优化后：计算结果与分析

2023-06-15 百科知识版权反馈

【摘要】：比较CB3和CB1的计算结果，将静导电杆的形状从水平U型改为平板型，电动斥力有所减小，说明水平U型通过改变电流的方向，有利于加强触头区域的磁场及相应的电动斥力，这一点也和图6-20的结果相一致。对CB1和CB2来说，FH分别为40.33N和38.45N，同表6-4的结果相比，有一定的差别，这主要是由于导电回路产生的磁场对动触头上电动斥力的影响引起的。表6-4 5个模型在10kA电流时的电动斥力计算结果

图6-19a，图6-19b，图6-19c分别为当电流为10kA时，CB1和CB3动、静导电杆，CB1动导电杆和动触头上的电流密度分布图。

对应于图6-18a右下角的电流方向和图6-19b不同，从图6-19a所示的CB1俯视图可以清晰地看到由于其静导电回路的U型弯曲导致图中1所示部分的电流方向和动导电杆相反。另外，本章所有分析都是相对于图6-19a所示的坐标系进行的，其中X、Y及Z轴正方向符合右手法则，在该图中，Y轴正方向垂直纸面向外。从6-19c可以看出，触头上由于电流收缩，其电流密度最大值比动导杆上高5个数量级。

图6-20a，图6-20b分别为沿CB1和CB3动导电杆上z方向的平均磁感应强度B_z和y方向上的平均力密度f_y分布，其原点为动导电杆的左端，也就是图2-18中的A点。可以发现，靠近触头的区域，磁场和力密度均比较大，而且该区域远离转轴，力臂较大，因而可以认为，回路电动斥力，也就是Lorentz力F_L主要取决于这部分。同时明显地看到CB1的磁场和力密度较CB3大。

在统一计算Holm力F_H和Lorentz力F_L的数值分析过程中，也可以认为作用在动导电杆上B点（见图2-18）的等效合力由两部分组成，即认为作用在动导电杆上的力为F_L，作用在动触头上的力为F_H。这一点可以通过下面的仿真来验证。对CB2，10kA电流时，不考虑触头间的电流收缩时，作用在动导电杆和动触头上的合力为15.66N；另一方面考虑触头间的电流收缩时，作用在动导电杆上力为12.34N，而作用在动触头上的力为30.98N。因此，为了便于接下来的分析，分别用F_L和F_H来近似描述作用在动导电杆和动触头上的电动斥力。

从表6-3中的对CB1的计算数据来看，电动斥力和电流的平方近似成正比例关系。表6-4所示为10kA电流时，5种模型的电动斥力计算结果。从两个表中可以看出，F_H占整个电动斥力的70%左右。比较CB3和CB1的计算结果，将静导电杆的形状从水平U型改为平板型，电动斥力有所减小，说明水平U型通过改变电流的方向，有利于加强触头区域的磁场及相应的电动斥力，这一点也和图6-20的结果相一致。对CB5来说，由于没有栅片，和CB1相比，F_L的数值减小了40%左右，说明铁磁物质可以有效地加强动导电杆上的磁场。对CB4来说，通过改变CB2的栅片尺寸并加入U型电机槽后，电动斥力也有所增大。同时，这种改进也有利于将产气材料固定在电机槽内侧，利用新的气吹灭弧原理提高MCCB的开断性能。