计及铜蒸气介质的小电流直流电弧仿真与实验

摘要：

因导线的绝缘劣化、接触不良等因素引起的直流电弧故障时有发生,但因无过零点特征无法自然熄弧可能导致设备损毁或者引发火灾,研究直流电弧特性对于电弧故障的检测与保护具有重要意义.光谱测试数据表明,在直流电弧中存在铜元素,因此,基于平衡态等离子体理论新增了含铜蒸气介质的电导率-温度特性曲线.建立小电流空气直流电弧的有限元模型,分析电弧稳定燃烧时的温度场分布和电弧电阻及电极间距的关系,同时,开展电弧实验,验证仿真模型的合理性.数据表明:相比纯空气介质,引入铜蒸气的仿真结果与实验数据更接近.这体现在当电弧稳定燃烧时,两者电极的温度场分布基本一致,等离子体气体温度最高到6000～7500K;电弧电阻和电极间距的仿真数据与实验数据最大偏差是2.283?,最大相对误差为13.45％.可见,含铜蒸气介质的电弧仿真模型能更准确、全面地研究直流电弧的电导率特性,为小电流直流电弧的电气特性和温度特性研究提供理论基础.

关键词：直流电弧、铜蒸气、等离子体、输运参数、有限元仿真

所属期刊栏目：35

分类号：TM501.2(电器)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51477021

在线出版日期：2020-07-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2913-2921