Details

Тема выпускной квалификационной работы: “Моделирование рабочих процессов в вакуумной дугогасительной камере с осевым магнитным полем для выключателя 35 кВ-31,5 кА/1600 А”. Целью данного моделирования является изучение рабочих процессов в вакуумной дугогасительной камеры и проведении серии расчетов при различных параметрах модели. С помощью программного пакета SolidWorks была создана сборочная модель вакуумной дугогасительной камеры, пары контактов, керамическая изоляция, медный экран и торцы камеры. Математическая модель была рассчитана в программном пакете COMSOL MULTIPHYSICS. Для расчета было смоделировано электромагнитные и электротепловые процессы при замкнутых и разомкнутых контактах. Задачи, решаемы в ходе данного исследования: • Исследование особенностей вакуумных дугогасительных камер с осевым магнитным полем. • Исследование характеристик материалов, которые используются при изготовлении контактов вакуумной дугогасительной камеры для решения задачи выбора оптимального материала контактов ВДК с осевым магнитным полем для вакуумного выключателя 35 кВ-31,5 кА/1600 А. • Создание рабочей математической модели электромагнитных и электротепловых процессов при замкнутых и разомкнутых контактах. В ходе работы были определены необходимые размеры конструкции дугогасительной камеры и подобран наиболее эффективный материал для контактов. Была разработана математическая модель для анализа электромагнитных процессов в момент размыкания контактной пары. Так же была разработана математическая модель для анализа электротепловых процессов при протекании тока через замкнутую контактную пару. А также были рассмотрены модели с различной конфигурацией контактов для проверки зависимости улучшения отключающих свойств вакуумной дугогасительной камеры от геометрических параметров контактов.

The topic of the graduation qualifying work is "Modeling of work processes in a vacuum arc extinguishing chamber with an axial magnetic field for a 35 kV-31.5 kA/1600 A switch.” The purpose of this simulation is to study the operating processes in a vacuum arc extinguishing chamber and perform a series of calculations for various model parameters. With the help of the SolidWorks software package, an assembly model of a vacuum arc extinguishing chamber, pairs of contacts, ceramic insulation, a copper shield and camera ends were created. The mathematical model was calculated in the COMSOL MULTIPHYSICS software package. Electromagnetic and electrothermal processes at closed and open contacts were modeled for the calculation. The tasks solved in the course of this study: • Investigation of the features of vacuum arc extinguishing chambers with a radial magnetic field. • Investigation of the characteristics of materials used in the manufacture of contacts of a vacuum arc extinguishing chamber to solve the problem of choosing the optimal material for VDC contacts with an axial magnetic field for a 35 kV-31.5 kA/1600 A vacuum circuit breaker. • Creation of a working mathematical model of electromagnetic and electrothermal processes at closed and open contacts. During the work, the necessary dimensions of the arc extinguishing chamber structure were determined and the most effective contact material was selected. A mathematical model has been developed to analyze electromagnetic processes at the moment of contact pair opening. A mathematical model has also been developed for the analysis of electrothermal processes during the flow of current through a closed contact pair. Models with different contact configurations were also considered to test the dependence of improving the shut-off properties of a vacuum arc extinguishing chamber on the geometric parameters of the contacts.

• Введение
• 1. Вакуумный выключатель: определение, конструкции, принцип работы
  • 1.1. Определение вакуумного выключателя
  • 1.2. Устройство и принцип работы высоковольтных выключателей
  • 1.3. Устройство и принцип вакуумной дугогасительной камеры
• 2. Выбор параметров конструкции дугогасительнной камеры
  • 2.1. Предварительный выбор материалов и размеров конструкции ВДК
• 3. Анализ ПВН при КЗ.
  • 3.1. Расчет ПВН при отключении токов НКЗ для 𝒑=𝟎,𝟗
  • 3.2. Расчет ПВН при отключении токов НКЗ для 𝒑=𝟎,𝟑
  • 3.3. Нормированные парметры ПВН при ,𝐈-откл.=,𝐈-но.
  • 3.4. Нормированные парметры ПВН при ,𝐈-откл.=𝟎,𝟔∙,𝐈-но.
  • 3.5. Нормированные парметры ПВН при ,𝐈-откл.=𝟎.𝟏∙,𝐈-но.
• 4. Создание математической модели электротепловых процессов в ВДК при замкнутом положении контактов.
  • 4.1. Основные уравнения
  • 4.2. Геометрия расчетной области
  • 4.3. Граничные уловия
  • 4.4. Материалы конструкции
  • 4.5. Описание математической модели электротепловых процессов в ВДК замкнутом положении контактов
• 5. Создание математической модели электромагнитных процессов в ВДК при разомкнутом положении контактов
  • 5.1. Основные уравнения
  • 5.2. Геометрия расчетной области
  • 5.3. Граничные условия
  • 5.4. Материалы конструкции
  • 5.5. Описание математической модели электромагнитных процессов в ВДК разомкнутом положении контактов
• 6. Проведение серии расчетов отключающей способности вакуумной дугогасительной камеры при различных модификациях контактов
  • 6.1. Геометрия контактов №1
  • 6.2. Геометрия контактов №2
• Заключение.
• Список литературы.