文档名：大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析
摘要：针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化.分析结果可知:离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭.
Abstract：Forthetraditionalsteadystatemodelcannotcharacterizethedynamiccharacteristicsofthevac-uumarcintheprocessofinterruption,thehighcurrentvacuumarcwithbreakingpeakof10kAunderpowerfrequencycurrentwastakenastheresearchobject,atwo-dimensionalphysicalmodelofthearccolumnregionofthevacuumarcplasmawasbuilt.Thetime-varyingtermsofflowfieldparameterssuchasdensity,temperature,pressureandvelocitywereintroducedintotheexistingtwo-temperaturemagneto-hydrodynamicsteady-statemodel.Andthedynamicgridtechnologywasusedtosimulatetheopeningprocessofcontact.Consideringthechangesofphysicalfieldparametersunderthechangeofcurrentandopeningdistance,thetransientcharacteristicsofarcmicroflowfieldwasobtainedintheprocessofinter-ruption,andthemodeandenergychangeofarcwasexploredintheprocessofinterruption.Theanalysisresultsshowthattheionpressure,temperature,electrontemperatureandanodesurfaceenergyfluxden-sityalldecreasewiththeseparationofthemovingandstaticcontacts;theionvelocitydoesnotchangesignificantly;theplasmacontinuestodiffuseoutward,andthemetalvaporsourcealsograduallydecrea-ses,theplasmadensitybetweentheelectrodesdecreases,theanodehasnotyetreachedtheactivelevel,andfinallythearcisextinguished.
作者：董华军 程靖洲 赵一鉴 库照宇 李东恒Author：DONGHuajun CHENGJingzhou ZHAOYijian KUZhaoyu LIDongheng
作者单位：大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028
刊名：电机与控制学报
Journal：ElectricMachinesandControl
年，卷(期)：2024, 28(1)
分类号：TM561
关键词：真空电弧 等离子体 开断过程 双温模型 动态特性 仿真分析
Keywords：vacuumarc plasma breakingprocess two-temperaturemodel dynamiccharacteristics sim-ulationanalysis
机标分类号：TM501+.2U469.3TP391.9
在线出版日期：2024年3月5日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，辽宁省自然科学基金计划项目大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析[
期刊论文] 电机与控制学报--2024, 28(1)董华军 程靖洲 赵一鉴 库照宇 李东恒针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参...参考文献和引证文献
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