趋势分析:灭弧栅片数量的增加,电弧会更快熄灭

有无磁吹电压

本文研究目标是建立带栅片的塑壳断路器二维模型，并在考虑磁吹线圈电压的情况下，对栅片数量变化带来的电势分布差异进行讨论。在不施加磁吹线圈电压的时候，静触头施加500 V，动触头为0 V，磁吹线圈电压保持0 V，得到相应的电势分布结果

施加磁吹线圈电压的时候，起始对磁吹线圈施加20 V，并得到另一组电势分布结果。在这一组结果中，从静触头到动触头的电势下降更快，当磁吹线圈电压提高以后，中心节点电势随之增加，表示电弧更快熄灭。

这里的核心对比点是电势云图的变化：在施加磁吹线圈电压的情况下，电势梯度的变化更明显，并把中心节点电势的上升作为后续趋势讨论的量化参照。

磁吹电压变化

清除时间取1 ms，把中心节点电压在0.0001 s到0.001 s范围内分10步观察，得到中心节点电压随时间线性上升的曲线。这个结果说明，在设定的清除时间窗口内，中心节点电势随时间逐步上升，并与电弧更快熄灭相对应。

其中：

• Ua=500 V（稳定弧压）

• UAC=30 V（每段基本电弧的阳极-阴极电压）

• UL=60 V/cm（单位长度弧压）

• e=2 mm（栅片宽度）

• L=55 mm（弧室长度）

计算得到栅片数约为10片，并建立10片栅片的二维模型。电势分布结果用于体现栅片数量增加以后电弧拉长更快这一现象。这里的观察点是电势分布在栅片区域的展开方式，与栅片数量增加对应。

• 磁吹线圈电压增加会减少电弧熄灭时间，随时间步进观察到的电压增加表明电弧熄灭更快。
• 栅片数量增加与指定节点电压增加呈线性关系。在相同磁吹线圈电压下，栅片数量增加的时候末端栅片与前一片之间电势增加。
• 栅片数量增加的时候电弧熄灭更快。

• 作者采用的是二维电势分析框架：主要输出为弧室内电势分布与指定节点电压随时间、随线圈电压变化的趋势曲线，熄弧快慢的表征建立在这些对比结果之上。
• 物理对象本质上没有被纳入建模：电弧等离子体的电导率-温度耦合、热电离、辐射、湍流、排气、弧根迁移、电极鞘层压降等关键物理量没有考虑。
• 边界条件以电压施加方式给出，用于估算栅片数量的表达式也依赖设定参数。

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