适用于直流断路器的大电流快速开关分闸特性

快速开关分闸稳定性是影响直流断路器开断性能的关键要素。文中对大电流快速开关的双弹簧永磁操动和电磁斥力双动机构的分闸过程,用有限元方法进行电磁、热和位移等多物理场耦合计算,分析了永磁操动机构驱动线圈是否有必要投入以及不同驱动线圈电流对双动机构分闸特性的影响。结果表明:在永磁操动机构驱动线圈投入的情况下,可提前将永磁吸力抵消,进而避免电磁斥力因做功时间较短而引起分闸回弹现象;由于分闸初期电磁斥力非常大,永磁操动机构驱动线圈的投入对分闸初期的速度影响较小;在电磁斥力消失后,永磁操动机构驱动线圈电流在一定范围内越大,到达额定开距的速度越大,为避免其造成分闸反弹,应合理选择驱动线圈电流值。将仿真结果与实际样机分闸特性曲线进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真方法的正确性。

永磁调速器的涡流场分析与性能计算

设计了一种单组结构的永磁调速器,通过对其进行静态磁场分析,得到了静态时导体环中磁通沿周向、径向及轴向的分布。然后建立了三维运动涡流场的有限元模型,理解了设备运行时涡流场的分布并对涡流进行了参数化分析。在此基础上分析了磁场间的耦合力分布,解决了轴向力失衡问题。通过实验测试,得到的实验特征参数关系曲线与有限元特征参数关系曲线相吻合,表明了所设计的永磁调速器有效、可行。

涡流对断路器方形永磁机构特性的影响

由于高压断路器永磁机构工作时间短、动作速度快,工作时会在动静铁芯中产生涡流,为了分析其对机构特性的影响,采用耦合法对永磁机构的瞬态磁场进行分析,并研究了电压激励下的瞬态磁场,推导出考虑涡流影响的非线性瞬态磁场数学模型.运用有限元分析软件Ansoft对方形永磁机构进行仿真,分析涡流对其特性的影响,并对其损耗进行计算分析.分析结果表明,由于涡流的影响使永磁机构的动作时间增长,在永磁机构动作过程中,动铁芯的涡流损耗很大.

套筒式永磁涡流调速器转矩与调速特性分析

为了研究套筒式涡流调速器在不同啮合面积和不同设计参数影响下的电磁场变化规律和调速特性,以自行研制的套筒式永磁涡流调速器为研究对象,分析其结构和原理,推导出电磁转矩数学表达式,再采用有限元法对调速器三维瞬态场进行仿真分析,获得不同啮合面积下的铜转子和轭铁筒厚度以及转速差对输出转矩的影响规律,揭示其在不同啮合面积下的调速特性,最后搭建实验平台进行实验验证,结果表明,相同啮合面积下,输出转矩随铜转子厚度和转差的增大而增大,增大到峰值后减小,啮合面积为100%时,选择2 mm厚度的轭铁筒可提升45%输出转矩,调速时输出转速及转矩随啮合面积减小呈非线性减小,其结论可以为套筒式涡流调速器的进一步优化设计提供了参考。

永磁调速器的涡流场分析

永磁调速器是一种新型的可调速节能设备,安装在电机和负载之间,采用电磁耦合原理,通过调节耦合面积控制转速。先结合电磁场的相关理论,建立瞬态涡流场的数学模型。然后,对永磁调速器进行静态磁场分析,得到静态时铜转子中的磁通分布与磁感应强度。最后,通过运动涡流场的有限元仿真,分析涡流场的形成机理与部分影响涡流场的因素,为永磁调速器的承载能力提供理论依据。

矿用永磁耦合器涡流损耗及温度场分析

对永磁耦合器涡流损耗功率进行了分析,根据电磁感应及能量守恒定律得到涡流损耗与其影响因素的关系,通过有限元仿真分析了稳定运行及过载状态下永磁耦合器的温升情况。结果表明,在相同负载的条件下,气隙厚度增加、导体盘电阻率增大、铜盘厚度减小都会导致涡流损耗增加;对于40 kW矿用永磁耦合器,使用自然风冷方式可以满足300 N·m以内负载的散热要求;过载情况下,永磁耦合器的永磁体会在45 s内达到居里温度并造成永久损坏,应及时关闭电机。