Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 4/1.

Вестник МГТУ. 2025. Т. 28, № 4/1. С. 451-464. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2025-28-4/1-451-464 УДК 621.311 Применение разработанной компьютерной модели для исследования технических характеристик низковольтных коммутационных аппаратов на примере автоматических выключателей А. Ю. Верстунин, Е. И. Грачева, А. Р. Петров*, Л. И. Абдуллин *Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия; e-mail : petroval13@mail.ru, O RCID: https://orcid.org/0009-0008-4497-4807 Информацияо статье Реферат В статье исследуются вопросы оценки технических характеристик автоматических выключателей (АВ), устанавливаемыхв электрических сетяхпромышленныхпредприятий. Цельюработыявляется моделирование основных технических параметров контактной системыАВ: температуры нагрева, контактного сопротивления и потерь активной мощности на полюс аппарата. Компьютерная модель разработана в программном комплексе COMSOL Multiphysics, геометрия контактной системы аппарата выполнена в программе Solid Edge. Полученные результаты моделирования сопоставлены с расчетными и экспериментальными данными, а также с данными, регламентируемыми ГОСТ 60947-2-2021, ГОСТ 60898-1-2020 и ГОСТ 403-73. Определены погрешности моделирования. Температура нагрева контактов и потери активной мощности на полюс, определяемые с помощью разработанной модели как факторы эффективности функционирования, позволяют повысить точность оценки технического состояния аппаратов. При этом значения температуры нагрева контактных соединений совпадают с данными после 28-суточных испытаний АВ согласно ГОСТ 60898-1-2020, поэтому считаем, что полученные данные соответствуютэкспериментальнымзначениямтемпературынагреваконтактных соединений аппарата. Потери мощности на полюс исследуемых аппаратов не превышают значений, установленных ГОСТ 60898-1-2020. Значения сопротивлений контактных соединений АВ, определяемые с помощью компьютерной модели, сопоставимы с экспериментальными данными. Применение компьютерной модели позволит сократить время на доработку при проектировании конструкцииАВ, а также определять оптимальные геометрические параметры, контактное нажатие и шероховатости контактной системы. Это дает возможность в дальнейшем прогнозировать состояние контактной системыАВ. Поступила в редакцию 14.07.2025; принята к публикации 20.08.2025 Ключевые слова: автоматический выключатель, компьютерная модель контактная система, температура нагрева, контактное сопротивление, потери мощности Для цитирования Верстунин А. Ю. и др. Применение разработанной компьютерной модели для исследования технических характеристик низковольтных коммутационных аппаратов на примере автоматических выключателей. Вестник МГТУ. 2025. Т. 28, № 4/1. С. 451-464. d O i : https://doi.org/10.21443/1560-9278-2025-28-4/1-451-464. Article info Received 14.07.2025; accepted 20.08.2025 Key words: circuit breaker, computer model, contact system, heating temperature, contact resistance, power loss Application of the developed computer model to study the technical characteristics of low-voltage switching devices using the example of circuit breakers Aleksey Yu. Verstunin, Elena I. Gracheva, Almaz R. Petrov*, Linar I. Abdullin *Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia; e-mail : petroval13@mail.ru, O RCID: https://orcid.org/0009-0008-4497-4807 Abstract For citation The paper examines the issues of assessing the technical characteristics of circuit breakers (CB) installed in electrical networks of industrial enterprises. The aim of the work is to model the main technical parameters of the CB contact system: heating temperature, contact resistance and active power losses per pole of the device. The computer model has been developed in the COMSOL Multiphysics software package, the geometry of the contact system of the device has been made in the Solid Edge program. The obtained modeling results are compared with the calculated and experimental data, as well as with the data regulated by GOST 60947-2-2021, GOST 60898-1-2020 and GOST 403-73. Modeling errors are determined. The contact heating temperature and active power losses per pole, determined using the developed model as factors of operational efficiency, make it possible to increase the accuracy of assessing the technical condition of the devices. At the same time, the values of the heating temperature of the contact connections coincide with the data after 28-day tests of the CB according to GOST 60898-1-2020. Therefore we believe that the obtained data correspond to the experimental values of the heating temperature of the contact connections of the device. Power losses per pole of the studied devices do not exceed the values established by GOST 60898-1-2020. It has been found that the values of the resistance of the CB contact connections determined using the computer model are comparable to the experimental data. The use of the computer model will reduce the time for revision when designing the CB structure, as well as determine the optimal geometric parameters, contact pressure and roughness of the contact system. In the future this will allowus to predict the state of the CB contact system. Verstunin, A. Yu. et al. 2025. Application of the developed computer model to study the technical characteristics of low-voltage switching devices using the example of circuit breakers. Vestnik ofMSTU, 28(4/1), pp. 451-464. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2025-28-4/1-451-464. 451