新型轨道交通牵引系统配电系统一般为直流供电制,其额定电压与电流一般为k V和k A级,其中各类直流大功率接触器是配电系统中的关键元器件。电压、电流等级高且负载多为时间常数较大的感性负载,这对接触器灭弧能力要求极高:直流开断无零休、分断困难;感性负载时间常数大,灭弧难;频繁分合、电寿命要求高。长期以来,制约产品发展的核心问题是直流大功率感性负载条件下接触器灭弧能力及灭弧快速性。因此,本文针对桥式双断点式大功率接触器灭弧室为研究对象,采用仿真与实验相结合的方法研究接触器灭弧室内分断电弧转移的动态过程,为大功率接触器灭弧室设计提供依据。首先,建立了考虑外部永磁磁场吹弧和金属栅片灭弧相结合的直流大功率接触器灭弧室二维动态电弧磁流体动力学(MHD)模型。该模型综合考虑了负载电路、触点运动、永磁磁场以及灭弧栅片等因素,耦合了电场计算、电流分布分析、焦耳热源计算、温度热力学计算以及流体动力学等多物理过程。基于该模型可以获得灭弧室中电弧所在区域温度场分布云图、灭弧室内各区域流速分布、电弧在磁场与气流共同作用下进入栅片并被栅片切割过程的电流密度分布、以及电弧电压与电流随时间变化过程。然后,开发了额定试验能力为1000V/1000A的直流大功率电弧试验系统。该实验系统采用串联超级电容模组放电提供直流大功率输出,采用PLC为控制核心实现对接触器和模拟试验机构进行分断电弧试验的控制时序与试验失败的保护逻辑,采用电阻与电感串并联的方式实现了0～15ms范围内负载时间常数的调节。基于该系统,一方面可开展不同电压、电流等级及负载时间常数条件下的分断电弧特性试验,另一方面可验证本文所建立电弧磁流体动力学仿真模型的正确性。最后,基于所建立的电弧仿真模型,系统地研究了灭弧栅片有无、灭弧栅片数量、灭弧栅片与触点之间水平距离、灭弧栅片倾斜角度、灭弧栅片进入到动静触头深度以及吹弧磁场强度等关键因素对灭弧特性的影响规律。利用该规律对不同灭弧室参数下电弧电压特性进行分析,明确了减弱或抑制接触器电弧燃烧时间过长或发生重击穿现象的相关参数,并给出了优化的灭弧室设计参数。