一種雙液體自恢復(fù)短路限流器的磁場模擬.pdf

1、目前傳統(tǒng)的液態(tài)型短路限流器的執(zhí)行部分大多數(shù)都為單一流體，滿足流體變形的條件非?？量?，達(dá)到工藝要求非常困難，且只有少部分的液態(tài)金屬滿足其使用。本文中設(shè)計(jì)了三種新型液態(tài)的自恢復(fù)短路限流器，這類限流器是由主體部分執(zhí)行裝置和副體部分磁場發(fā)生裝置組成的。執(zhí)行裝置包含封裝外殼和固定電極，磁場發(fā)生裝置可以是三種不同形狀的電磁鐵。在執(zhí)行裝置中可以注入兩層不同的流體，這兩種流體分別是導(dǎo)電流體和磁性流體。導(dǎo)電流體通過固定電極接入主回路中。根據(jù)這兩層流體在密

2、度和磁性方面的差異性，通過磁場使得這兩層流體發(fā)生形變，從而改變了導(dǎo)電流體在主回路中的電阻，甚至將導(dǎo)電回路切斷。這種短路限流器的執(zhí)行力都與磁體的類型及磁場的分布有關(guān)，所以研究不同類型磁場在執(zhí)行裝置中兩層流體的分布也就顯得尤為重要。
　　首先，論文介紹了故障電流限制器和液態(tài)金屬型限流技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。然后通過ANSYS軟件對一個(gè)算例進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，將模擬結(jié)果和解析結(jié)果進(jìn)行比較后，得到了一致的結(jié)果，驗(yàn)證了ANSYS磁場模擬方法的正確性

3、。之后，使用相同的方法對柱型短路限流器的磁場進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了短路限流器的磁場矢量分布和等值線云圖分布，并通過改變電磁鐵的安匝數(shù)、改變電磁鐵的位置、改變流體的尺寸和磁性流體與導(dǎo)電流體互換位置，研究分析了不同條件下執(zhí)行裝置內(nèi)不同截面的磁場分布。結(jié)果表明:在流體區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度主要表現(xiàn)為z方向的分量Bz;隨著安匝數(shù)的增大，流體區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度在不斷增強(qiáng);比較三種電磁鐵的放置位置，當(dāng)執(zhí)行裝置的中心線和電磁鐵的中心線距離為3cm時(shí)兩層流體的磁場

4、分布最佳;隨著兩層流體體積的減小，流體區(qū)域的磁場分布逐漸減小，且磁場梯度變化緩慢;兩層流體互換位置時(shí)，磁場分布表明不利于流體變形。最后對C型/U型短路限流器進(jìn)行磁場分析。C型時(shí)執(zhí)行裝置中的磁場分布表明，兩流體區(qū)域各自中間位置的磁場最大，但由于電磁鐵兩個(gè)聚磁頭的存在，分析得出這種磁場分布不利于流體的流動變形;U型時(shí)執(zhí)行裝置中的磁場分布表明，磁性流體區(qū)域中間部位的磁場最強(qiáng)，分析得出這種磁場分布有利于流體的流動變形。比較三種不同類型的短路限流

5、器磁場分布，我們可以得到，U型短路限流器最容易實(shí)現(xiàn)限流和斷路效果，柱型短路限流器效果次之，C型短路限流器效果最差。
　　本文通過ANSYS軟件，采用有限元方法，對三種新型液態(tài)自恢復(fù)短路限流器模型進(jìn)行磁場數(shù)值模擬，使得看不見的磁場實(shí)現(xiàn)了可視化。通過模擬仿真，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對其電磁物理特征進(jìn)行數(shù)值模擬，解決了電磁場看不見的困惑，為進(jìn)一步優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。這必將對新型液態(tài)自恢復(fù)短路限流器的技術(shù)攻關(guān)帶來巨大的促進(jìn)作