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《电子科技大学》 2005年
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一种具有四极纵向磁场触头结构的真空灭弧室的研制

王强  
【摘要】:在大电流水平下真空电弧的收缩特性取决于触头的材料和结构,在真空灭弧室中纵向磁场(AMF)触头能够阻止真空电弧收缩。扩散型电弧对电极的能量作用小,因此,纵向磁场触头提供了开断短路电流的优良性能。根据触头设计的不同,纵向磁场的分布也不同,对于单极触头纵向磁场的方向在整个电极间隙中都是相同的,对于多极触头纵向磁场的方向则是变化的。 本文描述了一种新型四极纵向磁场触头设计及其特性,该四极纵向磁场触头不但能够产生很强的纵向磁场,而且回路电阻低,尤其适用于额定短路开断电流大、额定电流大且触头开距小的真空来弧室。本文研究了这种新型触头设计的基本工作原理。该触头设计提供了四个纵向磁通量密度分布(数值上)基本相同的区域,也就是说,给出了四个条件相同的触头区域。通过在两触头盘后分别设置两组铁芯,建立了磁路,磁感应线被迫四次穿越两触头之间的平面。纵向磁场由两部分复合产生,一部分贡献来自磁路,另一部分通过触头盘上的开槽产生。 本文采用有限元程序软件进行了三维场仿真分析,研究了电弧燃烧期间纵向磁通密度的大小、涡流的影响以及触头盘上电流的流向。计算了电流峰值时触头间隙中心平面和触头表面上的纵向磁场分布,分别对电流零点时触头表面及触头间隙中心平面上的纵向磁场和涡流进行了计算,并计算了电流零点时的纵向磁场滞后时间。仿真分析结果表明,这种四极纵向磁场触头在触头间隙上产生的纵向磁场很强。在铁芯叠片后,能够减小涡流,因此也减小了电流零点时的残余纵向磁场和纵向磁场滞后时间。采用12kV/3105kA和12kV/40kA的短路电流合成试验验证了这种触头的开断性能,根据实验后触头表面的烧蚀情况,分析了四极纵向磁场在大电流时对电弧特性的影响。同时,由于在这种四极纵向磁场触头真空灭弧室的闭合位置,电流直接从导电杆流经电极,因此它具有了优良的载流性能,这一点对大电流应用非常重要。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM561.5

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