磁场作用下直流电弧分断特性及触头侵蚀的研究

来源：电工电能新技术杂志2023年第4期北京时间：

作者：王海涛， 梁雨欣， 郑淑晴

单位：1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学， 天津 300401；
\r\n2. 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室， 天津 300401

摘要：直流电弧作用下，触头侵蚀现象会对电器接触系统性能产生影响，降低电器使用寿命。为探究触头分断时电弧特性以及对触头的侵蚀过程，本文基于磁流体动力学理论并结合动网格技术，以AgSnO2为触头材料，建立了电弧-触头多物理场数值耦合仿真模型。分析了恒定磁场下电弧特性随时间的变化过程，并进一步探究了不同磁场强度电弧对触头侵蚀变化规律；考虑触头材料的相变并求解了触头内部温度分布和熔池的形成过程。仿真结果表明，电弧受洛伦兹力作用转移至触头边缘，触头材料温度上升发生相变形成熔池。在一定范围内，随外加磁场强度变大，电弧熄灭速度加快，触头表面熔池域变小。最后，采用粉末冶金法制备AgSnO2触头材料并进行电弧分断实验，实验所得影响规律与仿真结果较为一致。

关键词：磁场, 电弧特性, 触头侵蚀, 耦合模型

基金资助：国家自然科学基金重点项目（51777057）、 中央引导地方科技发展资金项目（216Z1011G）