随着航空技术的发展,航空安全成为影响我国航空事业的重要问题。断路器广泛的应用于各类飞行器上,在断路器开断过程中,触头打开后在触头之间可能会形成电弧,电弧的产生会使得触头表面材料烧蚀熔化并危及绝缘,严重的危害电力系统的安全。想要使断路器能够可靠、及时、有效的消除系统故障,保证系统的稳定运行,就必须对断路器开断过程中的电弧进行研究,从而寻找快速而有效的灭弧方法。本文中提供的断路器实体为SDB-A系列断路器,属于三相交流断路器,由于课题目的是在提供的断路器结构的基础上进行研究设计,实现270V直流灭弧,为了简化计算的复杂程度和缩短计算时间,选取其中的一相来进行仿真计算。首先,本文详细的分析了直流开关电弧的产生机理及相关物理特性,并介绍了开关电弧数学模型和仿真模型的发展历程及国内外研究现状。其次,用有限元分析软件ANSYS仿真计算开关电弧。研究分析4个经典的电弧数学模型,并结合提供的断路器,建立了电弧仿真模型;分析直流电弧熄灭原理,确定合适的磁吹方案,并对永磁体的结构参数进行优化设计。在静态场中分析不同因素对电弧的影响,包括永磁体对弧区磁场强度及电弧受力的影响以及电弧在不同开距、不同位置、不同电流大小情况下的磁场分布和受力情况,可为断路器的设计和使用提供相关的依据。最后,为了提高断路器快速分断的能力,提出添加灭弧栅片的方法。仿真分析电弧在不同栅片数量、不同栅片空间分布及不同栅片模型情况下的磁场分布和受力情况,分析整理出适合断路器模型及熄灭电弧的最佳栅片结构。