開關觸頭增設電工純鐵的電動力補償結構仿真分析

鄭楠

摘 要：當電器觸頭發生短路時，觸頭回路會產生很大數值的電動斥力，對電器性能和結構產生很大影響，甚至會使觸頭發生熔化和熔焊。本文針對一種典型的電動力補償結構進行仿真研究，論證其合理性與可行性。

關鍵詞：觸頭；電動力補償；ANSYS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.165

0 引言

電器中的電動力直接影響電器的工作性能，在設計電器或進行產品分析時，常常需要對這些電動力進行計算和分析。電動力的大小與導體間的相互位置以及通過他們的電流大小有關，正常工作時，斷路器的長期工作電流不大，為幾百甚至幾千安，當電路發生短路時，短路電流很大，就會產生很大的電動力，可達幾百牛頓，甚至更大。這樣大的電動力可能使斷路器的結構零件變形或者斷裂，使原來處于關合位置的觸頭被推開，產生電弧，導致觸頭熔焊。

當大電流流過觸頭時，在觸頭回路將產生強大的電動力，這種電動力的作用如果師徒將觸頭彈開，使觸頭在不該分閘的時候分閘，就可能產生誤動作，破壞觸頭工作。這種電動力由兩部分組成：觸頭回路產生的電動力，即洛倫茲力；觸頭接觸點附近電流線收縮產生的電動力，即霍爾姆力。對于電動力的研究，國內外專家學者做了很多積極的工作。在文獻[1-2]中，詳細的介紹了孤立觸頭間電動力的計算公式[3]。

因此對觸頭系統適當加入電動力補償結構有著重要的意義。利用三維有限元非線性分析，可以方便快捷地看出增補結構前后的電流密度和電動力分布的變化。本文針對一種典型電動力補償結構：觸頭旁增設金屬片（電工純鐵）的方式進行對比分析。