开关触头增设电工纯铁的电动力补偿结构仿真分析

郑楠

摘 要：当电器触头发生短路时，触头回路会产生很大数值的电动斥力，对电器性能和结构产生很大影响，甚至会使触头发生熔化和熔焊。本文针对一种典型的电动力补偿结构进行仿真研究，论证其合理性与可行性。

关键词：触头；电动力补偿；ANSYS

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

0 引言

电器中的电动力直接影响电器的工作性能，在设计电器或进行产品分析时，常常需要对这些电动力进行计算和分析。电动力的大小与导体间的相互位置以及通过他们的电流大小有关，正常工作时，断路器的长期工作电流不大，为几百甚至几千安，当电路发生短路时，短路电流很大，就会产生很大的电动力，可达几百牛顿，甚至更大。这样大的电动力可能使断路器的结构零件变形或者断裂，使原来处于关合位置的触头被推开，产生电弧，导致触头熔焊。

当大电流流过触头时，在触头回路将产生强大的电动力，这种电动力的作用如果师徒将触头弹开，使触头在不该分闸的时候分闸，就可能产生误动作，破坏触头工作。这种电动力由两部分组成：触头回路产生的电动力，即洛伦兹力；触头接触点附近电流线收缩产生的电动力，即霍尔姆力。对于电动力的研究，国内外专家学者做了很多积极的工作。在文献[1-2]中，详细的介绍了孤立触头间电动力的计算公式[3]。

因此对触头系统适当加入电动力补偿结构有着重要的意义。利用三维有限元非线性分析，可以方便快捷地看出增补结构前后的电流密度和电动力分布的变化。本文针对一种典型电动力补偿结构：触头旁增设金属片（电工纯铁）的方式进行对比分析。