不同磁场条件下直流接触器电弧开断特性的仿真研究

直流接触器是实现分断、功率切换以及故障保护等功能的关键器件。文中以某直流接触器为例,建立了直流接触器氢气电弧特性仿真的二维磁流体动力学模型,该模型综合考虑了外部负载电路、触头运动以及非均匀外部磁场等因素对接触器电弧特性的影响,仿真研究了不同磁钢厚度下密闭式直流接触器内电弧开断过程中的电流电压变化曲线以及温度场分布。研究结果表明,在不同磁钢厚度的非均匀磁场作用下,450 V/400 A、充气压力为4 atm(1 atm=101 kPa)的直流接触器内部电弧的燃弧时间有所不同,并且随着磁钢厚度增大,磁场强度变强,燃弧时间缩短,磁钢厚度为5.5 mm时的燃弧时间最短。

并联双线圈式直流接触器电磁机构合闸动作特性

直流接触器是新能源系统以及电动汽车中配置最为广泛的开关电器之一。而直流接触器的动态特性是衡量直流接触器性能的重要指标之一。文中以并联双线圈式直流接触器为研究对象,建立了直流接触器电磁机构的动力学模型,利用基于Adams与Maxwell软件的联合仿真研究方法对直流接触器的电磁机构进行合闸过程的仿真分析,研究结果表明,机构合闸动作的仿真合闸时间与试验合闸时间相吻合,验证了该仿真方法的正确性。同时研究了弹簧参数和线圈参数等因素对机构合闸运动特性的影响,发现在一定范围内弹簧预压力变化对合闸时间影响不大,线圈安匝数增大会导致合闸时间变小,线圈内阻增大会导致合闸时间变大且动触头弹跳更剧烈。文中的仿真方法与结果能为直流接触器电磁机构的改进设计与优化提供一定参考。

金属栅片作用下直流接触器电弧动态特性仿真研究

直流接触器电弧的动态特性对触头分断性能有重要影响。基于磁流体动力学(MHD)理论,建立金属栅片式电弧模型,赋予栅片鞘层假设,模拟实际工况。通过分析电弧温度、电流密度、气流场等因素,解释了电弧重燃现象,并研究了栅片不同倾斜角度对电弧重燃的影响。结果表明:电弧重燃的主要原因是熄弧后残留的高温气体产生的热电离,促进了局部放电和重击穿作用;改变栅片倾斜角度可以改变气流场和洛伦兹力作用方向,角度为20°时,重燃次数最少,燃弧时间最短。

栅片式直流接触器开断电弧过程中的重击穿现象及成因研究

为了探究直流接触器产品开断过程中电弧重击穿的物理机理,在考虑非均匀磁场分布的情况下建立磁流体动力学(MHD)模型,发现不同铜蒸气浓度下的2种电弧重击穿现象,即栅片间电弧重击穿和触头间电弧重击穿。触头间电弧重击穿会显著增加电弧燃弧时间,在实际应用中应尽量避免。电弧重击穿现象的发生与灭弧室内的气流漩涡和动静触头间的气体流速差有关。研究结果可为直流接触器灭弧室的设计提供理论指导和定量数据参考。

耦合磁吹和触头运动的直流接触器电弧特性研究

磁吹结构和运动机构特性是影响直流接触器电弧开断性能的重要因素。文中引入灭弧室中非均匀磁场分布与动触头运动特性的耦合影响,构建了电、磁、气流、温度等多场耦合的二维电弧磁流体动力学仿真模型,分析了不同磁吹结构、反力弹簧刚度系数、触头超程等参数对直流电弧特性的影响。搭建了直流接触器电弧特性实验平台,开展了对比实验验证仿真结果。研究表明:提出在静触头之间增加中间永磁体的两种新型磁吹结构,较原结构燃弧时间分别缩短20.2%与14.7%,在电极下方磁吹结构增加中间永磁体的提升效果更好;反力弹簧刚度系数的最优选择为1.0 N/mm,最佳触头超程为1.5 mm,实验与仿真结果相符,为提升陶瓷密封直流接触器分断能力的优化设计提供参考依据。

轨道交通直流牵引供电系统线路测试回路短路试验案例分析

为研究在接地短路情况下,直流电流方向对线路测试回路的影响,该文通过详细介绍轨道交通牵引供电系统线路测试功能原理,并分析广州地铁1号线西塱站线路测试回路短路试验案例与接触器正反向电流试验,结果表明线路测试回路反向电流影响接触器内部电弧,造成燃弧时间长且容易烧损接触器,并且,电弧碰撞叠加导致接触器内部两对触点短接,即1 500 V母线短路。故线路测试回路必须正确接线且需完成短路测试以确保功能正常。

直流接触器触头倒角及中心磁感应强度对电寿命的影响

密封直流接触器开断负载时,灭弧室内触头喷溅不可避免。通过分组试验的方法来验证触头倒角及中心磁感应强度对电寿命的影响。结果表明,增大触头中心磁感应强度,总开断负载的次数会增加,喷溅也会增多,从而导致介质耐电压和绝缘电阻降低;增大触头倒角,喷溅会减少,介质耐电压和绝缘电阻会提高,但总开断负载的次数会减少。

高压直流接触器磁吹系统的优化设计

在高压直流接触器的磁吹灭弧系统中,当电弧燃烧时常采用永磁体拉长电弧致其熄灭,而熄弧时间又直接影响到产品的寿命次数。研究表明永磁体磁感应强度越强,熄弧时间越短,但触点中心磁感应强度与永磁体的几何中心磁感应强度有直接关系。通过仿真优化常用磁吹灭弧系统结构形式,减小单个永磁体几何中心磁感应强度,提高磁吹灭弧系统空间磁感应强度,以提升高压直流接触器产品的生产效率及寿命次数。

高压直流接触器低温失效分析

高压直流接触器是一种自动控制元件,被广泛运用于航空航天的测、发、控系统和民用电动汽车、充电桩、光伏发电等配电系统。高压直流接触器使用环境中部分低温环境要求达到-55℃,在该温度下很多接触器会出现加电不导通的情况,本文针对这一失效模式进行了故障复现、产品拆壳分析、试验对比、理论分析,探索产品失效机理并给出解决方案,希望对相关从业人员具有借鉴意义。

大功率直流接触器在储能行业的应用

随着储能行业的发展,对电力传输和能量储存的需求不断增加,大功率直流接触器作为关键元件之一,在储能系统中扮演着重要的角色。介绍一款大功率直流接触器的结构设计与性能特点,该接触器结合了环氧和陶瓷类接触器结构特征,通过三块磁钢的排列与U型动触头结合,实现了触点无极性的同时提升了接触器的电性能和可靠性。

双E型直流接触器电磁系统动态特性仿真研究

本文以双E型直流接触器的电磁系统为研究对象,利用Flux软件建立直流接触器三维模型。通过分析不同电压下的吸力特性,研究吸力与反力的配合情况,并计算了不同励磁绕组参数和铁磁材料下吸合过程中的电流特性、位移特性和速度特性。

高次谐波电流对电动汽车用直流接触器的温升影响研究

在新能源电动汽车的应用过程中,普遍存在直流电含有高次谐波电流的现象,会影响电动汽车直流用电器的实际温升。为更全面评价电动汽车直流用电器的安全性能,文章设计一种温升测试系统。在电流值等效相同的情况下,对电动汽车用直流接触器进行两种工况(恒直流叠加高次谐波电流和恒直流)下温升对比试验,证明高次谐波电流会加剧其温升,且对最高温升部位(正极触点)影响更显著。

触头运动特性对直流接触器开断性能影响

为研究触头运动特性对直流接触器开断性能的影响,建立直流空气接触器电磁操动机构与灭弧系统联合仿真模型,对接触器操动机构进行运动—结构—电磁耦合仿真,得到操动机构动作过程中触头位移—行程曲线,并与电弧磁流体模型相耦合,仿真得到了直流空气接触器从机构运动到触头打开电弧形成、弧根运动直至熄灭的全过程。讨论了接触器操动机构参数变化对开断性能的影响,并通过电弧现象背后的物理场变化分析了开断过程中重击穿现象产生的原因。结果表明:操动机构驱动动触头进而带动电弧完成了电弧拉伸、弧根转移以及被栅片切割等重要电弧演变过程;反力弹簧和触头弹簧预压力增大有利于提高触头的分断速度,加速电弧熄灭,但分断速度过高有可能导致电弧重击穿现象发生,其根本原因是栅片入口处产生的顺时针气流漩涡;通过控制触头的分断速度和灭弧室栅片区磁场分布,实现了对重击穿现象的抑制。

直流接触器触头电弧侵蚀特性

触头开断过程中会产生电弧,从而导致触头表面被侵蚀,影响其电接触性能。由于直流供电系统不存在自然过零点,致使直流接触器触头受电弧侵蚀影响比交流接触器更加严重。为了研究电弧对触头的侵蚀作用,基于磁流体动力学理论,考虑电弧与触头之间的能量耦合,建立电弧-触头动态耦合模型,研究了电流等级和分断速度对触头电弧侵蚀特性的影响。仿真结果表明:近阳极区电弧温度高于近阴极区电弧温度;电流等级由20 A提高到30 A时,电弧温度和燃弧时间显著提高,燃弧能量增加75.93%,使得触头侵蚀更加严重;触头分断速度由0.1 m/s增加到0.2 m/s时,电压电流的变化率提高,燃弧时间和熔池体积减小,燃弧能量减少47.83%,电弧对触头的侵蚀作用降低。实验结果与仿真相吻合,验证了仿真模型的正确性。

DCS控制高压电机的改进实例

随着纸机产能的不断增大,单机设备的输入功率也在逐渐变大;10kV 高压电机的应用也越来越广泛。大家都知道,高压电机的控制不同于低压电机,真空接触器有合闸线圈和跳闸线圈。当真空接触器合闸线圈得电后,真空接触器合闸,高压电机启动;真空接触器跳闸线圈得电时,真空接触器分闸,高压电机停止。现在多数工厂都是用DCS输出两个高电平脉冲控制高压电机的启动和停止。

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。

基于柔性切换的交流接触器晃电保持方案

交流接触器广泛应用于低压配电系统。晃电会导致交流接触器触头释放,从而影响工业企业的安全生产。针对这一问题,目前主要采用晃电后接触器再启动和晃电保持两种方案。但这两种方案未考虑实际实现过程中交流接触器触头振动和冲击问题。因此,为解决抗晃电过程中接触器触头冲击问题,本文提出交流接触器柔性切换的概念,并基于柔性切换相位区间提出一种交流接触器晃电保持方案。该方案能够自适应地输出直流电压来保证不同容量的交流接触器在晃电过程中稳定吸合,同时能够避免晃电保持切换过程中接触器触头振动和冲击问题。通过实际装置实验,验证了该柔性切换方案的有效性。

高压直流接触器旋转灭弧分断技术研究

结合汽车电动化给各行各业带来新机遇的大背景,阐述新能源应用领域新型高压直流接触器灭弧方案。为提高直流接触器的灭弧能力以适配逐渐升高的电压等级,研制了一种基于旋转灭弧的原理样机。结合建模仿真与实际工况,验证产品的电气性能与极限分断能力,并给出了试验波形。结果表明旋转灭弧技术路线利用空气介质可以提高性能指标。

船用接触器与熔断器的协调配合能力研究

接触器与短路保护电器(SCPD)的协调配合能力是开关电器的重要性能参数。本文首先计算得到直流熔断器的截流值Ic和全分断时间tt两个重要参数。基于上述参数,确定了直流接触器的触头结构及触头弹簧的力值,然后基于虚功原理采用ANSYSMAXWELL软件计算并提取每片动触头所受的回路电动力;基于数学离散方法采用MATLAB软件编程,求解出动触头的霍尔姆(Holm)力,然后通过合力的计算证明接触器动触头不会被斥开。同时,结合触头的温升仿真分析结果,论证了直流接触器与直流熔断器具备协调配合能力。本文最终通过样机的实际试验,证明了设计方案合理及仿真计算准确。

某型直流接触器触头固定螺钉断裂故障分析

针对某型直流接触器触头固定螺钉断裂、触头松脱故障,从触头的安装结构、电流的流向等方面进行分析,根据故障分析结果,对故障进行了模拟验证。