ADMT电弧损伤建模工具简介

一、ADMT仿真过程综述

ADMT仿真是建立在大量物理测试基础上的，通过对比物理测试结果不断修正软件算法：

1、确定被仿真线缆线束的电气参数信息，包括电路保护装置型号与参数、线缆构型、工作状态下电流值、电压值等；初始电弧波形由软件生成；

2、查询历史数据，判断是否存在相同或相似的试验及仿真，如果存在历史数据可用，则调取历史数据作为借鉴，如果历史数据不可用，则需初步评估电弧能量，这里需要调取电弧能量算法模型，需要根据此时电路配置建立电弧波形模型，并按需设置电弧能量边界；

3、定义物理环境（潜在破坏对象，边界条件，线束外防护等）；

4、仿真及数据判断：确保模型的稳定，保证结果连续，输出仿真模型与符合预期与常识；

5、物理测试：按照实际参数搭建物理测试模型，记录电弧能量与目标物破坏程度；

对比仿真与物理测试结果，验证仿真的精确性。

二、直接电弧损伤事件仿真分析案例

直接电弧事件是电弧事件中最普遍的现象，即一根被破坏的电源线直接和接地物相接触，产生电弧，此处假设接地物是一根非增压的铝合金管路，电源线为单根聚酰亚胺/聚四氟乙烯绝缘电线，115VAC，故障电流250A，连接额定值为7.5A的热断路器。

第一步：把物理参数和电气参数加载到ADMT电弧波形生成模块中，软件根据相关参数及电路配置生成该并联电弧波形，如下图所示：

注意：此波形并不能精确表示电弧发生时的波形情况（比如每半个周期电弧发生与熄灭时的电压峰值），但近似的表示了在特定电路配置下电压与波形的情况。半个周期内的电弧能量值是基于超过30000个半周期试验得出的统计值。预估此次电弧事件的能量为38焦耳，最高功率为10KW.

第二步：历史数据的查询

通过查询历史数据，我们找到了几组电路配置相同的物理试验，所有试验都以热断路器触发而结束。通过校验物理试验结果发现，大约30%-60%的“半周期”时间后，电路完全短路，电弧开始发生，直到断路器切断电路。电弧波形建模基本与实际电路能量与断路器触发时间一致。

第三步：搭建仿真环境

如前文所述，电弧拟破坏目标是一根未加压的液压管路，通过与导线导体的直接搭接，发生电弧。此处，我们从ADMT数据库中选用AL-6061材料，设置管壁厚度为1.02mm，设置线缆与管路交错敷设。

第四步：开始仿真

仿真输出结果如下图所示：

如图所示，黑色表示电弧烧蚀区域，大气温度为蓝色，从浅蓝到红色，表示温度越来越高。可以看出电弧结束后，约1.66mm3的管路结构被烧蚀掉，这是直接电弧损伤的典型情况。

第五步：物理测试

按仿真电路配置进行测试，测试结果如下图所示（电压电流波形及管路损伤情况）。

电弧波形（负载波形）显示，试验开始后，经过一小段时间电路短路，后经历数个半周期电弧，后一段时间未发生电弧（无接触或间隔距离足够大），然后发生八个半周期电弧。这说明被破坏的线缆经历了与管路的瞬间接触，后被弹开，又再次与管路接触。

下图展示了被破坏的管路表面，烧蚀深度为0.55mm。

第六步：结果比对

下面是ADMT软件仿真与物理测试的结果比对：

通过表格可以看出，ADMT软件对电弧的发生、破坏结果高度还原，可作为EWIS隔离设计需求确认的工具，作为MOC方法之一，支撑EWIS适航符合性说明过程。

欢迎业内专家学者共同讨论，也欢迎多多批评指教。