Design of a New Intelligent Anti-voltage Sag Control Module for AC Contactors

智能抗电压跌落交流接触器多使用在连续生产的企业中，不允许意外断电，针对这一特点，设计一款新型智能抗电压跌落控制模块，具有交流供电模式和控制模块直流可控供电模式。当控制模块正常时，通过控制模块给交流接触器线圈供电，具有直流无声运行、抗电压跌落等功能；一旦控制模块自身发生严重故障，起动转换电路，切断控制模块，通过有触点开关直接提供交流电给交流接触器线圈，维持生产系统正常工作，同时发出报警信号，在系统正常停机的情况下更换控制模块。详细分析了该智能控制模块的工作原理，尤其对开关电源的设计及有触点开关与无触点开关构成的转换电路进行分析，并进行仿真与实验研究。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

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%。

电气部件三维建模方法探析——以交流接触器为例

介绍数字化电气设计中电气部件常用的两种三维建模方法,详细描述基于外形尺寸的三维绘制和借助扫描仪进行三维扫描建模的具体操作流程及注意事项。通过比较两种建模方法的优缺点,供设计者在实践中选择合适的建模方法,提高设计效率和准确性。

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。

交流接触器耐受不规则暂降的微变等效分析方法

交流接触器电压暂降耐受性评估的现有方法是基于矩形暂降,对于不规则暂降易产生过度评估问题。提出一种适应不规则电压暂降波形的交流接触器耐受性评估方法。基于交流接触器的动作机理推导了电磁能、弹性势能和铁心动能三者的微变关系,建立了交流接触器的微变等效模型;将不规则电压暂降波形用阶跃信号序列的时域叠加形式表征,代入接触器微变等效模型,迭代计算各阶跃响应在微变时间域的叠加效应,从而建立了交流接触器在不规则暂降下的动作行为,得出交流接触器对不规则电压暂降的耐受性评判方法。对交流接触器在不规则暂降下的耐受性进行了仿真和试验,能够判断交流接触器的工作状态,有效避免了不规则暂降的过度评估。

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。

基于矢量拟合法的交流接触器EMI高频模型

随着交流接触器的智能化,越来越多的交流接触器控制系统采用了电力电子器件。但开关器件的引入会产生大量的电磁干扰,影响控制系统的工作稳定性。交流接触器作为控制系统中电磁干扰流经的重要路径,需要对其高频电路模型进行精确建模。针对不易建立高精度、宽频带的交流接触器电磁干扰(EMI)高频模型问题,提出了一种基于矢量拟合法的交流接触器EMI高频模型和建模方法。首先将交流接触器的阻抗表示成网络函数形式。然后使用矢量网络分析仪测取线圈出线端口的阻抗特性数据,对测得的数据进行矢量拟合,求出极点和留数。之后根据网络函数与电路参数的关系,对拟合出的极点和留数进行电路等效,并在电路仿真软件中搭建交流接触器高频电路模型并进行仿真。仿真实验结果表明该高频电路模型在150 kHz~30 MHz频段范围内有较高的精度。最后将交流接触器EMI高频模型代入交流接触器控制系统EMI模型中进行时域仿真。仿真实验结果显示在150 kHz~30 MHz频率范围内,建立的接触器EMI高频模型可用于接触器控制系统的传导电磁干扰分析。

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。

航空变频交流真空灭弧室的设计研究

随着航空电气负载的增长,传统恒压恒频电源已难以满足需求,变频电源正成为现代飞机电气系统的发展方向。变频条件下真空灭弧技术面临三方面的挑战:一是开断难度的增加,二是通流能力下降,三是小体积、轻量化的设计限制。通过两个关键技术:小体积下的开断能力提升技术,轻量化结构下的通流能力设计方法,提出适应航空变频条件的变频灭弧室设计方案。分析变频条件下影响电流开断能力的触头因素,设计灭弧室小体积触头结构。提出一体式外置主屏蔽罩结构方案,为增加触头直径提升开断能力提供保障。提出趋肤效应下的导体结构轻量化方法,采用外置屏蔽罩增加散热能力,研制出了航空变频交流真空灭弧室。基于设计的三相接触器样机搭建了符合航空变频条件的实验环境,对灭弧室的开断能力、绝缘性能与温升情况进行了实验研究。结果表明:设计的灭弧室能够在360~800 Hz频率范围内有效开断过载电流1.68 kA,样机成功开断50次三相过载电流1.1 kA。开断前后三相主回路接触压降稳定,最高仅为83.49 mV,所有接触压降均低于设计值100 mV。整机重量仅为975 g,满足设计要求的同时具备更高开断能力。研究为航空变频电源系统的发展提供了实验数据支持,对推进航空电器领域真空开断技术应用具有重要意义。

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。

防晃电装置电路的优化

对防晃电装置电路进行了优化,减少了因误操作等原因造成的风险,进一步保障电力系统稳定。

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。

交流接触器耐受特性及抗晃电装置响应特性实验研究

当前石化企业的电压暂降问题十分突出,在分析交流接触器及抗晃电装置工作原理的基础上,通过搭建电压暂降实验平台,开展了交流接触器电压暂降耐受特性实验,提出了临界耐受曲线的概念,根据抗晃电装置电压暂降响应特性实验,将临界耐受曲线进一步划分为不完全响应区域和完全响应区域,从机理角度揭示了交流接触器耐受特性及抗晃电装置响应特性的配合关系,并从3个方面进一步提出了电压暂降治理的设备选型建议,为提升石化企业电压暂降治理水平提供了科学依据。

交流接触器同步过零分断控制策略的研究与分析

针对交流接触器在控制方面存在的由动作机构分散性和外界环境不确定性导致的较难真正实现无弹跳闭合和无弧分断的问题,对其同步过零分断的控制策略进行研究。针对交流接触器控制系统,在对交流零点检测方法进行研究分析的基础上,建立了三相对称负载交流零点预测模型。提出将速饱和电流互感器应用于交流过零点检测中,根据被控对象的相关参数,进行各控制模块的软硬件设计,并建立数学模型,进行仿真分析。最终验证了此设计能将影响运动时间以及运动过程中的诸多不确定因素进行弱化,使交流接触器的适应性和可靠性得到很大程度的提高。

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。

基于智能型AC-SSR的三相交流电机正反转控制及应用

在铁制网状纸篓成型的生产过程中,要求控制三相交流电动机正反转,采用交流接触器组成的控制电路,因其正反转频繁而造成交流接触器的触点很快损坏。使用交流固态继电器组成的控制电路,切换速度快,使用寿命长。尤其是采用智能型三相交流电动机正反转固态继电器组成的控制电路,接线简单,实际运行稳定可靠。