不同灭弧介质下直流接触器电弧特性仿真研究

摘要：当直流接触器动作时，电弧产生于动、静触头之间。本文通过对比氢气和二氧化碳灭弧介质下直流接触器电弧特性仿真研究，得出了氢气介质下电弧电流先降低到零，电弧先熄灭，氢气相比于二氧化碳灭弧效果更好的结论。

关键词：直流接触器，灭弧，介质

1.仿真模型

直流回路等效电路图是RL串联电路。

电流过零后，接触器电弧熄灭，不再流过电流，电路发生改变，进入限流阶段，电路方程：

式中：U为接触器开路电压、R为线路等效电阻阻值、L为线路等效电感感值、Uh为电弧电压，f（i）是基于磁流体动力学模型的接触器电压电力函数关系式。

为了在FLUENT的用户自定义函数（UDF）中实现上述方程，对方程离散化处理得到：

式中，Δt为计算的时间步长，i为上一个时间步接触器的电流，i为接触器的电流，u为上一个时间步的电源电压值，u为上一个时间步接触器的电弧电压。通过上式，可以利用上一个时间步的电流和电压计算得到本次计算接触器的电流值，作为电场方程的边界条件进行求解。

2.灭弧介质对直流接触器电弧特性影响分析

2.1温度特性分析

下图H2介质下燃弧过程接触器中性面温度的分布图。在0.1ms时，电弧刚刚开始燃烧，长度变长，最高温度约达到1.48*104K。在这个过程中，动触头处于向下运动的状态，电弧长度增加，动、静触头之间的间距决定了电弧的长度。在0.2ms时，电弧在电磁力的作用下在此时到达动触头边缘，温度最大值达到大约2.16*104K。在0.35ms时拉弯程度更加明显，且电弧此刻几乎流出动触头边缘，温度最大值达到约2.76*104K。……