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小型低压断路器是低压配电系统中对线路或电动机的过载、短路或欠电压等故障予以保护的关键元件,其可靠性直接影响了配电系统的可靠性.具有反时限过载保护特性的热脱扣器在小型低压断路器中应用非常普遍,其动态热特性决定了断路器的保护特性.因此,研究断路器动态热特性的分析方法,对指导断路器设计、保证配电系统安全可靠运行具有理论意义和实用价值.以往,人们应用瞬态热路法求解断路器的动态热特性,但由于断路器的内部结构复杂、传热路径繁多,建立的模型较为简略,所得结果的误差较大.另外,等值网络法将四端电网络工具应用于热路计算,建模较精确,可准确求解电器稳态发热问题,但不适用于求解断路器动态热特性这一类瞬态发热问题.该文综合分析了国内外研究现状,应用有限元法研究了小型低压断路器的动态热特性,得到了断路器内部各关键部件的温升情况.首先,针对低压断路器建立了考虑电阻温度系数的热场数学模型,并对其进行变分推导得到有限元法的数学模型.然后,应用ANSYS有限元分析软件对其分析求解:计算了断路器内部各部件的发热;利用由热相似理论得到的热关联式,更为准确地计算了断路器各部件的对流散热系数;接着针对断路器内部空气对流、传导复合传热计算的特点,通过修正空气导热系数的方法,用空气的单一传导传热来近似计算断路器内部空气传热问题;然后分别应用等值网络法和有限元法计算外部连接导线对断路器内部热场的影响;以及考虑了生热率和散热系数等参数随温度变化的情况,从而更加符合实际情况.最后,为验证计算结果的准确性,按照断路器动作试验相关标准,设计了断路器温升测量系统,应用工业控制计算机实现了对断路器内部关键位置处温升的自动实时测量.通过将计算结果与试验结果比较分析,验证了所建立的低压断路器热场数学模型的有效性,并提高了分析精度.该研究可为低压断路器的可靠性设计提供理论依据,同时对其他低压电器发热特性的研究也具有参考价值.