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本文着重研究了带铁芯的1/6匝杯状纵磁真空灭弧室的结构以及纵向磁场的分布,纵向磁场的引入降低了弧柱等离子体径向能量损失,使电弧电压降低。在杯状纵磁真空灭弧室中加入铁芯后,铁芯使纵向磁场在径向的分布更均匀,这样可使真空电弧在电极表面上分布更为均匀;在开断过程中,电极表面的烧蚀也越均匀,有利于真空灭弧室开断能力的提高。本文为了比较不同形状的铁芯对纵向磁场的影响,设计了圆环型和圆环开槽型两种铁芯。对无铁芯及两种铁芯结构的杯状纵磁真空灭弧室触头建立了有限元模型,首次对有铁芯的杯状纵磁真空灭弧室进行了三维纵向磁场分布特性的计算与分析。计算了电流峰值时触头间隙中心平面和触头片上的纵向磁场分布,可以看出加入铁芯后纵向磁场强度和径向磁场均匀性增强,这有利于提高真空电弧的稳定性。对电流过零时触头表面的涡流和触头表面及触头间隙中心平面上的纵向磁场进行了计算,加入圆环型铁芯后触头表面的涡流增大,涡流产生的纵向磁场增大,在铁芯中开槽后涡流的平均水平降低,纵向磁场平均值降低。最后计算了电流过零时的纵向磁场滞后时间,无铁芯结构纵向磁场滞后时间最短,加入铁芯后滞后时间明显增大,在铁芯中开槽可使滞后时间缩短。利用合成回路对无铁芯及两种铁芯结构真空灭弧室的开断能力进行测试,加入圆环形铁芯和圆环开槽形铁芯的触头开断能力比无铁芯的开断能力提高了12%左右,且触头的烧损也比较均匀。合成试验结果表明:通过加入铁芯,增强了触头间隙的纵向磁场分布的均匀性,提高了电极表面的有效利用率,从而提高了真空灭弧室的开断能力,同时通过铁芯开槽,降低了涡流值,减小了触头在短路电流开断过程中的烧损。在相同的短路电流开断能力下,具有圆环开槽形铁芯杯状纵磁触头的真空灭弧室体积更小,成本更低,有很强的实用价值。