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。

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。

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。

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。

客车供电用 AC 3 kV 真空接触器

从机车向客车供电用ＡＣ３ｋＶ电器发展可行性入手，阐述了机车用ＡＣ３ｋＶ真空接触器的结构、原理、使用维护方法，给出了设计参数，并与国外同类产品作了比较，展望了该接触器的应用前景。

AC接触器电磁场有限元分析

为更好地借助ANSYS进行AC接触器电磁场的有限元分析,利用VB及ANSYS的APDL开发界面友好的AC接触器电磁场有限元分析系统.该系统用APDL编写分析过程的命令流文件,用VB调用ANSYS计算结果文件并进行分析,用图像交互的方式显示数值结果.对双E型AC接触器的三维电磁场分析表明,该方法可降低ANSYS的使用难度,提高电磁场设计分析的效率.

AC-3条件下交流接触器电寿命试验方法的改进

在交流接触器AC-3电寿命试验中采用晶闸管做陪试品能克服传统试验方法操作频率相对低、分断大电流时灭弧困难、发热严重及吸合和释放动作速度慢的缺点,同时由于导通和截止时没有触头动作,噪声也大大改善。将PLC及晶闸管应用于AC-3电寿命试验中,结果表明,交流接触器实现了高精度控制和大电流主电路的高可靠切换,且电压、电流波形光滑无畸变,提高了试验检测精度和效率。

林肯AC-1200交流焊接电源安全隐患分析

在美国林肯AC-1200交流焊接电源的使用过程中,发现焊接电源的两个输出接触器(output contactors)在没有吸合的情况下,其工件端(work stud)和电极端(electrode stud area)出现80 V左右交流电压的安全隐患。针对该隐患,分析了林肯AC-1200交流焊接电源的工作原理,找出了导致隐患的原因,并提出了防治措施。

基于振动信号的交流接触器触头系统退化阶段划分

针对交流接触器触头系统退化过程中振动信号冗余度高且退化阶段划分准确度低的问题,提出了一种基于斯皮尔曼等级相关系数(Spearman’s rank correlation coefficient,SRCC)和C均值模糊聚类(fuzzy C-means clustering,FCM)的触头系统退化阶段划分方法。首先,通过交流接触器全寿命试验获取触头系统整个生命周期上的分合闸阶段振动信号,从中提取反应触头退化状态的时域以及频域特征;其次,利用SRCC与主成分分析(principal component analysis,PCA)进行特征选择与降维,构建性能退化指标;再次,引入无监督学习(unsupervisedlearning,UL)FCM算法作为理论依据,对触头系统退化过程进行2至5个退化阶段划分;最后选用轮廓系数(silhouette coeffcient,SC)、卡林斯基-哈拉巴斯分数(Calinski Harabasz score,CHS)和戴维森堡丁指数(Dacies Bouldin score,DBI)对聚类效果进行内部评价,并采用5种有监督分类器进行该方法准确性验证。结果显示,触头系统划分为3个退化阶段时内部评价最优,同时5种分类器对3个退化阶段识别平均准确率可达95.54%,退化阶段划分最为合理。该研究所提出的方法有效解决了信号冗余与阶段划分准确率低的问题,精确地实现交流接触器触头系统退化阶段的划分。

基于三维有限元的AC接触器的动特性工程数值仿真

以GSC3型AC接触器为例,运用"场"、"路"结合的方法求解电磁参数: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电磁吸力值,而在小气隙时考虑分磁环的作用,引用磁路的方法简化此时的电磁吸力的计算,得到了各状态下的磁系统的磁场分布图形,构造不用气隙、电流下电磁吸力的二维数据表,并最终完成整个过程的插值动特性工程数值仿真。对仿真的结果也进行了一定的分析。

基于多反馈参量的交流接触器自适应吸持控制策略

交流接触器的吸持大多通过单一控制线圈电流或电压实现,因此无法兼顾可靠吸持和节能运行的要求,该文对交流接触器不可靠吸持特性进行理论分析、建模仿真和实验测试,得到动、静铁心分离过程中线圈感应电动势的变化规律,并以此为基础,提出一种基于多反馈参量的交流接触器自适应吸持控制策略。以交流接触器正常运行中的触头电流、线圈电流以及不可靠吸持发生时线圈的感应电动势为反馈参量,通过对参量的监测并根据不同的工作状态输出相应的控制信号,使接触器即使处于较低的吸持电压下,依然具备较高的吸持稳定性。基于该策略,设计了控制模块并进行实验验证。结果表明,利用该控制策略可以有效实现接触器的节能运行与可靠吸持,减小吸持能耗并提高交流接触器的工作稳定性。

考虑制造参数的批量化真空交流接触器机械寿命预测

制造参数通过改变传动关系影响真空交流接触器内关键零件的断裂周期,使产品的机械寿命无法满足指标。该文根据多体动力学和电磁场理论建立考虑制造参数的真空交流接触器虚拟样机,使用Gerber模型计算零件的断裂周期。以实际测量获得的产品制造参数作为输入,将虚拟样机计算的断裂周期作为输出训练鲸鱼算法优化过的神经网络。使用蒙特卡洛法从制造参数的分布中抽取虚拟样本,通过神经网络对样本中零件的断裂周期进行预测。选择真空交流接触器作为研究对象验证该方法的有效性,以转臂与转臂套筒间的间隙作为制造参数预测批次产品中转臂的断裂周期分布,并通过机械寿命实验对预测结果的准确性进行验证。