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低压电器电弧仿真研究

李新福  
【摘要】:低压开关电器在开关负载电路时,在电器触头间产生的开关电弧,由于它的高温特性,对电器的触头、绝缘性能和可靠性具有危害作用。通常开关电弧燃弧时间非常短,不适合直接观察分析。因此开关电弧燃弧过程的可视化研究,对于理解燃弧机理、分析电弧特性、改善产品设计和提高产品可靠性具有重要意义。 在分析已有的开关电弧可视化方法的基础上,提出了基于高速图象采集的电弧动态过程的可视化技术,研究了电弧图象采集软件的设计、实现方法,设计并实现了基于高速CCD器件的电弧图象采集软件,研究了电弧图象中触头、灭弧室等弱特征的增强方法以及电弧图象边缘特征的提取方法。获得了较好的可视化效果,为电弧图象分析和建立可视化仿真模型奠定了基础。 在分析低压电器开关电弧的低温等离子体特性、弧柱磁压缩效应的基础上,提出了基于电弧图象采集和非均匀有理B样条曲面拟合相结合的开关电弧可视化仿真模型。为低压电器开断过程研究、电器优化设计和燃弧过程仿真研究建立了基础。采用OPENGL、VISUAL C++软件开发工具,设计了低压电器开关电弧的可视化仿真分析软件,对电弧图采集与可视化仿真系统进行了实验,对低压电器的开断过程进行仿真研究。实现了开关电弧的动态可视化仿真。


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