大電流直流開關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、大電流直流開關(guān)是ITER極向場變流器電源系統(tǒng)的重要組成部分。在系統(tǒng)中，開關(guān)主要有兩個(gè)方面的作用：閉合時(shí)，通過正常工作電流和短路故障電流而溫升不超過允許值；斷開時(shí)，使電源和負(fù)載可靠隔離。現(xiàn)有的ITER開關(guān)采用刀片式結(jié)構(gòu)，觸頭為線接觸形式，導(dǎo)電面積小，通流能力差，從而造成開關(guān)體積過大。觸頭是開關(guān)的重要部件，其接觸電阻直接決定了開關(guān)的電壓降和溫升，限制了開關(guān)載流能力的提升。本文擬通過改進(jìn)觸頭設(shè)計(jì)，以得到載流能力大的觸頭結(jié)構(gòu)。
　　觸頭設(shè)

2、計(jì)過程中，接觸電阻是最重要的參數(shù)。本文對粗糙表面的電接觸進(jìn)行分析，建立了粗糙表面的接觸電阻模型，并對接觸電阻的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。本文設(shè)計(jì)了自適應(yīng)的多觸點(diǎn)的觸頭結(jié)構(gòu)以提升觸頭的通流能力。通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)，多觸點(diǎn)觸頭結(jié)構(gòu)可以提升通流能力。為了應(yīng)用這種觸頭結(jié)構(gòu)，本文提出直推式的開關(guān)結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)下熱電耦合分析。
　　本文首先對經(jīng)典的電接觸理論進(jìn)行了回顧。結(jié)合粗糙表面的描述方法，通過引入粗糙表面的接觸壓力與接

3、觸面積計(jì)算模型，從而建立了粗糙表面的接觸電阻模型。通過定量分析如壓力、塑性指數(shù)以及表面粗糙度等對接觸電阻的影響，對模型進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　其次，本文設(shè)計(jì)了接觸電阻測試平臺(tái)，對接觸電阻的影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。對粗糙表面接觸電阻理論模型和實(shí)驗(yàn)測試進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明：壓力較小時(shí)，理論模型計(jì)算的接觸電阻值和實(shí)驗(yàn)測試值較為吻合；壓力較大時(shí)，理論模型有一定的局限性。
　　本文還對單位接觸面積內(nèi)觸點(diǎn)數(shù)目與接觸電阻的關(guān)系進(jìn)行了理論