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Simulation of Transient Electromagnetic Radiation During the Switching Operation of Low Voltage Circuit Breaker

Electromagnetic Radiation,Circuit Breaker,half-wave dipole antenna

断路器的开关操作过程中会发生瞬态电磁现象。目前，由于二次控制和保护设备的高度集成，二次智能设备对瞬态电磁干扰的敏感度有所提高。因此，探究断路器电弧过程中的电磁干扰具有重要意义。以低压空气断路器为例，图1（a）示出了仿真模型的结构。不考虑电弧引发和熄灭的复杂过程，以无高压的瞬态电流作为激励源，将电弧介质设置为纯空气。建立了半波偶极子天线模型，模拟了瞬态电弧电流激发的电磁场。根据断路器的结构，半波偶极子天线总长度为500mm，半径为5mm，馈电口高度为2mm。为了减少电磁波在场边界处的反射，将辐射边界条件设置为波长的1/4，将辐射区域的半径和高度设置为255mm和700mm，如图1（b）所示。然后，将瞬态电弧电流施加到进料口，计算出断路器在电弧过程中的电磁辐射场。在仿真模型中，通过实验收集了所有高频电弧电流波形。图2显示了400V电压下的实验和仿真结果。通过比较实验结果和模拟结果同一位置的电场强度和磁场强度，误差在合理范围内。利用本文建立的高频辐射模型，其仿真结果能够反映低压断路器附近电磁场的真实情况。