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真空滅弧室鐵芯渦流有限元分析模型
作者：威博特鐵芯 發(fā)布時間：2019-03-30 15:05:41 瀏覽次數(shù)：鐵芯式兩極縱磁真空滅弧室的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。圖中把鐵芯8、9移開以便看清電極結(jié)構(gòu)。當(dāng)電流I從上導(dǎo)電桿1流入后 ,經(jīng)上拐臂2到上觸頭片3 ,通過上觸頭片3流向電弧4 ,至下觸頭片5，再到下拐臂6，由下導(dǎo)電桿7流出。由于上下拐臂中的電流向同一方向流動,它們產(chǎn)生的磁通將垂直穿過2個觸頭片間的空隙，產(chǎn)生縱向磁場。磁場的方向在拐臂兩側(cè)是相反的。
圖1 鐵芯式兩極縱磁真空滅弧室結(jié)構(gòu)圖
計算采用電磁場有限元分析軟件VectorFields中的ELEKTRA模塊。該模塊采用A -φ法進(jìn)行求解穩(wěn)態(tài)渦流場。在求解時將場域分成2個部分，即非導(dǎo)電區(qū)和導(dǎo)電區(qū)。在非導(dǎo)電區(qū)中用標(biāo)量位，在導(dǎo)電區(qū)用矢量位。
圖2 鐵芯式兩極縱磁真空滅弧室計算簡化模型
因為縱向磁場主要由拐臂和鐵芯產(chǎn)生，而且主要考慮鐵芯中的渦流，因此在計算時取僅有拐臂和鐵芯的簡化模型，如圖2所示。圖中鐵芯上有剖分網(wǎng)格，拐臂上沒有。觸頭處于真空滅弧室中。真空滅弧室的外面是空氣。在計算中取一個邊長為200mm的正立方體形場域?qū)⒂|頭包圍在其中。觸頭在正立方體的正中央。當(dāng)觸頭直徑為65mm，開距為10mm時，鐵芯在3個坐標(biāo)軸上的尺寸為52mm導(dǎo)率為7000 ,電導(dǎo)率為105S/mm。拐臂中通過峰值40kA交變電流。計算時導(dǎo)電區(qū)域的矢量位與非導(dǎo)電區(qū)域中的全標(biāo)量位與簡化標(biāo)量位用磁感應(yīng)強(qiáng)度B的法線分量及磁場強(qiáng)度H的切線分量的連續(xù)性邊界條件耦合在一起。