小型断路器温度场的仿真研究

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1、分类号：TM561密级：公开UDC：621.3编号：201421401022河北工业大学硕士学位论文小型断路器温度场的仿真研究论文作者：李凤学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：刘帼巾职称：教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringSIMULATIONRESEARCHONTEMPERATUREFIELDOFMINIATURECIRCUITBREAKERbyLiFengSupervisor:Prof.LiuGuojinN

2、ovember2016摘要小型断路器是主要用于过载和短路保护的终端配电低压电器，使用量大面广，它的工作直接影响着整个系统运行的安全性。温升是其重要技术参数，如果过高会造成材料的绝缘强度和机械强度下降，进而缩短小型断路器的使用寿命。近年来，断路器小型化趋势也使得温升问题成为其设计过程中的最大难点。因此，对小型断路器温度场的研究显得尤为重要。本文以DZ47-63C1型小型断路器为研究对象，采用有限元软件对其整体稳态温度场和接触系统瞬态温度场进行了仿真研究。首先采用Pro/E软件建立了小型断路器的实体模型，并将其导入ANSYS软件中；其次通过对热源以及散热的计算确定了载荷和

3、边界条件的施加，进而对小型断路器的整体稳态温度场进行了热-电耦合仿真，并分析了环境温度对其整体稳态温度场的影响；然后计算了过载、短路分断过程中流入触头的热流率，并在考虑相变的情况下对接触系统的瞬态温度场进行了仿真计算，进而分析了电流等级对其瞬态温度场的影响；最后进行了测温试验的设计，通过试验数据和仿真数据的对比，验证了利用ANSYS软件进行小型断路器温度场仿真计算的准确性。关键字：小型断路器稳态温度场环境温度瞬态温度场电流等级IABSTRACTMiniaturecircuitbreakerisaterminaldistributionlow-voltageelectr

4、icalapparatuswhichismainlyusedforoverloadandshort-circuitprotection.Itisusedinlargequantitiesandwidearea.Itsworkaffectsthesecurityoftherunningofthewholesystemdirectly.Temperatureriseisanimportanttechnicalparameterofit.Ifthetemperatureriseistoohigh,theinsulationstrengthandmechanicalstren

5、gthofthematerialwillbereduced,andthenitwillshortentheservicelifeofminiaturecircuitbreaker.Inrecentyears,thetrendofminiaturizationofcircuitbreakermakesthetemperaturerisingproblembecomethemostdifficultprobleminthedesignprocess.Therefore,theresearchontemperaturefieldofminiaturecircuitbreak

6、erisparticularlyimportant.Inthispaper,thetypeofDZ47-63C1miniaturecircuitbreakerwasusedastheresearchobject.Thefiniteelementsoftwarewasusedtosimulatethewholesteady-statetemperaturefieldandthetransienttemperaturefieldofthecontactsystem.Firstly,thephysicalmodelofminiaturecircuitbreakerwases

7、tablishedbyPro/Esoftware,andthenitwasimportedintotheANSYSsoftware;Secondly,theinflictionoftheloadandboundaryconditionsweredeterminedbythecalculationoftheheatsourceandtheheatdissipation,andthenthethermal-electriccouplingsimulationwascarriedoutforthewholesteady-statetemperaturefi