磁保持继电器多物理场耦合模型设计与触头弹跳影响因素分析

触头弹跳引起的触点磨损和触点粘接等故障对继电器电寿命有重要影响。考虑磁保持继电器在簧片弹性形变和触头碰撞的相互作用下触头复杂的弹跳情况,将模型定义为刚体的处理方法不能还原柔性体簧片的实际运动状态。通过Ansys LS-DYNA,基于运动方程、材料本构方程和边界条件建立继电器动力学数学模型。通过Ansys Maxwell,基于麦克斯韦方程组建立继电器电磁学模型。通过Matlab交换不同物理场模型数据,实现相同时间域内两种模型多物理场的耦合计算和数据交互。通过与实验数据对比验证了仿真模型的准确性。在仿真基础上,探究静簧片弹性模量、铁心线圈电压和常闭静簧片预压力对触头弹跳的影响。证明了通过三维瞬态多物理场耦合仿真能够真实地还原继电器产品的工作状态,缩短产品的开发设计周期。

微观定向结构Cu-W复合材料触头弹跳特性分析

以商用无序结构Cu-W触头及3种微观定向结构Cu-W复合材料触头为研究对象,建立接触器触头弹跳动力学模型、电磁模型以及触头力学模型,实现接触器机电磁多物理场耦合仿真分析,研究3种微观定向结构和商用无序结构Cu-W触头承受载荷后的应力、应变差异,以及对触头弹跳的影响。最后,通过试验验证,发现微观定向结构触头的弹跳幅值更小,弹跳时间更短。结果表明微观定向结构Cu-W复合材料触头对比商用无序结构Cu-W触头具有良好的抗弹跳特性,其中菱形十二面体骨架结构Cu-W触头抗弹跳特性最优。

真空断路器触头弹跳规律分析及参数优化

在综合考虑非线性绝缘拉杆力和触头碰撞接触力的基础上,建立了ZN63A-12真空断路器触头系统在合闸过程中的振动数学模型,利用MATLAB对其求解得到了触头的碰撞接触弹跳规律与影响参数,并引入遗传算法对断路器触头系统进行优化。结果表明:触头合闸过程有两次明显的弹跳,并得出了弹跳规律,幅度与周期由触头质量、系统阻尼与弹簧刚度所决定。算法优化后,合闸所需时间与弹跳总时间分别缩短为37.90 ms和0.901 ms,最大振幅减小到0.061 mm,触头弹跳时间和最大振幅分别降低了61.4%和82.8%。同时,使用断路器动特性测试仪进行实验,将计算结果与测量结果进行对比,两者高度一致,验证了振动数学模型及理论计算的准确性。

交流接触器动态过程及触头弹跳的数值分析与实验研究

交流接触器的动态过程分析对于其优化设计非常重要,而且触头及铁心的振动弹跳直接影响交流接触器的寿命。耦合电路、电磁场和计及可动部分碰撞的机械运动方程并考虑摩擦力的影响,采用虚拟样机技术,研究交流接触器闭合的动态全过程,尤其是在不同合闸相角下,触头间的碰撞弹跳现象。用两种方法求解电磁参数,大气隙时应用三维有限元非线性静态分析,求出不同气隙和励磁电流下的磁链和电磁吸力值;而在小气隙时考虑分磁环的作用,引入磁路方法简化此时的电磁吸力计算。实验表明,提出的方法是有效的。

交流接触器触头弹跳的仿真及影响因素

交流接触器在接通电路时,动触头产生的弹跳不仅影响系统的性能,而且降低接触器的电寿命。本文建立了接触器闭合过程的动态数学模型,利用ADAMS软件的用户自编程实现了闭合过程的机械运动方程、电磁场方程和电路方程的耦合求解,并采用泊松模型处理了触头和铁心的接触约束,实现了对接触器动态全过程和触头弹跳的仿真分析。在此基础上研究了合闸相角、触头弹簧参数和线圈电压对动触头弹跳的影响,通过实验对计算结果进行了验证,为研究接触器的动态特性和触头弹跳提供了途径。

基于触头动态接触压力的触头弹跳分析

根据弹性波原理,以CJ20-25型交流接触器为试验品,采用以压电薄膜为敏感元件制成的触头接触压力传感器,分别测得一相主触头触桥上两个触头的动态接触压力信号,用以研究该相主触头的触头弹跳情况;利用高速摄像机技术分析了触头运动过程中的摆动和振动情况;应用小波工具箱对该触头接触压力信号进行了降噪处理;研究了触头弹跳与触头断通信号的关系以及触头弹跳与合闸相角的关系。由分析结果可见,触头动态接触压力信号可揭示触头弹跳和断通信号的变化原因,合闸相角为60°时,各项指标综合最差。

基于正交实验的航天继电器触头弹跳的多因素分析

继电器的触头弹跳对于开关电器来说是无法避免的,它通常是引起电气磨损和材料侵蚀的主要原因。本文基于正交实验,对影响航天继电器的触头弹跳的多种因素进行了方差分析和敏感性分析。结果表明:动触头的最大动能主要受驱动力大小和推动杆位置的影响,与簧片长度和触头规格均有一定的关系;最大的动态接触力主要受驱动力大小的影响,与簧片材料有一定的关系;最大弹跳位移主要受簧片长度和厚度的影响,与触头规格有一定的关系;总的弹跳时间与簧片长度有一定的关系;最大冲击速度主要受驱动力大小、推动杆位置和触头规格的影响;返回系数与簧片系统的外形参数以及外力作用方式关系不大,主要是受触头表面状况的影响;接触状态与驱动力大小有一定的关系。

电磁继电器触簧系统触头弹跳的多因素分析

基于正交实验,对影响电磁继电器触头弹跳的因素进行了方差分析。设计了可模拟直接驱动型簧片系统的试验装置,研究了触头的最大弹跳位移、最大弹跳时间、最大动态接触力及返回系数与簧片长度、厚度、形状尺寸及表面状况的关系。实验结论可作为改善继电器机械结构,提高工作寿命的依据。

直流继电器触头弹跳影响因素的实验研究

利用高精度激光位移传感器测量直流继电器触头弹跳的特征参数,通过实验研究其影响因素。结果表明,最大弹跳位移和最大弹跳时间随触头初始间隙以及簧片长度的增大而增大;动态接触力的变化范围随触头初始间隙的增大而增大,但随簧片的长度增加而减小;返回系数随触头初始间隙以及簧片长度的增大有减小的趋势。

基于磁链变量的宽电压智能交流接触器触头弹跳抑制策略

为推进智能交流接触器小型化进程,建立无电容线圈驱动拓扑,并结合接触器电流闭环控制技术,在吸合过程中引入磁链变量,提出在宽范围控制电源电压下智能交流接触器触头弹跳抑制策略,实现宽电压下的触头弹跳抑制。利用两种不同规格的双E型直动式接触器验证了通过磁链判别触头是否即将闭合方案的可行性,并以其中一种规格为例探究控制电源电压和励磁相位对磁链变化的影响,建立宽电压触头弹跳抑制策略控制流程并进行实验。实验结果表明,触头弹跳抑制策略能够明显减小宽电压智能交流接触器的触头弹跳时间。

塑壳式断路器触头弹跳时间自动测试台

介绍了一种塑壳式断路器触头弹跳与同步性自动测试台。该测试台采用先进的数据采集技术,将数据误差减少到最小,触头测试过程完全符合实际运动过程,测试数据精度高,直观性强。运用该测试台能够准确、可靠地检测触头的弹跳时间与同步性,操作方便,设备简单,具有广泛的实用性。

接触器触头弹跳行为规律分析及算法优化

为了得到交流接触器触头弹跳行为规律,从机械振动角度出发,建立了触头弹跳运动微分方程并进行了求解,通过ADAMS/View交流接触器样机模型,将用户自定义的改进型遗传算法与动力学分析软件相结合,并选择相应的机械参数作为设计变量,对接触器触头系统进行优化设计。结果表明:通过遗传算法优化后的触头弹跳时间和最大位移分别降低了89%和93%。最后使用激光测距仪进行的实验结果与仿真误差在2%以下,验证了遗传算法与ADAMS软件相结合的优化设计方法在接触器参数优化问题中的优越性和可行性。

基于接触器触头弹跳振动特性分析

针对电气开关器件在合闸过程中动静触头碰撞接触产生的振动弹跳问题,在综合考虑非线性电磁力和碰撞接触力的基础上,建立了接触器触头系统的2自由度振动方程并进行求解,通过高速摄影实验揭示了触头弹跳偏转规律。结果表明:理论与实验结果高度一致;触头在碰撞后尚未分离,铁芯就发生了碰撞,进一步加剧了触头弹跳;铁芯发生第2次弹跳时,不影响触头的弹跳;动触头移动轨迹在发生第1次碰撞后,产生第1次偏转,发生第2次碰撞后,偏转位移和角度相反且均小于第1次偏转。研究结果为进一步控制和减小触头弹跳提供了理论依据。

一种新型交流接触器动态特性及触头弹跳快速检测装置

利用高速嵌入式单片机和高速信号处理器FPGA,实现快速、准确的参数测量。连续检测电磁系统在不同相角接通、分断触头的动态特性和弹跳时间,同时兼容接触器线圈的常用电压等级。为分析产品性能和稳定性提供了解决途径。

ZN-28真空断路器触头弹跳的原因及处理

真空断路器是以真空为灭弧介质和绝缘介质的，在开断电路且交流电流过零时，只要在相反电极上不产生新的阴极辉点，电弧弧柱内的金属蒸气和带电粒子在极短的时间内扩散而被电极和屏蔽所捕捉，则电弧熄灭，空间的绝缘强度迅速恢复，因此，其灭弧速度和绝缘介质恢复速度都快。

基于STM32交流接触器触头弹跳跟踪研究

文章通过3D打印设计出可视化的接触器外壳,利用应变片和振动传感器与STM32相结合,以最为直接的方式对触头弹跳的机械参数进行放大,避免了通过电流、电压等电气参数间接测试产生的非线性误差,对接触器检修具有一定的实用价值。

基于暂态电压的GIS断路器辅助触头弹跳监测与分析

带合闸电阻的气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)断路器结构复杂,故障率较高。断路器合闸过程中辅助触头可能发生弹跳,导致主断口被击穿,危及设备绝缘安全。为此,该文提出了基于合闸过程暂态电压检测的辅助触头弹跳状态监测和诊断方法。利用不同断路器对同一条空载气体绝缘输电线路(gas insulated line,GIL)进行充电试验。试验结果表明:不带合闸电阻的断路器在合闸过程中,触头间出现电弧熄灭和复燃现象,激发的暂态电压包含丰富的高频振荡分量;带合闸电阻的断路器在合闸过程中,产生2种差异明显的暂态电压,Ⅰ类暂态电压不含高频振荡分量,由辅助断口预击穿和重击穿产生,Ⅱ类暂态电压与不带合闸电阻的断路器合闸时激发的暂态电压类似,包含丰富的高频振荡分量,由辅助触头弹跳后主断口被击穿引起。该文通过对带合闸电阻的断路器合闸过程进行分析,解析合闸过程的暂态电压波形,提出以辅助触头弹跳熄弧时间间隔作为表征辅助触头弹跳状态的特征因子,可实现断路器运行状态的有效监测和评估。

机械参数对触头弹跳性态影响的分析

将电触头弹跳现象作为自由振动碰撞的强非线性或突变问题处理，应用计算机数值模拟获得该问题的理论解，由此发现弹跳过程是无序运动，从理论上揭示了非线性动态接触电阻产生的动力学根源，数值模拟结果表明电接触系统机械设计参数对接触的动态过程有显著的影响．提出机械参数良好的匹配是改善和提高电接触元器件性能指标的经济、有效的方法．

接触器触头系统弹跳行为仿真及影响因素分析

为了揭示接触器触头系统弹跳动力学行为及影响因素,从振动角度提出了触头和铁心弹跳全过程分段振动微分方程并得到其数值解。基于ADAMS和ANSYS软件建立了交流接触器三维动态耦合仿真模型,并通过实验对仿真模型和数值解进行验证。实验结果表明,数值解能准确反映触头、铁心弹跳的全过程;分析了触头曲率半径、线圈匝数对触头弹跳的影响,同时对动静触头分别为圆弧形-圆弧形、圆弧形-平面形、平面形-平面形3种配合情况进行了分析和比较。结果表明,当触头曲率为0.625时,触头弹跳时间最短。采用圆弧形与平面形触头配合可以大幅降低触头弹跳时间。