Расчет магнитного поля в вакуумной дугогасительной камере Выполнил

Расчет магнитного поля в вакуумной дугогасительной камере. Выполнил: Костромин Артем Владимирович Научный руководитель: Шапошников Александр Михайлович

Вакуумный выключатель – прибор, использующийся для коммутации сильноточных электрических цепей при высоком напряжении, основной частью которого является вакуумная дугогасительная камера (ВДК). Внешний вид вакуумного выключателя 1. — контакты; 2. — токоведущий штырь неподвижного контакта; 3. — токоведущий штырь подвижного контакта; 4. — металлический экран; 5. — керамический изолятор; 6. — сварной сильфон. Основные элементы ВДК

При резком увеличении силы тока электроды камеры начинают раздвигаются. В последний момент соприкосновения электроды контактируют микро шероховатостями по которым протекают огромные токи. Эти участки взрываются, в следствии чего в межэлектродном пространстве появляется облако ионизированных эрозионных паров (плазма), которое может проводить электрический заряд. Поверхность электрода при больших значениях тока. Электрическая дуга в различные моменты времени

Чтобы предотвратить повреждение электродов, в ВДК создается магнитное поле. В данной работе изучалось распространение этого поля в зависимости от силы тока и толщины ферромагнетика, находящегося в полости электрода. Используемая геометрия Разрез электрода

Решалась стационарная нелинейная задача, в первой части которой моделировалось протекание тока по проводнику, а во второй по уже известной плотности тока по закону Био-Савара-Лапласа находилось магнитное поле. Зависимость индукции В(Тл) от напряженности H(A/м) железа.

Рассматривались значения тока равные 1 к. А, 100 к. А и 200 к. А. 1)Было рассмотрено распределение вектора B индукции поля в плоскости, содержащей ось ВДК: Магнитная индукция B(Тл) для 1 к. А. Магнитная индукция B(Тл) для 100 к. А. Магнитная индукция B(Тл) для 200 к. А.

2)Т. к. основной интерес представляет крышка электрода, было рассмотрено распространение поля на поверхности этой крышки. Магнитная индукция Bz(Тл) для 1 к. А. Магнитная индукция Bz(Тл) для 100 к. А. Магнитная индукция Bz(Тл) для 200 к. А.

3) Затем, путем усреднения по азимуту находился график зависимости Bz(r), где rрадиус окружности, являющейся частью данной поверхности.

Совместный нормировочный график:

Для модели с удвоенной толщиной ферромагнетика проводились аналогичные измерения: Магнитная индукция B(Тл) для 1 к. А. Магнитная индукция B(Тл) для 100 к. А. Магнитная индукция B(Тл) для 200 к. А.

Магнитная индукция Bz(Тл) для 1 к. А. Магнитная индукция Bz(Тл) для 100 к. А. Магнитная индукция Bz(Тл) для 200 к. А.

Для наглядного различия на одном графике были построены зависимости Bz(r) для обеих моделей:

Выводы: 1. 2. 3. При увеличении амплитудного значения тока магнитное поле также увеличивается, причем его максимальное значение достигается на концах железного ферромагнетика; По мере увеличения тока ферромагнетик насыщается, после чего эффективность падает (совместный нормировочный график показывает, что амплитуда индукции малых токов больше амплитуды высоких); Увеличение толщины железной части вдвое приводит к изменению поля, однако его максимальная величина практически не изменяется, но становится более «размазанной» (максимальное значение магнитной индукции наблюдается на большей площади поверхности).

Список литературы: • Школьник С. М. . Физические процессы в вакуумной дугогасительной камере и ее отключающая способность: Севастополь, Телескоп, 2008. • Проф. Стишков Ю. К. , доц. Павлейно М. А. , ст. преп. Елагин И. А. . Методы численного расчета электростатических полей. Для опытных пользователей: Учебно-методическое пособие, НОЦ Электрофизика СПб. ГУ, 2006. • Проф. Стишков Ю. К. , доц. Павлейно М. А. , ст. преп. Елагин И. А. . Методы численного расчета электростатических полей. Для начинающих: Учебно-методическое пособие, НОЦ Электрофизика СПб. ГУ, 2006. • Интернет ресурс Википедия. • Сивухин Д. В. . Общий курс физики. Том 3 Электричество. М. : Физматлит, 2002.