270V桥式触点直流分断电弧抑制因素的实验研究

摘要

270V航空直流断路器作为保证航空供配电系统安全运行的重要元件，具有切断电路故障电流的功能，被广泛应用于各类飞行器上。断路器在开断过程中，于触点之间会形成电弧，产生的电弧会使得触头表面材料烧蚀熔化并危及绝缘，严重影响了电力系统的安全。而且随着航空事业的发展，功率等级越来越高，因此有必要对开断过程中的电弧进行研究，使断路器能够可靠、及时、有效的分断，保证系统的稳定运行。本文在不同电流和气体压强条件下通过研究抑制因素对电弧特性的影响和电弧熄特性来寻求理想的灭弧参数，提高断路器的灭弧能力。 首先，根据试验指标，设计了包括双断点电弧实验装置和数据采集系统在内的270V直流双断点电弧试验系统，用来完成触头分断初速度、横向磁场、开距等参数的直流分断电弧试验。 其次，研究了电弧熄灭特性。本文根据采集的数据分析了电弧电阻、电弧功率、电弧电压、电流波形随时间的变化规律；电弧功率和电弧电压关系；直流阻性电弧动态伏安特性三方面内容。 最后，在不同电路电流、环境气压条件下，设计了触点开距、灭弧栅片、横向磁场、分断初速度等抑制因素对电弧特性影响的试验，分析了不同参数对电弧特性的影响。同时当各参数取值在某一范围内，利用正交试验分析法研究了电流、气压、横向磁场、分断初速度对燃弧时间的影响程度。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 270V航空断路器的研究背景

1.2 直流分断电弧抑制因素研究的目的和意义

1.3 课题国内外研究的现状

1.3.1 270V直流开关电器国内外研究现状

1.3.2 直流电弧试验装置的国内外研究现状

1.3.3 直流分断电弧抑制因素研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 270V桥式触点分断电弧实验系统的设计

2.1 分断电弧实验系统总体设计

2.2 桥式触点电弧实验装置的设计

2.2.1 电路控制装置及控制电弧产生步骤

2.2.2 电机的选取和滚珠丝杠的选取

2.2.3 触点分断初速度验证

2.3 驱弧磁场的选择和磁感应强度的测定

2.3.1 外加灭弧磁场方法

2.3.2 电弧两端添加永磁体的方案

2.3.3 外加驱弧磁场的类型

2.3.3 磁感应强度测试方法

2.4 电弧实验数据采集系统设计

2.4.1 数据采集的硬件选择

2.4.2 数据采集的程序设计

2.5 本章小结

第三章 直流分断电弧熄灭特性研究

3.1 直流电弧的开断参数

3.2 直流阻性分断电弧燃弧参数波形分析

3.3 直流阻性分断电弧功率和电弧电压的关系

3.4 直流分阻性断电弧电压-电流特性

3.4.1 稳定燃烧下的电弧电压-电流特性

3.4.2 不同长度下的电弧电压-电流特性

3.4.3 发生重燃的电弧电压-电流特性

3.5 本章小结

第四章 抑制因素对直流分断电弧的影响分析

4.1 电流和气压对电弧的影响

4.1.1 电流对直流分断电弧特性的影响

4.1.2 气压对直流分断电弧特性的影响

4.2 抑制因素对电弧的影响

4.2.1 触点开距对电弧特性的影响

4.2.2 灭弧栅片对电弧特性的影响

4.2.3 触点分断初速度对电弧特性的影响

4.2.4 横向磁场对电弧特性的影响

4.3 气压37.6kPa下横向磁场和分断初速度对燃弧时间影响

4.4 本章小结

第五章 关键参数的分析

5.1 关键参数对燃弧时间的影响程度

5.1.1 正交表和实验方案的确定

5.1.2 试验及结果分析

5.2 横向磁场和分断初速度对燃弧时间的影响规律

5.2.1横向磁场对燃弧时间的影响规律

5.2.2分断初速度对燃弧时间的影响规律

5.3 本章小结

第六章 结论

参考文献

附录A

攻读学位期间取得的相关科研成果

致谢