基于半经验模型的熔断器燃弧过程计算与分析

为研究其燃弧特性,建立了电弧燃烧半经验数学模型。首先通过ANSYS有限元软件对熔断器弧前时间进行计算;并对电弧燃烧的物理过程分析和简化,建立了熔体烧蚀、石英砂烧蚀、电弧与石英砂换热、电弧电压以及外电路模型;然后通过Matlab求解计算,将计算得到的电流和电压曲线与实验得到的曲线进行拟合,确定电弧相关物性参数,引入燃弧过程中电导率随温度变化的曲线;最后以该模型为依据,某型额定1200 V/1250 A熔断器为研究对象,分析了电弧燃弧过程以及熔体的结构尺寸对弧压峰值和过零时间的影响规律。仿真和实验结果表明:随着宽带宽度和节距长度的增加,熔体的弧压峰值增加,过零时间减短;熔体总长保持在固定值时,改变断口数和节距长度对燃弧特性影响甚微。熔体的弧压峰值应控制在额定电压的3倍以内,过零时间取安全保护裕度内。