塑壳断路器短路分断能力提升方法研究

短路分断是断路器的核心功能,提高断路器的短路分断能力是市场的持续需求。针对有效提升塑壳断路器(Moulded Case Circuit Breaker,MCCB)短路分断能力的方法开展了研究。利用栅片电压测量分析法可以检测灭弧栅片在短路分断时切割电弧的情况,评估各灭弧栅片切割电弧的性能以及电弧在灭弧室内的动态特性,为电弧优化提供参考数据。利用有限元仿真的方法进行电磁力计算,有利于快速验证优化设计方案而免去实际的试验验证,节约产品的研发成本,缩短产品的研发周期。蒸汽喷射控制(Vapour Jet Control,VJC)产气材料的运用也能够进一步提高产品的短路分断能力。综合运用以上设计方法,能够在不会大幅增加研发成本的基础上,快速提升MCCB的短路分断能力,工程应用价值较好。

塑壳断路器可靠性试验电源的光纤校准技术研究

针对塑壳断路器可靠性试验电流的大幅值、短时、交直流混合等特点以及现场复杂工况对大电流标准传感器的严苛要求,提出了基于光纤电流传感技术的塑壳断路器可靠性试验电源现场校准方法。根据光纤电流传感器的闭环检测原理建立了系统的动态模型,分析了阶跃响应和频率响应特性,仿真结果表明:通过调节系统的前向增益及滑动滤波器阶数,传感器的上升时间优于9.09μs,-3 dB带宽可达39.91 kHz,证明了光纤电流传感器对塑壳断路器可靠性试验电流的跟踪响应能力。基于等安匝法对光纤电流传感器进行校准,评定了校准结果的不确定度,结果表明:在2.5~60 kA范围内,传感器的直流、工频电流测量准确度优于0.2%。对塑壳断路器可靠性试验电流进行了现场测试,为塑壳断路器可靠性试验电源的现场校准提供了一条技术途径。

一种塑壳断路器操作机构关键参数的设计

在简述塑壳式断路器操作机构的动作原理基础上,以某型号双断点塑壳断路器为设计研究对象,运用ADAMS分析软件计算得出触头三要素、触头分合闸速度、机构分合闸力、分合闸行程、分合闸时间等操作机构的重要参数。仿真得到的参数与样机的实测参数误差极小,进而为塑壳断路器操作机构关键参数的设计提供了一种方法。

塑壳断路器提高短路分断能力的研究方法

短路分断是断路器的核心功能。利用栅片电压测量分析可以检测灭弧栅片在短路分断时候的情况,评估栅片切割电弧的性能以及电弧在灭弧室内的动态特性,为电弧优化提供参考数据。电磁力有限元仿真有利于快速优化设计而免去实际试验验证,可以有效节约产品的研发成本,缩短产品的研发周期。蒸汽喷射控制(VJC)产气材料的运用能够进一步提高产品的短路分断能力。运用以上设计方法,能够快速提升产品的短路分断能力。

基于眼动追踪的塑壳断路器运行状态信息优化设计

塑壳断路器是工业用电系统中不可或缺的基础电气设备。为了增强塑壳断路器运行状态信息的视觉识别效率,提出塑壳断路器断合闸符号改进设计方法。通过断合闸符号设计分析,归纳运行状态信息可视化偏低的原因。通过眼动追踪实验,运用首次进入时间、首次注视时长、总注视时长、热点分布、注视进度和主观量表等评估指标综合分析当前塑壳断路器运行状态信息的设计问题。根据实验结论析出了断合闸符号尺寸与颜色的改进设计要点。通过对比分析改进前方案的眼动追踪实验数据,验证改进方案断合闸符号设计的优越性。断合闸符号的改进研究为提高同类电气产品运行状态信息的可视化效果提供参考,眼动追踪实验在评估塑壳断路器运行状态信息可视化设计问题分析与改进方案的研究中,提供了关键技术支撑。

基于国产MCU的直流塑壳断路器控制系统设计

在国产化替代的大趋势下,该方案设计了一种基于国产32位微处理器HC32F460的直流塑壳断路器控制器。该方案所设计的通信接口可以兼容不同的通信总线,提高了接口通用性。在原有的三段保护特性之上,提出了逆电流保护的概念和相应算法。支持人机(按键、显示屏)灵活调节参数和档位,适用范围更广,弥补了传统热磁式断路器动作误差大,参数不可调节的缺点。同时也可以通过通信总线实现遥控、遥信、遥调、遥测“四遥”功能,实现远程控制。该设计在实现预期功能的同时,大幅度降低了成本,对未来分布式能源和直流配电网的发展具有重要意义。

基于电弧磁流体仿真的DC 1500V两极塑壳断路器气道优化设计

该文开发了用于DC 1500V光伏和储能系统的新一代两极直流塑壳断路器样机。通过DC 1500V/15 kA,时间常数10 ms的短路分断实验发现,电弧电压快速升至350 V是提升断路器限流和分断性能的关键。为了加快初始燃弧阶段电弧运动速度使弧压快速上升,建立了断路器触头区域的二维局部电弧磁流体仿真模型,通过分析灭弧室温度、压力分布和气流速度变化曲线,明确了初始样机中电弧运动停滞的机理,并以此为依据提出了参差栅片排布和添加导流锥的气道优化设计方案。使用优化后的样机进行分断实验,比较优化前后的电压变化曲线和电弧运动高速摄像,验证了优化方案的有效性,对于DC 1500V两极直流塑壳的设计开发具有很强的实践指导意义。

塑壳断路器假合闸问题分析与优化设计

简述了塑料外壳式断路器(以下简称塑壳断路器)操作机构的动作过程,提出了操作机构的一种失效模式是假合闸,以及机构主弹簧是影响操作机构可靠性的关键因素。以某型号单断点塑壳断路器遇到的假合闸问题为例,运用三维专业建模软件NX,对该塑壳断路器进行了建模和运动仿真,分析了塑壳断路器采用不同方案的机构主拉伸弹簧(以下简称主弹簧)在合闸状态下动静触头之间的压力情况,验证了塑壳断路器在设计过程中,机构主弹簧是操作机构可靠性的关键因素。

基于电子融合的热磁式塑壳断路器保护技术研究

热磁式塑壳断路器占据了较大的市场规模,其工作原理是利用电流热、磁效应时双金属热变形控制电路通断,其不具备三段式保护功能,通过改造内置电子模块,与热磁式功能形成互补,实现断路器三段式保护功能。同时,还具备计量、通信以及边缘计算数据等功能,满足了断路器在低压配电网络中的发展要求,为电网安全、高效和节能运行提供数据基础,也为电网公司对后续的负荷管理、调节提供一种技术基础。

125 A小型化塑壳断路器短路分断能力提升的研究

125 A壳架以下塑壳断路器是塑壳断路器中的主力军,对其进行的整合提升主要是将63 A、100 A壳架产品提升至125 A,其中又以短路分断为主要难点。通过产气材料,初步增加分断能力;通过栅片电压测量分析,对灭弧室的栅片灭弧情况进行量化数据分析;通过电磁力的仿真,优化触头部分的磁场。通过改进设计,新的125 A壳架产品可代替原有产品,满足性能,同时降低主要产品的成本。

基于ADAMS的塑壳断路器运动系统特性分析

本文基于自主研制的1000 A塑壳断路器开展断路器运动系统特性分析与研究,对断路器的操作机构和触头系统进行了优化设计,并通过试验验证了该分析与优化设计的正确性。研究表明,断路器运动系统的动态过程能通过仿真分析获得,为断路器优化设计提供了条件;优化断路器机构和触头弹簧参数可以避免触头系统合闸弹跳,减小分闸反弹,缩短自由脱扣机构固有动作时间,进而提高断路器的动作性能。

塑壳电机定子与端盖结合强度的研究

塑壳电机需要配金属端盖组装一起使用,对应的塑壳体止口与端盖的内径尺寸需要合理的尺寸配合,才能达到电机在长期运转过程中端盖不脱落,因此恰当的设计该装配尺寸是塑壳电机较为重要的工作。本文利用大量的试验验证数据、及结构分析进行了强度设计及研究,确保了塑壳电机结合强度设计的合理性及有效性。

具有大开距的塑壳断路器操纵机构优化设计

为满足高电压直流塑壳断路器的使用要求,在断开过程中需拉长电弧,使电弧更容易熄灭,因此在针对断路器分断能力提升的设计中通常对其开距、分断速度以及灭弧系统进行优化。提出了一种具有大开距的塑壳断路器的优化方法,对断路器操纵机构进行了运动学建模和参数优化。首先建立五连杆操纵机构的位置模型;然后以五连杆杆长为优化变量,以位置方程所得解析解并结合机构相关参数值作为限制条件,以瞬时速度方程作为目标函数,采用非线性规划的粒子群算法,对操纵机构进行优化,并得到优化后的杆长;最后采用ADAMS动力学仿真软件对优化结果进行仿真验证,分断时间为6.2 ms,动触头旋转角度增加了10°。结果表明,所提出的塑壳断路器优化方法可在分断时间较短情况下有效提升断路器的开距值。为高性能直流塑壳断路器的研制和优化提供参考。

国外新一代塑壳断路器的现状和发展动向

介绍了近年来国外著名电气公司开发的新一代塑壳断路器(如双断点触头系统、电子脱扣器、可通信断路器、接地故障保护和剩余电流保护等)及其技术指标、产品结构特点和技术发展方向,对国外塑壳断路器的发展进行了全面的阐述。

新一代高性能塑壳断路器现状及发展趋势

从产品和技术发展两方面阐述了塑壳断路器(MCCB)的现状和发展趋势,MCCB应满足高性能、经济性、体积小、电动机用、直流、多功能等需求。通过典型产品介绍和同类产品对比,总结了产品特点;通过不同产品对比,分析了技术发展的新动向。提出为了满足新的使用需求,MCCB必须在关键技术、制造工艺、新材料等方面有新的突破。

低压塑壳断路器中电动斥力的三维有限元非线性分析与实验研究

电动斥力的计算对低压塑壳断路器(MCCB)的设计有重要意义。基于电流一磁场一电动斥力之间的方程,并考虑铁磁物质的影响,应用三维有限元非线性分析,引入圆柱导电桥模型作为接触点模拟触头问的电流收缩,统一计算触头间的Holm力和动导电杆上的Lorentz力。耦合电路方程,并以动触头上的预压力为约束通过迭代运算,从而确定动触头的打开时间。分析了五种不同结构的MCCB,并对电动斥力和触头打开时间进行了实验研究,结果表明,该方法是有效的,可用于MCCB新产品触头系统的设计。

考虑触头间电流收缩影响的低压塑壳断路器中电动斥力分析

基于电流-磁场-电动斥力之间的方程,并考虑铁磁物质的影响,应用三维有限元非线性分析,对比分析分别用Holm公式和引入圆柱导电桥模型考虑由于触头间电流收缩产生的Holm力计算方法。结果发现,虽然两种方法计算出的电流和磁场分布完全不同,但是当电流在10kA以下时力的计算结果误差不超过10%。并用拉压传感器对电动斥力进行了实验测量表明计算方法和结果是正确的。

塑壳断路器可靠性理论与验证试验方法

塑壳断路器是广泛使用的低压电器之一,其可靠性对用电设备和电网有重要影响。根据塑壳断路器的工作特点,提出采用操作失效率、过载保护成功率、瞬动保护成功率作为其可靠性的考核指标,并确定了采用失效率、成功率的两参数验证试验方案作为塑壳断路器的可靠性验证试验方案。本文分析了塑壳断路器操作可靠性试验、瞬动保护可靠性试验和过载保护可靠性试验,提出过载保护可靠性试验应在规定的环境温度下进行,以保证试验结果的准确性和一致性。分析了塑壳断路器可靠性试验时试品的检测内容,特别是详细规定了试验中试品的检测方法和试验内容。介绍了塑壳断路器可靠性验证试验程序,并结合实例,确定了可靠性验证试验方案、试品数等。

不同因素对气吹式塑壳断路器开断电弧运动影响的实验研究

设计了用于研究气吹式塑壳断路器开断电弧运动情况影响因素的实验模型。利用具有自聚焦透镜及图形组态功能的二维光纤快速测试系统测取了不同情况下开断10kA预期电流时的电弧电流、电弧电压、灭弧室气压波形,以及开断过程的电弧运动图景。对比研究了灭弧室上下方气体阻尼、栅片结构及产气材料等因素对气吹灭弧性能的影响情况。结果表明,尽可能封闭灭弧室下方出气口,采用短栅片结构和POM与尼龙产气材料均有利于电弧进入灭弧室。

低压塑壳断路器触头系统三维磁场的可视化分析

将面向对象技术、可视化技术、人机交互技术等相结合 ,开发了用于三维磁场计算的积分方程法仿真软件 ,它不仅有可视化的前后处理程序 ,而且还可以通过IGES文件格式同常用的三维计算机辅助设计软件UG -Ⅱ或Pro/E等接口。该软件特别适用于低压断路器触头系统的三维磁场分析。为了分析触头系统结构对断路器开断性能的影响 ,本文计算了 4种不同结构的触头系统的磁场分布。