一种新型杯状纵磁真空灭弧室设计及电磁场仿真

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1、一种新型杯状纵磁真空灭弧室设计及电磁场仿真DesignandElectromagneticSimulationofaNewTypeCup-shapeAxialMagneticFieldVacuumInterrupter杨海军大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

2、与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：^曰期：年《月夕曰大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产核单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用I女工作成吳时薯名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连交通大学可以将

3、本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以米用影印、輪印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名為本}导师签名:為斧F曰期：年〈月P曰曰期：年g月卜曰分类号：TM561学校代号：10150UDC：621密级：学号：20122218硕士学位论文一种新型杯状纵磁真空灭弧室设计及电磁场仿真DesignandElectromagneticSimulationofaNewTypeCup-shapeAxialMagneti

4、cFieldVacuumInterrupter学生姓名：杨海军导师及职称：董华军副教授学科门类：工学专业名称：机械工程研究方向：机械电子工程申请学位级别：硕士论文答辩日期：2015年4月7日学位授予单位：大连交通大学摘要摘要真空断路器被广泛应用在中压领域，当前正朝着小型化、高电压、大容量的方向发展，真空灭弧室被视为真空断路器的“心脏”，因此设计与制造高性能的真空灭弧室受到了国内外学者的高度关注。磁控技术是用于提高真空灭弧室开断能力的主要方法，主要包括横向磁场和纵向磁场两种。纵向磁场的引入可减小弧区等离子径向能量的损失，降低电弧电压，为了产生较强且均匀分布的

5、纵向磁场，通常在触头内部加入铁芯。基于此，本文设计了一种带有铁芯的大容量杯状纵磁真空灭弧室，并采用有限元分析软件对其电场及磁场进行了仿真分析。首先，设计了一种型号为TD-12/3150-40的真空灭弧室，通过公式计算得到绝缘外壳、触头、屏蔽罩、波纹管等零部件的尺寸并合理的选择各零部件材料；设计了两种不同结构的主屏蔽罩，一种是带有卷边的主屏蔽罩结构一种是无卷边的主屏蔽罩结构。其次，建立了电场计算的数学模型和真空灭弧室二维轴对称模型，采用有限元分析软件对灭弧室内部电位及电场进行了仿真计算。主要分析了两种主屏蔽罩结构下灭弧室内部电位及电场分布情况，并对各结构动静

6、触头表面及主屏蔽罩内表面处的电场分布情况作了详细的对比分析。结果表明，有卷边的主屏蔽罩结构性能优于无卷边的主屏蔽罩结构。最后，建立了真空灭弧室触头三维模型，模型包括尺寸相同的无铁芯触头结构，不同柱状铁芯个数（8、10、12个铁芯）的触头结构以及环状铁芯触头结构，采用有限元分析软件对各触头电流峰值及电流过零时动、静触头表面及触头间隙中心平面处磁场进行了瞬态磁场仿真计算，计算时考虑了涡流的影响，并计算了各触头结构电流过零时磁场滞后时间。结果表明，加入铁芯后磁场强度增强，但磁场滞后时间也变大，通过对几种不同触头的仿真结果进行对比分析发现12个柱状铁芯的触头结构在

7、电流峰值时磁场强度大且分布均匀，电流过零时剩余磁场小，磁场滞后时间小。综合考虑，文中设计的12个柱状铁芯的触头结构性能最优。关键词：真空灭弧室；纵向磁场；触头结构；铁芯；仿真I大连交通大学工学硕士学位论文AbstractVacuumcircuitbreakers(VCBs)havebeenwidelyappliedinthefieldofmediumvoltagepowersystem.ThedevelopmenttrendofVCBsincludesminiaturization,highvoltageandlargecapacity.Asakeycom

8、ponentofVCBs,designandmanufacturi