考虑电动斥力的真空断路器刚柔耦合系统机械特性研究

针对真空断路器分闸过程涉及到的灭弧室侧电磁力与操动机构侧机械运动的耦合计算问题,结合Mayr-Cassie混合式电弧模型、灭弧室电磁场模型以及操动机构刚柔耦合动力学模型提出一种断路器分断过程电-磁-机械动态特性耦合计算方法。基于真空断路器分断过程动态特性计算结果,通过显式动力学方法对分闸过程中触头弹簧系统的冲击碰撞现象进行模拟计算,并结合应变寿命理论及Miner累计损伤理论计算触头弹簧结构的工作寿命,在此基础上对触头弹簧结构进行优化改进工作。研究结果表明:在断路器分闸过程中电动力方向并不总是为触头斥开方向,在超程阶段结束之前动触头承受的电动力为斥开方向,在超程结束后动触头承受电动力为闭合方向;在承受分闸冲击时,优化前的触头弹簧结构应力危险范围在弹簧销与导向套的接触界面处,应力数值为273.28 MPa,其疲劳寿命为2027次,优化后的触头弹簧结构疲劳寿命为12030次,满足断路器产品额定机械寿命的要求。

基于ANSYS的直流接触器电动斥力仿真及优化

针对型号为NDZ3T的新能源汽车用直流接触器发生短路故障时产生电动斥力较大的问题,通过ANSYS软件建立NDZ3T的触头简化模型,对NDZ3T触头间的电动斥力进行仿真,确定静触头上不同数量的导电桥对触头间电动斥力的影响,并将动触头之间的去磁块分块在不同大小的电流下实现电动斥力优化。结果表明:导电桥越多,电动斥力越小,当流过触头的电流小于4k A时,将去磁块分块能够明显降低电动斥力;当流过触头的电流大于4k A时,电动斥力降低幅度比较接近。仿真结果为汽车用直流接触器的进一步优化提供了参考。

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。

触头间电动斥力的三维有限元分析

触头间电动斥力的大小对于开关电器的设计是很重要的。基于电流-磁场-电动斥力之间关系的方程,应用三维有限元分析,引入圆柱导电桥模型作为接触点模拟触头间的电流收缩,从而计算出作用在触头上的电动斥力。结果表明,电动斥力与导电斑点情况和触头形状有很大关系,同时,利用这种方法计算电动斥力是有效的。

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。

电动斥力作用下低压断路器分断特性的研究

基于多体动力学原理,建立低压塑壳断路器操作机构的仿真模型,并通过试验验证模型的正确性。依据电场、磁场、斥力之间的关系,建立了低压断路器分断过程中电动斥力的数学模型,通过计算不同电流和触头转角下导电回路的洛仑兹力,应用二元三次插值技术分析电动斥力。并且通过ADAMS二次接口的自编程实现了电路方程、电磁场和机构运动方程的耦合求解。结果表明,由于电动斥力的作用,加快了断路器的分断,低压断路器在预期短路电流10kA下,机构的动作时间比空载时缩短了1ms。

用三维有限元方法研究影响框架断路器电动斥力的因素

触头系统上电动斥力的计算对框架断路器(ACB)的设计有重要意义。为克服传统定性分析的缺点,提出一种定量分析的方法来研究影响框架断路器电动斥力的因素。该方法基于电流-磁场-电动斥力之间的方程,并考虑了铁磁物质的影响,应用三维有限元分析,首先研究了框架断路器通过恒定电流各动触头片电动斥力的大小及分布特点,然后分析了动触头并联支路数及转轴位置对电动斥力的影响,同时还研究了软联接对电动斥力的影响。计算结果可为ACB新触头系统的设计提供参考。

计及电动斥力效应的低压塑壳断路器机构动力学仿真

采用基于多体动力学原理的软件包ADAMS,建立了低压塑壳断路器操作机构的动力学模型,并通过实验测试了该型号断路器的机械性能.结果表明,所建模型的输出特性与实验结果吻合很好,证明了仿真模型的正确性.该模型的建立对于研究断路器的瞬态特性具有重要意义,为研究电动斥力对断路器机械特性的影响及机构的优化设计提供了良好的平台.利用霍尔姆公式和三维有限元分析软件ANSYS,计算短路开断过程的电动斥力,分析了短路情况下电动斥力对低压断路器开断过程的影响,实现了机电耦合.由于电动斥力的作用,机构短路情况下的动作时间比手动脱扣缩短了约2ms.

限流式断路器触头的电动斥力分析

基于触头系统的电动斥力对限流式断路器的分断具有重要影响,利用三维有限元软件ANSYS分析限流式断路器触头部分磁场的分布,并统一计算触头系统的Holm力和Lorentz力,分析影响Lorentz力的因素。结果表明,导体截面及间距等参数对Lorentz力影响较大。

低压断路器触头系统电动斥力的计算

当断路器分断故障电流时 ,分析作用于触头系统上的电动斥力对于断路器的优化设计非常重要。本文在三维积分方程法的基础上 ,分析触头接触面上电流线收缩、触头臂上的电流及非线性灭弧栅片对电动斥力的影响 ,并制作了样机 ,在低压大电流回路上对该方法进行了验证。使用该方法能够计算作用于万能式和塑料外壳式断路器触头系统的电动斥力 。

旋转双断点塑壳断路器触头开距对电动斥力影响的仿真研究

以额定电流250 A的旋转双断点塑壳断路器(MCCB)为研究对象,仿真研究了其触头开距对电动斥力的影响。基于麦克斯韦方程组,用有限元分析软件Ansys将电场和磁场耦合起来计算出电动斥力与电流和触头开距之间的定量关系;得出电动斥力在电流一定时随着开距的增加而先增大后减小的变化规律。最后,基于旋转双断点的机构特点,对电磁场和受力情况进行定性分析,进而分析了旋转双断点MCCB触头开距对电动斥力的影响,对MCCB的设计提供一定的依据。

12kV真空灭弧室触头电动斥力计算与结构优化

在真空灭弧室合分闸过程中,动静触头间产生的电动斥力会加剧触头弹跳现象,引起高温电弧烧蚀触头,从而影响到真空灭弧室的工作性能。文中运用虚拟样机技术建立真空灭弧室触头结构三维有限元模型,并引入圆柱状导电桥模型作为接触点模拟触头间的电流收缩现象,采用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell计算出动静触头间电动斥力;并对触头结构进行优化以减小触头间电动斥力。计算结果表明:触头闭合时洛伦兹力与霍尔姆力方向相反,存在一个合适的接触力能够使触头的总电动斥力降低至0N;灭弧室触头产生的电动斥力随着杯座开槽个数、杯指回旋角度、触头片开槽长度增加而减小;在4种铁芯结构触头中,环状铁芯优化效果较好,既可有效减小触头间电动斥力,同时也能改善触头的磁场特性。

万能式断路器中电动斥力的三维有限元非线性分析

触头系统上电动斥力的计算对万能式断路器(ACB)的设计有重要意义。基于电流磁场电动斥力方程,应用ANSYS进行三维有限元非线性分析,计算了万能式式断路器通过恒定电流时的电流磁场分布,以及各个动触头片上电动斥力的大小。

基于Maxwell 2D的电动斥力操作机构动态特性仿真

基于Ansoft公司的Maxwell 2D软件对电动斥力操作机构进行了二维建模仿真,分别对无续流二极管和有续流二极管的放电电路进行了分析,得出了相应结论,对于研究电动斥力机构的特性有一定参考价值。

油阻尼断路器触头间电动斥力分析

描述了利用三维有限元软件对油阻尼断路器触头系统的分析方法。利用电-磁耦合分析,对触头间的霍姆力和导体臂间的洛伦兹力分别进行了仿真分析,得到触头系统的电流密度分布、磁感应强度分布、触头和触头臂的受力情况。通过理论值与仿真结果的对比,验证了利用Ansys求解电动力的可行性,并分析了影响霍姆力的主要因素。通过仿真得到了霍姆力随表面接触系数、接触压力和材料硬度变化的规律,最后分析了霍姆力对接触电阻的影响情况。能为油阻尼断路器的优化设计提供依据。

基于ANSYS的低压断路器电动斥力计算分析

对塑料外壳式断路器的触头预压力进行改动,其回路电动斥力和Holm力也会有相应改变。应用三维有限元分析软件ANSYS分析了在相同的主回路电流下,两种不同的触头预压力产生的不同的电动斥力。为合理确定触头预压力、提高断路器的可靠性提供了思路和方法。

混合型限流器高压转换开关电动斥力简化计算

混合型限流器的关键部件电动斥力机构目前主要采用有限元软件仿真分析,为了能使用简单可行的解析手段分析电动斥力机构,提出了按其能量平衡方程推导出的斥力表达式,即斥力等于驱动电流的平方与等值电感对动盘位移微分的乘积,且后者在动盘运动初瞬为常数。利用加速度传感器间接测量电动斥力,结果表明等值电感与动盘位移间有线性关系。实测加速度滞后驱动电流约100μs,原因是斥力从动盘传至加速度传感器过程的机械传输时间。试验结果与理论分析一致,证明电动斥力在动盘运动初瞬全部用于产生加速度,而后随动盘速度和位移增大加速度逐渐减小。

新型农用MCCB的电动斥力计算与分析

电动斥力的优化分析是国内农用断路器设计的一大缺陷。为此,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,利用三维有限元软件ANSYS,分析了新型农用旋转双断点塑壳断路器(MCCB)触头部分磁场的分布;并统一计算分析了动导电杆所受的回路电动斥力和动静触头间因电流收缩而产生的Holm力;在不同电流下,分别计算了多组动导电杆所受电动斥力矩和归算到动触头中心的电动斥力。分析结果得到了新型农用MCCB动触头的设计预压力,并且证明用该种方法计算电动斥力是行之有效的。

直流塑壳断路器触头系统磁场区域电动斥力的分析

依据电流—磁场—电动斥力之间的方程,考虑铁磁物质的影响,应用Ansys三维有限元非线性分析方法,引入块状导电系统模型作为接触点,模拟触头间的电流收缩,计算触头间的电动斥力。通过对有/无磁铁的直流塑壳限流式断路器触头系统在不同开距下的电动斥力的仿真分析,得出了触头系统在铁磁物质的影响下电动斥力比在无磁铁时明显增大;增大触头间的电动斥力也是增大触头系统开距的一种有效方法。

考虑电动斥力的低压直流断路器动力学仿真及应力分析

以多体系统动力学为基础,建立低压直流断路器的动力学模型。将机械运动方程和电路、电磁场方程耦合求解,从而实现考虑电动斥力的断路器分断过程仿真。通过有限元分析软件Ansys与多体动力学分析软件ADAMS的协同仿真,建立断路器的刚柔耦合动力学模型,完成关键零件在断路器短路故障分断过程中的强度分析,为断路器设计中关键零件的设计和优化提供一条有效的途径。