基于触头燃弧损耗的动车组交流接触器剩余电寿命预测

动车组交流接触器的性能状态与列车运行安全密切相关。针对动车组交流接触器在三相不均匀燃弧损耗工况下,特征参数变化趋势与电寿命趋势的复杂映射关系问题,提出一种基于触头燃弧损耗的电寿命预测方法。首先,基于触点的燃弧机理,分析了导致三相触头之间燃弧损耗差异的原因,并在此基础上进行了随机燃弧损耗和定相燃弧损耗2种模式下的电寿命试验。然后,提取电寿命试验过程中的接触器特征参数,利用Spearman等级相关系数方法计算各特征参数与累积燃弧损耗之间的相关性,以此筛选出相关性强的特征参数构成状态识别的特征参数组。接着通过多元线性回归的方法对特征参数组进行融合,得到表征燃弧损耗状态的指标,对比指标曲线与实际寿命曲线发现试验样本存在初始燃弧损耗量的问题。之后建立基于相似性的接触器剩余燃弧损耗量预测模型,在评估环节引入能将初始燃弧损耗量的不确定性问题转化为时延问题的时延参数,通过交叉验证的方法选定最优时延参数,并建立综合评价指标对模型进行评估。最后,利用试验样本对预测模型进行了验证,并以定相燃弧损耗样本为例通过接触器电寿命映射模型对剩余电寿命进行了计算。结果表明,所提出的方法能够成功地定量评价接触器在三相不均匀燃弧损耗情况下的剩余电寿命,且能够直观表现剩余寿命的变化过程,预测误差仅为0.9%~12.1%。

基于ERF和BO-SVC的交流接触器触头故障识别方法

针对交流接触器各状态样本不均衡导致故障状态识别精度低和特征冗余度高的问题,文中提出一种基于嵌入式随机森林(embedded random forest,ERF)和贝叶斯优化非线性支持向量机(Bayesian optimization-support vector classification,BO-SVC)的复合识别方法。首先,通过交流接触器全寿命试验平台提取接触器状态特征,并针对各状态样本间不均衡导致识别精度低现象,提出一种基于权重法的样本均衡处理策略。然后,使用ERF对均衡后样本进行特征选择和降维,提取最能表征触头状态变化规律的最优特征。最后,将最优特征输入到BO-SVC识别模型,与另外2种代表性模型作为对比,以精确率、召回率和F1-分数3个指标对各模型性能进行评估。在3个指标上,文中方法的结果分别达到95.22%、98.91%和97.01%,均高于对比模型。以F1-分数为指标,在4组样本上对各模型性能进行测试,结果表明文中方法的F1-分数平均高出对比模型0.56%和27.28%,验证文中研究有效解决了交流接触器特征冗余和故障识别精度低的问题。

基于多特征增强融合的交流接触器状态表征

准确掌握交流接触器的运行状态是实现交流接触器智能化的基础,为此提出了一种基于多特征增强融合的状态表征方法。首先针对交流接触器特征参数非线性、非平稳、随机变化、趋势性不明显但符合一定统计特性的特点,利用Wasserstein概率距离进行特征变换得到趋势性较强的初态特征;然后以多属性初态特征参数为驱动,考虑参数间强耦合的特点,利用自编码器神经网络进行特征压缩提取,剔除冗余信息,保留有用信息;在此基础上,以压缩提取特征为输入,通过自组织映射神经网络来实现多维特征的竞争性融合输出,得到交流接触器运行状态的综合健康指标,实现交流接触器状态的定量表征。最后,结合实测数据验证了所提方法的有效性,并与其他2种方法相比较,结果表明:所提方法得到的健康指标趋势性、单调性和鲁棒性相比其他2种方法分别至少提高了4%、24%和5%,研究可为下一步研究交流接触器的精准控制和智能化提供参考。

基于Bayes推断的交流接触器剩余电寿命预测

针对交流接触器可靠性开展研究,首先分析交流接触器的电弧侵蚀机理,建立了计及电弧电压及电弧重燃影响的电弧侵蚀模型,根据该模型仿真得到的交流接触器性能退化特征参量变化过程与交流接触器的实际退化规律一致。分析不同工况下性能退化数据特征,提出了不同工况下先验信息的等效折算方法,解决了不同工况下的先验信息利用问题。建立了基于Bayes推断的交流接触器剩余电寿命预测模型,提高了剩余电寿命预测精度,实现了利用不同工况下性能退化数据对交流接触器进行剩余电寿命预测。在AC-4、AC-3两种工况下进行了交流接触器电寿命仿真分析及实验分析,相对误差均小于5.5%,验证了方法的准确性。

基于多物理场耦合的交流接触器动态特性研究

针对振动环境下交流接触器的动态特性研究,为深入分析其内部触头、铁芯等关键机构所受影响,设计了振动条件下交流接触器联合仿真模型。采用磁场与磁路相结合的电磁吸力计算方法,通过ADAMS与MATLAB/Simulink联合仿真实现机械-运动-电磁-电路等多种物理场耦合计算;仿真研究了不同振动条件对接触器关键机构吸合过程的动态特性影响;通过与试验结果对比验证了仿真模型的准确性。研究成果可为工作在风机、船舶等振动环境下的接触器动态性能评价提供依据。

大容量交流接触器电寿命提升仿真分析和试验研究

大容量交流接触器使用时负载电流大、功率因数小、电弧熄灭时能量大,对灭弧系统要求高。通过理论分析、高速摄影和电寿命试验等方法研究不同触头系统和灭弧系统的灭弧能力,为提升大容量交流接触器电寿命和使用可靠性提供参考。

交流接触器正确使用及常见故障维修方法的分析与研究

文章旨在分析与探究交流接触器的正确使用方法及常见故障的维修方法。首先,阐述交流接触器的结构原理,为后续的故障诊断与维修工作提供坚实的理论基础。其次,详细介绍交流接触器的正确使用方法,包括选用原则、正确安装与维护、合理选用实例等。最后,总结交流接触器常见的故障类型和维修方法,包括线圈故障、触点故障、动静铁心接触面故障等,并给出相应的维修步骤和建议。

交流接触器能效等级的试验方法及不确定案例分析

GB 21518—2022《交流接触器能效限定值及能效等级》已于2022年12月29日经国家市场监督管理总局批准发布,于2024年1月1日正式实施。新标准正式实施后,满足新标准适用条件的,所有大陆境内生产、进口、销售的交流接触器产品必须满足新标准中能效规定值。在满足一定的条件下,生产企业可以自行根据标准测量吸持功率,评定能效等级。本文针对新标准中交流接触器线圈吸持功率的试验方法进行了详细整理分析,并根据标准要求进行了不确定评定,为广大交流接触器生产企业自行测量吸持功率提供了参考,引导交流接触器生产企业正确理解新标准中关于吸持功率的测量和如何分析吸持功率的不确定度。

交流接触器载流能力提升研究与试验

为了满足电器设备小型化的需求,解决交流接触器载流提升后的温升超标问题,通过分析影响交流接触器温升和接触电阻的主要因素,选择提升接触器载流能力的可行途径。以某型号交流接触器为对象,对触点材料、接触类型、触头压力等进行优化,通过理论计算验证了优化方案的可行性,最后通过试验验证了方案的有效性。

交流接触器额定开断试验TRV调频装置参数计算与研究

额定电流开断试验是考核交流接触器开断额定负载的能力,在开断瞬间交流接触器的两端需要分别承受电源侧TRV和负载侧TRV的考核。依据国家标准(GB/T 14808-2016)对4种类别交流接触器额定电流开合试验的TRV参数要求,计算了满足额定电压3.6~12.0 kV交流接触器试验回路电源侧TRV和负载侧TRV调频装置的电气参数。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了额定电压7.2 kV、额定开断电流4 kA的试验电路,验证了电源侧TRV和负载侧TRV的预期参数均满足标准要求。

一种接触器性能评价指标降维方法

目前,交流接触器动态响应性能研究采用的评价指标存在种类不同、个数不统一、数据处理复杂、试验成本大、指标权值计算不方便等情况,为此本文以CJ—2025型交流接触器为研究对象,以所在团队之前采纳的21个合闸动态响应性能评价指标为例,提出一种基于灰色关联聚类理论的指标降维方法。首先,通过灰色聚类理论将21个指标划分为主要、补充和可选三类;然后,针对这三类指标的不同典型组合设定多种指标集方案,分别对9台接触器样本的合闸性能进行等级划分和优劣排序;最后,以等级划分相同和优劣排序与21个指标体系基本一致为准则,确定最佳降维指标体系,并在重构的评价指标体系的基础上,给出各个指标客观权重的计算公式。研究结果表明,降维后的评价指标可缩减为13个。

考虑制造参数的批量化真空交流接触器机械寿命预测

制造参数通过改变传动关系影响真空交流接触器内关键零件的断裂周期,使产品的机械寿命无法满足指标。该文根据多体动力学和电磁场理论建立考虑制造参数的真空交流接触器虚拟样机,使用Gerber模型计算零件的断裂周期。以实际测量获得的产品制造参数作为输入,将虚拟样机计算的断裂周期作为输出训练鲸鱼算法优化过的神经网络。使用蒙特卡洛法从制造参数的分布中抽取虚拟样本,通过神经网络对样本中零件的断裂周期进行预测。选择真空交流接触器作为研究对象验证该方法的有效性,以转臂与转臂套筒间的间隙作为制造参数预测批次产品中转臂的断裂周期分布,并通过机械寿命实验对预测结果的准确性进行验证。

自愈型电磁式交流接触器的研究

针对传统电磁式交流接触器因触点系统吸合不良或电磁控制机构合闸失效导致企业大容量电动机绕组烧毁、加工原材料直接报废等问题,研制一款由电磁控制机构、触头系统以及自愈电磁控制机构组成的自愈型电磁式交流接触器,在检测到吸合不良或电磁控制机构合闸失效时,立即完成自愈操作,保证供电连续性。

基于振动信号的交流接触器触头系统退化阶段划分

针对交流接触器触头系统退化过程中振动信号冗余度高且退化阶段划分准确度低的问题,提出了一种基于斯皮尔曼等级相关系数(Spearman’s rank correlation coefficient,SRCC)和C均值模糊聚类(fuzzy C-means clustering,FCM)的触头系统退化阶段划分方法。首先,通过交流接触器全寿命试验获取触头系统整个生命周期上的分合闸阶段振动信号,从中提取反应触头退化状态的时域以及频域特征;其次,利用SRCC与主成分分析(principal component analysis,PCA)进行特征选择与降维,构建性能退化指标;再次,引入无监督学习(unsupervisedlearning,UL)FCM算法作为理论依据,对触头系统退化过程进行2至5个退化阶段划分;最后选用轮廓系数(silhouette coeffcient,SC)、卡林斯基-哈拉巴斯分数(Calinski Harabasz score,CHS)和戴维森堡丁指数(Dacies Bouldin score,DBI)对聚类效果进行内部评价,并采用5种有监督分类器进行该方法准确性验证。结果显示,触头系统划分为3个退化阶段时内部评价最优,同时5种分类器对3个退化阶段识别平均准确率可达95.54%,退化阶段划分最为合理。该研究所提出的方法有效解决了信号冗余与阶段划分准确率低的问题,精确地实现交流接触器触头系统退化阶段的划分。

新《交流接触器能源效率标识认证实施规则及国家标准》差异解读及探讨

文中针对2024年1月1日起实施的《交流接触器能源效率标识认证实施规则》和GB 21518-2022《交流接触器能效限定值及能效等级》,与其2016年第14公告《交流接触器能源效率标识认证实施规则》和旧标准GB 21518-2008《交流接触器能效限定值及能效等级》变化的条款进行解析,结合新规则、新标准的要求,对检验检测机构以及企业如何实施能效标识认证进行探讨。

基于多反馈参量的交流接触器自适应吸持控制策略

交流接触器的吸持大多通过单一控制线圈电流或电压实现,因此无法兼顾可靠吸持和节能运行的要求,该文对交流接触器不可靠吸持特性进行理论分析、建模仿真和实验测试,得到动、静铁心分离过程中线圈感应电动势的变化规律,并以此为基础,提出一种基于多反馈参量的交流接触器自适应吸持控制策略。以交流接触器正常运行中的触头电流、线圈电流以及不可靠吸持发生时线圈的感应电动势为反馈参量,通过对参量的监测并根据不同的工作状态输出相应的控制信号,使接触器即使处于较低的吸持电压下,依然具备较高的吸持稳定性。基于该策略,设计了控制模块并进行实验验证。结果表明,利用该控制策略可以有效实现接触器的节能运行与可靠吸持,减小吸持能耗并提高交流接触器的工作稳定性。

智能控制理论与智能电器教学的融合

以智能电器课程为载体,将自动控制理论引入智能电器的教学中,采用生动、直观的方式给学生展现艰涩的控制理论转化成实际控制方案的过程。采用神经网络构建接触器的电磁吸力实时观测器,结合三位式滞环控制方法,实现接触器的直接吸力闭环控制。采用联合仿真及快速控制原型验证系统,直观呈现智能控制理论到实际控制方案的逐步转化过程,不仅便于学生理解枯燥的自动控制原理,同时有助于智能电器实践教学的逐级深入开展,实现理论与实践的融合。

基于差分进化的交流伺服电机抗干扰补偿控制方法

交流伺服电机被广泛应用于机械控制系统。传统方法在交流伺服电机的抗干扰补偿控制中受到外部因素的干扰较多,导致抗干扰补偿控制效果不好,使得电机转速波动较大,达不到理想效果。因此,基于差分进化算法提出了一种交流伺服电机抗干扰补偿控制方法。建立交流伺服电机控制模型,确定交流伺服电机抗干扰补偿状态,运用差分进化法对交流伺服电机抗干扰补偿的自适应控制速率进行调整,实现交流伺服电机的抗干扰补偿控制。经实验证明,使用所提出方法对交流伺服电机进行控制,电机的转速能够保持在1600~1700 r/min,最大控制速率为75.94 mm/s,转速较高且较为稳定,控制速率较高,能够及时对电机进行抗干扰补偿控制,具有较好的控制效果。

基于柔性切换的交流接触器晃电保持方案

交流接触器广泛应用于低压配电系统。晃电会导致交流接触器触头释放,从而影响工业企业的安全生产。针对这一问题,目前主要采用晃电后接触器再启动和晃电保持两种方案。但这两种方案未考虑实际实现过程中交流接触器触头振动和冲击问题。因此,为解决抗晃电过程中接触器触头冲击问题,本文提出交流接触器柔性切换的概念,并基于柔性切换相位区间提出一种交流接触器晃电保持方案。该方案能够自适应地输出直流电压来保证不同容量的交流接触器在晃电过程中稳定吸合,同时能够避免晃电保持切换过程中接触器触头振动和冲击问题。通过实际装置实验,验证了该柔性切换方案的有效性。

接触器长距离控制线路可用距离的精确计算

通过对接触器控制回路各元件电压相量图的分析,得出与接触器参数相关控制线路的最长可用距离计算公式,为现场操作箱长距离操作可行性提供分析判断依据;分析配电设计手册中最大长度估算公式的适用性。