低压断路器主回路温升的仿真模型研究.pdf

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1、EquipmentManufacturingTechnologyNo。4，2014低压断路器主回路温升的仿真模型研究王勇(广州白云电器设备股份有限公司，广东广州510460)摘要：对某低压断路器主回路运用有限元分析软件ANSYS进行温度场模型搭建分析。建立主回路稳态温度场分析模型。对其通电温升进行仿真分析，发现导电桥和触头位置的温升最高，接线端处的温度最低，触头位置的最高温度没有超过触点材料的熔点，故不导致熔焊。确定主回路通电最高温升部位环节，能为优化设计低压断路器主回路结构提供了一定的参考。关键词：低

2、压断路器；温度场；有限元分析；稳态；瞬态；接线端；触点中图分类号：TM561文献标识码：B文章编号：1672—545X(2014)04-0182—02在电力系统中，低压开关电器占很大比例，是电1．2稳态温度场计算模型力系统的重要设备。常用的低压开关电器有低压刀前文已提到过，低压开关电器工作中会产生焦开关、接触器、磁力起动器和低压断路器。低压开关耳热能，一般会在电磁系统和主电路中产生焦耳热电器运转时，载流导体流过电流会产生焦耳热能，当能。本文研究的低压开关电器主电路与电磁系统是焦耳热能散发到周围的介质中时

3、，低压开关电器的分离的，电磁系统中的焦耳热能对主电路温度上升产生一定影响，为了计算简便，本文建立的稳态温度温度就升高，严重时会导致触头熔断，进而导致开关无法正常工作。本文运用有限元分析法对低压开关场计算模型忽略了电磁系统对主电路温度上升的影响。主电路上的热能会以传导、对流和辐射的方式散电器的主电路进行温度场分析，综合考虑多方面因发到周围空气中。在稳态状态下，主电路的三维热传素，分析出主电路中最高温度值以及位置，对于优化导计算方程为：低压开关电器结构具有重要意义。．／02T．02T．02T1Al十互__+

4、rJ一g1低压开关电器主电路温度场有限元分析式中，模型表示温度；A表示导热系数；1。1主电路结构模型表示单位体积内热源生成热；本文研究的低压开关是额定电压为200A的双x,y、表示直角坐标。，触头低压开关电器，如图1所示，其由进线器、导电主电路温度要考虑载流导体的传热作用，导体与杆、软连接、动触头、动导电杆、静触头、静导电杆和绝缘体之间采用绝热条件；接线端的热量主要是通过出线端组成。为了计算的方便，我们将主电路结构简对流和辐射散发出去的，利用散热系数进行计算。化成一个近似长方体的模型。绝热边界条件为：=

5、0oft散热边界条件为：一A=0cTo一乃)a，l式中，Ol表示综合散热系数；表示物体温度；表示环境温度；1．3接线端处理和触头处理图1主电路结构模型主电路中有进线端和出线端，在这两个接线端收稿日期：2014-01—08：作者简介：王勇(1976一)，男，贵州人，工程师，研究方向：配电电气及电器元件设计、制造。182《装备制造技术}2014年第4期上，连接导线上有接线端的热量，也有本身电阻损耗度和半径不够合理。采用热电偶对5个测量点进行产生的热量，其热量会通过导线表面散发出去，进而了温升实验，每个测量点

6、的实际温升值与仿真实验对主电路的温度产生影响。我们将接线端导线的温计算出来的温升值都存在一些差异，比如说：进线端升作用归纳到接线端的散热边界条件中。的实际温升值为15℃，仿真计算的温升值为14℃；电流流过触头时，电流线出现收缩现象，使得流导电桥的实际温升值为13．4℃，计算的温升值为过导电斑点附近的电流路径增长，导电界面减小，接15．7℃。出现这一结果的原因一是导电桥尺寸不合触电阻就产生了。我们假设动触头与静触头中间有理，二是建立的计算模型和散热参数不合理，对结果一个圆柱体的导电桥连接二者，并用导电桥模

7、拟触产生一定的影响。虽然说有一定偏差，但偏差不影响头的电接触情况。其中，导电桥的材料与触头材料一结果判断。致，高度为20um，半径，-计算公式是：紧接着，我们又进行了瞬态温度场仿真实验，还是之前选定的5个测量点，使低压开关电器处于20r=悟倍额定电流状态0．5秒时间，分析主电流温度场分布式中，情况。仿真结果表明：导电桥和触头位置的温度最F指触头的压力；高，其他部位的温度相对较低，尤其是进线端和出线日表示材料硬度；端的温度较低，接近于室温。导电桥的最高温度是表示触头表面的接触系数。705℃，而触点材料为A

8、gSnO：，导电性能好，熔点高，导电桥的最高温度没有超过触点材料的熔点，因而2仿真实验不会发生熔焊现象。当最高温度超过其熔点时，触点就会发生熔焊现象。作者运用有限元分析软件ANSYS进行温度场仿真实验，使低压开关电器处于额定工作条件下，触3结束语头的压力为1ON，而其材料是AgsnO：。我们对进线端、出线端、动触头、静触头、导电桥五个位置进行的本文对低压开关电器主电路温度场进行有限元有限元仿真分析，结果显示：导电桥位置的温度最仿真分析和热电