真空断路器具有开断速度快、低碳环保等优点,因此在中低压领域得以广泛应用。为了提高真空断路器的开断能力,学者们通过改变触头结构(纵磁触头和横磁触头)增加真空断路器的熄弧能力。纵磁触头真空开关能开断较大的短路电流,但橫磁触头真空断路器制造工艺简单、造价低廉,在开断相对较小的电流(不大于十千安级)的场合,橫磁真空断路器具有明显优势。橫磁触头真空开关开断过程中,电流使触头间形成电弧等离子体,同时有径向磁场在触头表面生成,电弧在磁场安培力的作用下高速旋转。为避免开断过程中出现阳极偏烧引起的触头过热和电磨损,增加开关使用寿命,需要展开橫磁触头真空电弧特性研究。在分析国内外橫磁真空电弧研究现状的基础上,设计了一种基于霍尔传感器的真空电弧旋转速度测量系统。与传统的研究方法比较,该方法是一种非接触式的测量,硬件部分设计了真空电弧旋转速度测量系统,通过分布在灭弧室外的霍尔传感器记录每次电弧经过的时刻与磁场强度,软件部分通过机构动作函数、电弧电压捕获函数及AD转换函数使霍尔传感器测量到的电弧电压信号通过放大电路以后,经AD转换电路至主控制器进而计算电弧速度。同时,采用高速摄像机拍摄电弧图像,比照分析电弧特性。测量系统完成后搭建了合成回路实验平台,对不同电压和电流下的橫磁真空开关进行开断实验。在示波器上分别记录电弧电压、电流,测量系统记录电弧经过该霍尔传感器的时刻与磁场强度,高速摄像机记录电弧图像。实验完成后,由测量系统根据电弧旋转平均半径和霍尔传感器输出峰值计算出电弧旋转速度。通过研究电弧方向、电流密度分布等可以推测出电弧的运动路径及电弧直径、长度,通过电弧旋转速度与图像分析影响电弧稳定性的因素。结果显示,橫磁触头真空断路器电弧电压为40-130V,橫磁磁场小于100mT。随着电弧电流的增大,真空电弧旋转的速度增加,二者呈现正相关的关系。通过电流较小时,电弧处于不稳定状态,属于扩散型电弧,容易受到外界干扰而熄灭,电弧寿命较短。电流增加到10kA时,电弧为集聚型,处于稳定状态。电弧旋转速度较快,避免了电弧在电极表面灼烧,增加了开关开断能力。