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真空灭弧室铁芯涡流有限元分析模型

作者:威博特铁芯   发布时间:2018-07-15 10:12      浏览次数:102
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    铁芯式两极纵磁真空灭弧室的结构如图1 所示。图中把铁芯8、9移开以便看清电极结构。当电流I从上导电杆1流入后 ,经上拐臂2到上触头片3 ,通过上触头片3流向电弧4 ,至下触头片5,再到下拐臂6,最后由下导电杆7流出。由于上下拐臂中的电流向同一方向流动,它们产生的磁通将垂直穿过2个触头片间的空隙,产生纵向磁场。磁场的方向在拐臂两侧是相反的。

铁芯式两极纵磁真空灭弧室结构图
图1 铁芯式两极纵磁真空灭弧室结构图

 
    计算采用电磁场有限元分析软件VectorFields中的ELEKTRA模块。该模块采用A -φ法进行求解稳态涡流场。在求解时将场域分成2个部分,即非导电区和导电区。在非导电区中用标量位,在导电区用矢量位。
铁芯式两极纵磁真空灭弧室计算简化模型
图2 铁芯式两极纵磁真空灭弧室计算简化模型
 
    因为纵向磁场主要由拐臂和铁芯产生,而且主要考虑铁芯中的涡流,因此在计算时取仅有拐臂和铁芯的简化模型,如图2所示。图中铁芯上有剖分网格,拐臂上没有。触头处于真空灭弧室中。真空灭弧室的外面是空气。在计算中取一个边长为200mm的正立方体形场域将触头包围在其中。触头在正立方体的正中央。当触头直径为65mm,开距为10mm时,铁芯在3个坐标轴上的尺寸为52mm导率为7000 ,电导率为105S/mm。拐臂中通过峰值40kA交变电流。计算时导电区域的矢量位与非导电区域中的全标量位与简化标量位用磁感应强度B的法线分量及磁场强度H的切线分量的连续性边界条件耦合在一起。