优化设计：灭弧室外壳方案

低压断路器开断短路电流时，电弧释放的能量变为灭弧室压力的上升，因而要求灭弧室外壳有足够的机械强度来承受电弧引起的压力，新型低压断路器为了充分利用气吹作用，灭弧室内压力较高，因而优化设计灭弧室或断路器的外壳显得十分重要。

图7-18 开断成功率与喷口长度L的关系

日本三菱公司对新的WS系列225A塑壳断路器的灭弧室外壳进行了优化设计。断路器外壳材料采用不饱和聚酯纤维强化塑料，这种材料当应力平均值达76.4MPa时则完全破坏，而当应力平均值达33MPa时则开始出现裂缝。前面图7-13为该断路器当电压447V预期电流72kA开断试验时获得的电弧电压、电流、功率和压力波形，根据测得的压力波形对灭弧室外壳进行了动态应变和应力分析，分析结果如图7-19所示，由图7-19可见，当t=1.6ms时电弧功率和灭弧室压力达最大值，根据动态分析，其应力集中处如图7-20箭头所标，其应力最大值达70MPa，已接近破坏强度76.4MPa，原始设计的变形情况如图7-10所示，基于动力学分析，改变原始的外壳设计，把应力集中处在结构上加强，最终优化设计结果使应力最大值降至10MPa以下，保证了灭弧室外壳的机械强度。

图7-19 外壳变形（原始设计）的动态应变和应力仿真结果

根据以上分析，可见：(www.xing528.com)

1）灭弧室压力测量对实现灭弧室优化设计十分重要，压力测量可采用压力传感器，量程在0～10MPa左右。

2）灭弧室优化设计的重要目标之一是在提高开断性能的同时，尽可能降低灭弧室内压力，因而需要通过测量灭弧室压力来评价灭弧室的设计方案，本节通过两个实例来进行说明。

图7-20 灭弧室外壳的剖分图和应力集中处

3）对原始灭弧室设计方案，在短路开断条件下测量灭弧室压力，按测量数据进行外壳动态应力和应变分析，有利于进行灭弧室外壳或断路器外壳的优化设计。