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X i ’a n J iao t o ng Un iv ers ity 仿真分析报告 提交单位 : 西安交通大学 日期: 2008-10-10 电子信箱 : dgchen@mail.xjtu.edu.cn xwli@mail.xjtu.edu.cn 研究计划 仿真分析 NM8-1250 塑壳断路器的电动斥力 NM8-1250 塑壳断路器的电动斥力仿真分析报告 1 仿真分析目的 当短路电流到来时， 低压塑壳断路器 (MCCB) 中动、静触头在电动斥力的作用下分离并在 操作机构的带动下，电弧将在触头之间产生，拉长，并在吹弧力的作用下进入栅片被分割成 若干个短弧，而后熄灭。在这个过程的起始阶段，作用在动触头上的电动斥力 F(包括导电回 路产生的 Lorentz 力 FL 及触头间由于电流收缩产生的 Holm 力 FH) ，和预压力决定了触头的斥 开时间和打开速度，从而对 MCCB 的限流性能产生重要的影响。而且，从式 (1)所示的 Holm 公式可以看出，接触点半径 r 与预压力 FK ，触头材料的布氏硬度 H，触头表面接触情况（用 ξ描述，一般为其范围为 0.3-0.6，一般取 0.45)有关。而 Holm 力 FH 与 r ，触头半径 R，以及 电流大小 i 有关，这样 FK 对 F 就有一定的影响； 另一方面，FK 的选择也由于发热容许的要求， 而受到 F 的限制。因此，在进行 MCCB 的触头导电回路的设计时必须进行电动斥力的计算。 0 R 2 FK FH ln( ) i 其中 r (1) 4 r H 近年来， 随着计算机技术发展和数值计算方法的不断进步， 计算机辅助工程在 MCCB 新 产品的设计中得到了越来越广泛的应用，大大缩短了产品开发周期，降低了开发成本，同时 产品的性能也得到了很大提高。就电动斥力的计算来说，一般用式 (1)来计算 FH ，而忽略触 头区域的电流收缩。这种简化不仅使载流导体中的电流分布和实际相差甚远，而且会进一步 影响了磁场的分布，从而使 FL 的计算结果有一定的误差。 本次仿真分析基于 ANSYS 软件，应用三维有限元分析，引入圆柱体导电桥模型作为接 触点，对 NM8-1250 低压断路器的电动斥力进行了仿真分析。 2 计算方法 2.1 导电桥模型 图 1 给出了触头及导电桥模型的示意图，其中 R 和 r 分别为触头半径和导电桥半径。 Y R 导电桥 2r X 图 1 触头及导电桥模型 1 根据已有的研究结果，发现，在相同的 r 下，其高度 h 在 0