布日期:2023-03-09
作者简介:徐军帅(1997—),男,硕士研究生,研究方向为触头烧蚀及直流开断。|李静(1977—),女,副教授,博士,研究方向为微观电器电弧理论及气体绝缘应用。|刘树鑫(1982—),男,副教授,博士,研究方向为电器智能化、电器设备状态检测技术。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51977132);辽宁省科技厅资助项目(2020JH1/10100012);辽宁省教育厅资助项目(LJKZ0126)

Study on Effect of Contact Splash on DC Breaking

XU Junshuai, LI Jing, LIU Shuxin, PENG Shidong

Institute of Electrical Apparatus New Technology and Application,Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China

Received:2022-11-13 Online:2023-01-30 Published:2023-03-09

摘要/Abstract

摘要：

为了研究触头喷溅烧蚀对直流开断的影响,通过添加平衡方程建立了电弧-触头相互耦合模型,运用动网格技术模拟了喷溅后触头表面的形貌变化,并进行了拉弧仿真。结果表明,触头表面温度的升高促进了阴极表面的热电发射,使电流密度增大。发生喷溅后,触头间的电场强度发生畸变,不利于电弧的开断,但一定浓度金属蒸气的存在有利于电弧的熄灭。

关键词: 电弧, 触头喷溅, 直流开断, 金属蒸气

Abstract:

In order to study the effect of contact splash on DC breaking,the model of arc-contact mutual coupling was established by adding equilibrium equations.The morphology change of the contact surface after splashing was simulated by using the dynamic grid technology and arc pulling simulation was performed.The results show that the increase of the contact surface temperature promotes the thermoelectric emission on the cathode surface and increases the current density.The distortion of the electric field strength between the contacts after splashing is not conducive to the breaking of the arc,but the existence of a certain concentration of metal vapor is conducive to the extinguishing of the arc.

Key words: arc, contact splash, DC breaking, metal vapor

中图分类号:

TM503.5

徐军帅, 李静, 刘树鑫, 彭世东. 触头喷溅对直流开断的影响研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 16-23.

XU Junshuai, LI Jing, LIU Shuxin, PENG Shidong. Study on Effect of Contact Splash on DC Breaking[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2023, 0(1): 16-23.

图/表 15

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

图11

图12

图13

图14

图15

参考文献 17

[1]	龚祚勇, 向洪岗. 直流与交流分断特性的对比研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021(5):5-8.
[2]	李兴文, 贾申利, 张博雅. 气体开关电弧物性参数计算及特性仿真研究与应用[J]. 高电压技术, 2020, 46(3):757-771.
[3]	张勇, 崔行磊, 周学, 等. 稳定燃弧条件下继电器触头蒸发侵蚀特性的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2016(15):32-39.
[4]	李兴文, 陈德桂. 空气开关电弧的磁流体动力学建模及特性仿真[J]. 中国电机工程学报, 2007, 27(21):31-37.
[5]	吴翊, 荣命哲, 杨茜, 等. 低压空气电弧动态特性仿真及分析[J]. 中国电机工程学报, 2005, 25(21):146-151.
[6]	杨茜, 荣命哲, 吴翊, 等. 低压断路器中空气电弧重击穿现象的仿真与实验研究[J]. 中国电机工程学报, 2007, 27(6):84-88.
[7]	孙明, 王其平. 触头表面液池中的电磁搅拌[J]. 低压电器, 1993(4):28-30.
[8]	吴细秀, 李震彪. 电器电极材料喷溅侵蚀的理论计算[J]. 中国电机工程学报, 2003, 23(6):96-101.
[9]	PONS F, CHERKAOUI M. An electrical arc erosion model valid for high current:vaporization and splash erosion[C]// 2008 Proceedings of the 54th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, 2008:9-14.
[10]	吴细秀, 狄美华, 李震彪. 电流电弧作用下触头表面热过程的数值计算[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2003(2):93-96.
[11]	吴细秀, 李震彪. 电极材料喷溅侵蚀模型评述[J]. 高压电器, 2002, 38(5):38-41,45.
[12]	崔行磊. 直流电弧作用下触头材料的侵蚀机理和转移特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2015.
[13]	MORROW R, JLOWKE J. A one-dimensional theory for the electrode sheaths of electric arcs[J]. Journal of Physics D:Applied Physics, 1993, 26(4):634-642. doi: 10.1088/0022-3727/26/4/016
[14]	关明旭, 李静, 刘树鑫, 等. 考虑触头熔蚀的电弧特性变化仿真研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021(4):6-10.
[15]	李静, 关明旭, 刘树鑫, 等. 直流空气电弧作用下触头熔蚀过程及其对开断特性影响[J]. 高电压技术, 2022, 48(4):1531-1541.
[16]	吴淑牛, 熊兰, 杨子康, 等. 直流电弧对导线电极侵蚀特性的仿真及实验研究[J]. 高电压技术, 2022, 48(8):3316-3325.
[17]	HSU K C, ETEMADI K, PFENDER E. Study of the free-burning high-intensity argon arc[J]. Journal of Applied Physics, 1983, 54(3):1293-1301. doi: 10.1063/1.332195

触头喷溅对直流开断的影响研究

Study on Effect of Contact Splash on DC Breaking

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 15

参考文献 17

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	林新德. 浅析负载对直流断路器电弧特性的影响[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 42-49.
[2]	李思泓. 高压直流接触器电弧分断关键技术研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 15-19.
[3]	胡国伟, 张红伟, 计新华, 王振坤, 郑彬, 荣良章. 交流接触器灭弧结构对电寿命影响的试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 20-23.
[4]	高汉林, 许峰, 张涵. 光伏系统直流故障电弧特性与检测装置研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 46-53.
[5]	聂云良, 赵宇, 李瑞. 基于改进Mayr模型与Comsol的串联故障电弧研究与火灾风险评估[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 74-80.
[6]	薛峰, 李敏, 林亮伟, 廖青. 电流老炼工艺参数对真空灭弧室触头老炼效果的影响[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(10): 44-47.
[7]	刘树鑫, 刘学识, 李静, 曹云东, 刘洋. 基于SSA-ELM的直流串联故障电弧检测方法研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(10): 65-73.
[8]	何育斌, 张旭, 任万滨. 感性负载条件下触点熔焊失效实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 14-18.
[9]	李学琳, 蒋顾平, 施晓蓉. 提升直流塑壳断路器短路分断能力的设计研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(7): 45-50.
[10]	王成丽, 李静, 曹云东, 于龙滨, 崔巨勇. 直流C₄F₇N/CO₂混合气体电弧灭弧性能研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 1-6.
[11]	单潇洁, 郑昕. 基于小波分析的低压电弧特性识别模型的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 7-14.
[12]	严天宇, 曹云东, 付思. 触头旋转情况下真空电弧对阳极烧蚀的影响[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(5): 1-4.
[13]	关明旭, 李静, 刘树鑫, 于龙滨. 考虑触头熔蚀的电弧特性变化仿真研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(4): 6-10.
[14]	高小庆, 陈晓军, 鲍光海. 考虑故障电弧电流高频特征的阻抗电弧模型[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(3): 6-7.
[15]	蒋原, 马立, 武建文, 全威. 金属液滴蒸发导致航空变频真空电弧弧后击穿的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(2): 19-24.