电弧触发器稳态温度场计算及其优化设计.pdf

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1、船电技术}应用研究V01．34No．82014．8电弧触发器稳态温度场计算及其优化设计蒋心怡，姚高飞，庄劲武(海军工程大学电气工程学院，武汉430033)摘要：为了计算电弧触发器稳态温升，本文建立了电弧触发器二维稳态温度场模型，采用matlab自编程方法计算电弧触发器稳态温度场，并通过温升实验验证模型的正确性。针对圆孔型电弧触发器，本文通过保持狭颈总截面不变，来保证弧前时间一致，并在此条件下研究不同狭颈数对电弧触发器稳态温升的影响规律，以此对电弧触发器进行优化设计。关键词：电弧触发器稳态温度场温升狭颈数

2、中图分类号：TM563文献标识码：A文章编号：1003．4862(2014)08—0028—03OptimizationDesignandCalculationonSteady-stateTemperatureFieldofArcTriggerJiangXinyi，YaoGaofei，ZhuangJinwu(NavalUniversityofEngineeringCollegeofElectricalEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Tocalculateth

3、esteady--statetemperatureriseofarctrigger,two·-dimensionalsteady··statetemperaturefieldmodelofarctriggersisbuilttocalculatethesteady—statetemperaturefieldofarctriggersthroughprogrammingbyuseofMATLAB，andthemodelisvalidatedthroughtemperature—risetests．Byke

4、epingthesametotalcrosssectionsofnarrowneckofthecircular-archoletriggers，thetriggersarcedsimultaneouslyisensuredTheeffectslawofdifferentnumberofnarrownecksonsteady—statetemperatureriseofarctriggersisstudiedunderthiscondition，andthearctriggerdesignisoptimi

5、zed．Keywords：arctrigger；steady—statetemperaturefield：temperaturerise；numberofnarrownecks0引言电弧触发器是电弧触发式混合型限流熔断器的关键部件，担任着检测短路电流并及时产生触发信号的任务，其性能直接关系到熔断器的分断速度。电弧触发器的设计要求其在额定通流下温升最小，在短路电流下弧前时间最短，以使得熔断器能够对短路电流快速响应，及时分断。目前，国内对大电流电弧触发器的研究有戴超、陈搏等，戴超⋯通过有限元软件Ansys对

6、圆孔型电弧触发器进行了仿真研究，分别分析了熔体结构对弧前时间和温升的影响，但其优化设计时未进行变量的控制，因此优化方案不够具体；陈搏【2J采用差收稿日期：2014．06．06作者简介：蒋心怡(1960一)，女，副教授。研究方向电力系统安全运行。28分法和有限元软件Ansys对矩形孔电弧触发器进行仿真研究，得到了弧前时间一致条件下的熔体结构与电阻的关系。ol、1、4一接线端子，2一熔体：3一外壳图1电弧触发器结构本文建立了圆孔狭颈电弧触发器二维稳态电热耦合场模型，采用matlab自编程方法计算电弧触发器稳

7、态温度场，通过温升实验验证模型的船电技术l应用研究正确性。最后，在弧前时间一致条件下，分析了恒定尺寸熔体狭颈数n与温升的关系，其结果能直接指导工程实践，具有较强的现实意义。1电弧触发器建模1．1物理模型目熙玎飙稻镌示意圈俯视示意圈图2—1电弧触发器示意图2n图2为了简化后的二电弧触发器示意图。银2刀片厚度较小，忽略其厚度方向电位和温度梯度；接线端子和大铜排忽略宽度方向的电位和温度梯度。因此，模型采用三个二维模型联立求解。其中银片部分采用俯视面求解，接线端子及大铜排采用侧视面求解。在其连接处设定电位场第一

8、类边界条件，保证银片、接线排、大铜排电流相等；温度场根据热平衡法建立方程，以实现三个二维模型的联立。1．2数学模型稳态情况下，电弧触发器满足电场方程和温度场方程：电场方程：一y·V2妒一Vy·V妒=0温度场方程：V2T+—／(_re)2：0九式中：y一电导率；妒一电位；7’一温度；五一热导率。1．3边界条件1)电场边界条件电流流过的端面满足第一类边界条件，即：妒I左端2“，伊l右端20其余边界满足第二类边界条件，即：空I：0锄l其余2)温度