某型波段开关瞬动动作特性及失效机理

目的 研究某型波段开关瞬动动作特性及磨损失效机理。方法 通过建立瞬动机构物理模型,进行瞬动机构滑动件受力分析、转动力矩随旋转角度变化分析,研究瞬动开关瞬动动作特性,分析并探讨瞬动机构的磨损失效机理。结果 在波段开关的瞬动角度范围内,瞬动力矩随着转动角度θ的增加呈先增大、后减小的趋势。在瞬动初始状态,旋转力矩为最小值1.2 kg·cm;当瞬动处于中间位置(瞬动角度为16°)时,转动力矩为最大值1.5 kg·cm;随着转动角度θ继续增大,转动力矩不断减小,最终恢复至初始值,与实物瞬动复位功能相符。瞬动机构滑动件受基座的正压力N随转动角度θ的增加而增大。基座塑料受过大压力产生磨损,使转动(复位)力矩降低,滑动件无法复位,导致瞬动功能失效。结论 某型波段开关瞬动功能由滑动件钢球、基座长弧形斜坡、接触压力保证,弧面磨损致使钢球所受接触压力分量不足,导致瞬动功能失效,该失效机制为疲劳磨损失效。可通过改变基座材料、滑动件结构或材料以及改善瞬动机构工作条件来提高瞬动寿命和可靠性。

超高分子聚乙烯瞬动机构温度适应性及寿命

研究了超高分子聚乙烯瞬动机构温度环境适应性和瞬动寿命,解决了某波段开关额定寿命内产品磨损失效问题。开展了瞬动机构结构设计、材料选型和瞬动寿命对比验证,并进行了超高分子量聚乙烯材质瞬动机构成型工艺设计、装配和力学性能验证、高低温环境试验和瞬动寿命验证。结果表明:采用超高分子量聚乙烯材质的滑动件,在高低温环境中具有较好的旋转力矩稳定性,瞬动寿命可达70000次;超高分子聚乙烯滑动件具有良好的温度环境适应性,并且有效提高了波段开关瞬动寿命。此研究量化了聚四氟乙烯(PTFE)固体润滑材料的高温稳定性和使用寿命,可应用到其他军用装备摩擦副上,改善军用装备机械寿命和质量可靠性。

断路器短延时反时限和瞬动保护电流可调在城市轨道交通低压配电系统的选择性保护应用

城市轨道交通低压配电系统以塑壳断路器为主。在某些应用场合,某些塑壳断路器上下级保护级差小,存在选择性困难。施耐德Mic5B集成了新的数字化保护功能,包括瞬动保护可调及可关断、短延时可调及短延时反时限功能,可以有效提高上下级设备选型的灵活性,提高保护选择性。城市轨道交通低压配电系统主要分为400V开关柜、环控电控柜和动照箱,负荷较为集中。城市轨道交通供电连续性要求高,上下级保护装置的保护配合和选择性尤其重要。

一种新型的断路器瞬动校验选相合闸方法研究

针对塑壳断路器瞬动校验试验中信号初始相位与频率的计算,首先对基于快速傅立叶变换(FFT)的周期信号初始相位的计算误差进行了分析,继而在希尔伯特(Hilbert)变换的基础上提出一种初始相位的计算方法,同时在该变换下对频率进行测量。在此基础上设计了选相合闸装置,对其软硬件设计方案进行了阐述。最终实际测试实验表明该方法实现了对信号频率、初始相位的精确测量,可以有效减小信号初始相位的计算误差。所设计的装置可精确完成瞬动校验的选相合闸操作。

塑料外壳式断路器瞬动校验电流选相合闸技术

在开关电器的脱扣特性实验中,为确保电流中非周期分量最小,采用精度高、使用方便的选相合闸装置很必要。本文指出目前计算机控制的断路器瞬动特性试验设备存在的问题,并提出了改进方案,设计了以80C196KC单片机作为核心的选相合闸装置。该装置应用于断路器瞬动特性试验设备中,较好地消除了试验中的暂态电流。

基于离散正弦滤波的智能电器瞬动保护算法的研究

智能电器要求在出现大短路电流情况下尽快起动瞬动保护清除故障,但目前瞬动保护算法难以保证在各种短路情况下都能快速清除故障。文中对这一问题进行了研究,提出了基于离散正弦滤波(DSF)的瞬动保护算法,该算法先用长度较短的离散正弦滤波器对短路电流信号进行滤波,有效滤除了故障信号中的非周期分量和高频分量,然后用快速幅值算法计算短路电流大小。算法的实现简洁快速,兼顾瞬动保护的快速性和可靠性。不但有效地保护了线路和设备,而且能缩短短路引起的电压暂降的持续时间,提高配电系统的供电质量。

塑壳断路器瞬动可靠性试验设备的研究

根据GB/Z 22074—2008《塑壳断路器可靠性试验方法》要求,归纳了塑壳断路器瞬动保护可靠性试验基本要求,提出了采用计算机控制与检测的试验设备主电路与检测控制电路的设计思想。为了提高试验电压、电流的控制精度,设计了带有位置反馈的电动调压器电压、电流控制系统,阐述了交流电压幅值快速估计方法和采用FFT信号处理技术的功率因数的计算方法。最后,提出了用LabVIEW实现塑壳断路器可靠性试验的软件设计。

塑壳断路器瞬动保护可靠性检测技术

阐述了塑壳断路器瞬动保护可靠性检测研究的现状,提出塑壳断路器瞬动保护可靠性检测中遇到的关键技术问题及解决方案;阐述了基于FFT的选相合闸技术,以消除试验电流的非周期分量。在塑壳断路器瞬动调试方面,提出了在电流失真度要求范围内,以最小的成本代价,制订合理的过载容限的设计思路。采用具有在线训练功能的神经网络控制方法,通过补偿系数的调整,实现校验电流的控制,保证调试电流的精度。最后,提出了研制先进的塑壳断路器瞬动调试装置的设计思路,能使其使用方便、抗干扰能力强,性价比高,优于国内外同类装置。

直流断路器瞬动试验装置的设计与实现

针对舰船直流断路器短路保护测试可靠、高效的需求,设计一款新型直流电源作为断路器故障保护特性测试装置,包括装置的主回路拓扑和关键参数计算,以及操作界面设计。提出一种先闭环预实验到开环升流最后闭环稳流控制的三阶段控制策略,能够协调控制过渡时间、纹波、超调、精度4个关键指标,在此基础上研制了一款样机。试验结果表明,研制的装置过渡时间小于10 ms、电流纹波小于1%、无超调、精度高于1%,操作界面简洁,操作方便,完全满足400 A及以下直流塑壳断路器瞬断电流整定。

断路器瞬动特性检测技术的研究

介绍了断路器瞬动特性的检测技术。为了产生不同等级试验电流 ,采用改变变压器变比与电动调压相结合的方法 ,为了消除暂态电流 ,保证检测精度 ,阐述了一种基于快速傅立叶变换 (FFT)的交流选相合闸技术的原理以及实现方法 ,最后介绍了计算机控制的断路器瞬动特性检测设备。

瞬动校验电流评价与误差分解方法

瞬动校验电流的精度直接影响断路器瞬动保护特性的整定。通常要求施加的交流校验电流为幅值阶跃变化并满足一定的精度,施加的时间有严格要求,尽量减小突加过程在回路中产生的电流非周期分量。主要研究影响校验电流精度的各种因素,通过数学分析、仿真与试验,揭示诸因素对瞬动校验电流精度影响的机理和规律。阐述了校验电流评价与误差分析方法。该试验的研究成果将为提高瞬动校验调试与试验的水平提供理论指导和技术支持,同时也为瞬态过程的控制提供了思路和方法。

基于DSP的塑壳断路器瞬动试验电流控制

针对交流塑壳断路器瞬动试验存在过渡时间长、电流波形不对称、极易超调带来试验精度和可信度不高的问题,提出了基于DSP控制的4In电流预测试的改进方案。研究了8倍和12倍电流瞬动试验时初相角计算和补偿技术,并对此技术进行了Matlab仿真与验证。在此基础上开发了一套最大电流达5 000 A的断路器交流整定电源。所采用补偿技术可以确保塑壳断路器试验准确可靠可信。

基于数据采集卡的小型断路器瞬动可靠性试验系统

介绍了基于多功能数据采集卡PCL-818L的小型断路器瞬动可靠性试验系统的硬件设计原理和数据采集回路的设计思想与方法,给出了交流电压值的数据采集算法。该系统可为其它应用PCL-818L数据采集卡设计数据采集试验设备提供参考。

智能型万能式断路器的电磁瞬动保护装置

针对船用智能型万能式断路器在船舶潮湿、盐雾、霉菌环境中,需要进一步提高智能脱扣器可靠性、稳定性的问题,研究了一种用于某智能型万能式断路器后备保护的电磁瞬动保护装置。装置整体结构采用模块化设计,方便维修更换;断路器瞬时保护动作响应快,缩短分断时间,提高了断路器短路分断能力,从而作为智能脱扣器的后备保护,增强了断路器保护功能的可靠性。

舰船框架式断路器瞬动脱扣故障自动校验方法

传统的断路器瞬动脱扣故障自动校验方法存在校验延时长的缺陷,为此提出舰船框架式断路器瞬动脱扣故障自动校验方法研究。采用红外热像仪装置对断路器红外图像进行采集,利用加权平均法与中值、均值结合滤波分别对断路器红外图像进行灰度化处理与消噪处理,采用K均值聚类算法对处理好的断路器红外图像进行分割,得到断路器瞬动脱扣目标区域,对其特征值进行计算,与断路器瞬动脱扣故障特征值进行比较校验,实现了对舰船框架式断路器瞬动脱扣故障的自动校验。实验结果表明,提出的断路器瞬动脱扣故障自动校验方法的校验延时比传统方法少了3 s,说明提出的断路器瞬动脱扣故障自动校验方法具备较高的有效性。

电磁瞬动脱扣器数字化设计软件开发

电磁瞬动脱扣器的脱扣特性是反映低压断路器在短路故障时动作情况的特征曲线,对其进行数字化设计有利于提高低压断路器设计水平。通过数字化设计软件导入电磁瞬动脱扣器几何模型参数并进行计算,实现脱扣器动态特性与脱扣特性的数值求解。试验验证了软件计算结果的准确性。

孪生式可调倍数瞬动脱扣器的设计

孪生式可调倍数瞬动脱扣器是塑壳断路器的一种脱扣器。受电流和电磁力的关系影响,瞬动脱扣器无法设计成大范围倍数可调,但使用孪生式方法可以解决问题。介绍了孪生式可调倍数瞬动脱扣器的设计,提出孪生式瞬动脱扣器中高倍数瞬动脱扣器可以使用传统的设计,低倍数瞬动脱扣器需重新调低瞬动倍数。孪生式可调倍数瞬动脱扣器已通过全部试验,可投入实际应用。

小型断路器瞬动保护可靠性试验装置的软件设计

介绍了所研制的小型断路器瞬动保护可靠性试验装置的软件设计方法,侧重阐述调压器的自动控制方法和失效判定。该软件充分利用汇编语言的硬件处理功能和VisualC++的图形处理功能,使试验装置的控制直观,实现全部操作的自动化。

舰船塑壳式断路器瞬动校验选相合闸技术研究

塑壳式断路器的瞬动脱扣特性实验中,为确保电流中非周期分量最小,必须采用选相合闸技术。本文对选相合闸技术进行了理论分析,并针对舰船塑壳式断路器瞬动校验试验,设计了以DSP及工控机为核心的选相合闸装置。该装置应用于塑壳式断路器瞬动校验设备中,可较好的消除实验电流的非周期分量。

可调瞬动脱扣器的仿真设计

在可调瞬动脱扣器的设计中,弹簧初始反力矩是设计的关键和难点。从理论上分析了大容量塑壳断路器瞬动脱扣器调节工作气隙的优势,采用三维有限元非线性计算方法,计算和比较了单相和任意两相串联时的电磁吸力转矩差别,为设计弹簧反力提供了理论依据。最后通过实际验证的结果,验证了理论分析和计算的准确性。