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2023-06-28
实验方法及结果分析
【摘要】：实验中触头预压力FK保持为25.1N。表6-5为两组实验和仿真的详细结果数据。图6-21为峰值电流为11.3kA时的电流和电动斥力实验波形。表6-5 实验和仿真结果比较在仿真中，表征触头接触情况的参数ξ取值为0.45。而电流峰值为9.0和11.3kA时，对应的触头压力分别为35.4和55.9N。根据式（6-1），可得导电斑点的半径分别为0.158和0.199mm。因此，引入导电桥模型，采用有限元静态分析的方法计算电动斥力是合理的，也是有效的。
实验采用单频高压振荡回路模拟短路电流，电路的振荡频率为50Hz，充电电压的有效值和放电电流的第一波有效值之比为50∶1（V/kA）。通过分流器A来测量电流，电压用高压探头测量。采用石英拉压传感器测量作用在动导电杆上的电动斥力，为了减小外部电场和磁场对测量信号的干扰，将传感器用铜壳屏蔽。
当短路电流到来时，作用在动触头上的等效电动斥力超过触头压力时，动导电杆试图打开并产生电弧。而为了能够测量到电动斥力随电流的变化波形，动触头就不能打开；而且由于实验模型没有操作机构，为了能够进行多次实验，也要避免触头发生熔焊。因此，为了满足上述要求，在实验中将传感器安装在模型上，一个胶木杆一端通过螺纹固定在传感器上，另一端压紧动导电杆，形成一定的预压力，并可旋转它调节作用在动导电杆上的预压力大小。
为了便于用传感器测量电动斥力，加工了一个将产品CB1放大4倍的模型。触头材料为铜，布氏硬度为1000N/mm2。实验中触头预压力FK保持为25.1N。
表6-5为两组实验和仿真的详细结果数据。图6-21为峰值电流为11.3kA时的电流和电动斥力实验波形。从图中可以看出，当电流上升到7.11kA时，电动斥力达到25.1N，即触头预压力的数值；然后，电动斥力随着电流的变化而变化，一直到电流从峰值下降到7.53kA时，电动斥力数值下降到和触头预压力相等；此后电动斥力波形的波动是由于动导电杆和连接杆之间的振动造成的。
表6-5 实验和仿真结果比较
在仿真中，表征触头接触情况的参数ξ取值为0.45。而电流峰值为9.0和11.3kA时，对应的触头压力分别为35.4和55.9N。根据式（6-1），可得导电斑点的半径分别为0.158和0.199mm。从而可得电流峰值时对应的电动斥力分别是37.8N和60.81N。
图6-21 电流和电动斥力的实验波形
从以上结果可以看出，电动斥力的计算值和实验值比较吻合。但是电流峰值和电动斥力的峰值有一定的相位差，考虑到传感器和连接胶木杆的响应延迟，涡流对相位差的影响就显得比较小了。因此，引入导电桥模型，采用有限元静态分析的方法计算电动斥力是合理的，也是有效的。采用上述计算电动斥力的方法，按照图6-22所示的计算流程图，计算出触头斥开时间。
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