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2023-09-23
短时耐受实验后触头烧蚀斑点形貌分析
【摘要】：本节拟利用1s短路电流耐受实验后三相动触头烧蚀斑点的形貌、位置和大小来验证前文热稳定性仿真模型和计算结果。热稳定性仿真结果中图7-26所示的三相动导电杆侧偏力矩都呈凹形分布，且方向沿使外侧动导电杆顶部向内侧偏转的方向，可以看出侧偏力矩Tt仿真结果与实验中动触头烧蚀斑点位置的分布一致。
本节拟利用1s短路电流耐受实验后三相动触头烧蚀斑点的形貌、位置和大小来验证前文热稳定性仿真模型和计算结果。实验中三台样机触头的烧蚀形貌基本一致，典型烧蚀斑点的形貌如从图7-29所示；动触头烧蚀斑点面积大小如图7-30所示，其中面积为标幺值，以实验中最小的动触头烧蚀斑点为基准。
图7-29 1s短路电流耐受实验后的A相、B相和C相触头烧蚀形貌
a）A相触头烧蚀形貌 b）B相触头烧蚀形貌 c）C相触头烧蚀形貌
图7-30 1s短路电流耐受实验后的A相、B相和C相动触头烧蚀斑点面积
1）动触头烧蚀斑点位置：位于各相中间动触头（A3、B3、C3）的烧蚀斑点居中，外侧动触头的烧蚀斑点偏向内侧，而且动触头越靠外，烧蚀斑点的偏移幅度越大。热稳定性仿真结果中图7-26所示的三相动导电杆侧偏力矩都呈凹形分布，且方向沿使外侧动导电杆顶部向内侧偏转的方向，可以看出侧偏力矩Tt仿真结果与实验中动触头烧蚀斑点位置的分布一致。
2）动触头烧蚀斑点大小：如图7-30所示，A相动触头烧蚀斑点大小呈不对称凹形分布，其A1烧蚀斑点较大；B相和C相烧蚀斑点呈斜坡分布，且沿远离A相的方向递减，其中B相烧蚀斑点大小差异较大。热稳定性计算结果中图7-25b所示的三相导电斑点半径分布中A相呈不对称凹形分布，且A1导电斑点半径较大，B相和C相呈斜坡分布，且沿远离A相的方向递减，其中B相斜坡分布较陡。可以看出热稳定性导电斑点半径Tt仿真结果与实验中动触头烧蚀斑点面积的分布一致。
3）烧蚀斑点滑动痕迹：观察三相烧蚀斑点形貌还可以看出，B相烧蚀斑点（尤其是B1-B3）滑动痕迹明显，而A相和C相几乎看不出滑动痕迹。根据短时耐受过程周期阶段仿真计算结果，在短路电流实验的周期阶段，B1动导电杆上的滑动力矩最大，这就造成B1动导电杆最易发生滑动，实验后B1烧蚀斑点有明显的滑动痕迹。此外，B2和B3烧蚀斑点上同样也有滑动痕迹，这主要是由于B相触头都通过触头转轴相连，B相触头转轴在B1和B2动导电杆的带动下，驱使滑动力矩较小的B3动导电杆也发生了滑动。
4）触头质量转移：从图7-29还可以看出，静触头烧蚀斑点呈现凹坑，动触头表面附着有静触头烧蚀产物，这说明触头系统在经历1s短时耐受过程中，还存在有从动触头至静触头的质量转移现象，这主要是由于静触头的熔点较低，且其抗拉强度较差，当烧蚀斑点出现局部熔焊时，往往在静触头侧断开。
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