小型断路器二维电弧磁吹与气吹数值模拟

查阅一些文献（这里就不列举出来了），断路器电弧的研究还是以二维物理模型为出发点，一是三维对于Comsol而言计算量很大，带不动，而采用Fluent计算三维断路器电弧，其耦合方程受限，没较高编程能力很难做出来。因此，作为一般软件使用者，大部分采用Comsol软件进行二维电弧仿真，其实现在有人用STARCCM去研究三维断路器电弧，官方宣传片也播了出来。电弧在仿真软件里面本生就进行了MHD假设，所以完全把电弧做出来比较难吧。

研究二维电弧也有必要性，可以直观的将电弧运动趋势反映出来，如磁场的强弱、开口位置、开关分离速度、灭弧栅片结构等对电弧的影响。本文以小型断路器为例，研究一个剖面内电弧在磁吹和气吹下的运动特性。

几何模型如下图所示：

图 1 几何示意图

假定条件参数：

1.     1. 动触头旋转速度：1ms以内，112 rad/s；

2.     2. 磁感应强度：0.05 T；

3.     3. 电流大小：90 A；

4.     4. 初始电弧温度：5000 K；

磁吹法模拟结果：

图 2 磁吹法模拟结果

从上图可以看出，在假定的边界条件下，跑弧道下面的电弧进入灭弧栅片分割后，出现退弧现象。在此基础上，可以增加磁感应强度，达到灭弧目的。然而，小型断路器主要以气吹为主，内部空间紧凑，没位置放置磁导体。因此，研究加上气吹对电弧分断影响。

气吹的边界条件可设置为压力入口，放置在边界处。模拟结果如下图所示；

图 3 气吹法模拟结果

从图 3 中可以看出，加上产气材料，达到灭弧的目的。

以上结果仅供参考