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。

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。

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。

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。

高压直流接触器驱动线圈泄放回路浅析

文章介绍高压直流接触器在动力电池PACK中的应用特性,分析高压直流接触器驱动线圈泄放回路的工作原理。针对其应用特性改进线圈泄放回路设计,从而延长接触器的电气寿命,提高整车电气安全。

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。

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。

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。

不同灭弧介质下直流燃弧特性实验研究

为探究H_(2)、N_(2)和不同混合比例的H_(2)-N_(2)混合介质的燃弧特性,搭建了可视化电弧实验平台。设计了“圆台平板”碳触头结构稳定电弧,利用高速摄影仪拍摄电弧形态及电压、电流探头采集电弧电气量,测试不同介质的电弧特性,分析气体电弧的电弧电压组成及近极压降的提取,比较多组混合气体下电场强度。实验表明H_(2)-N_(2)混合气体的弧压随着H_(2)含量增加而上升,可为直流接触器气体介质的选择提供参考。

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。

CRH380B系列动车组西门子直流接触器的研究

青岛动车段配属的CRH380B系列动车组在运行过程中常发接触器故障,影响到列车各关键系统的安全稳定性。以西门子3RT1直流接触器为研究原型,分析了接触器“断续燃弧”产生的原因,详细介绍了接触器的开关控制电路工作原理,总结出接触器在实际运用过程中的故障易发点。最后,结合动车组实际运用中发生的两起典型行车故障案例,给出动车组接触器故障检查和处置的流程,针对具有普遍性的故障开展专项普查整治,消除故障隐患。

动态电阻测量法用于评估SF_(6)断路器灭弧室状况的探讨

介绍了一种不用打开灭弧室就可以评估断路器灭弧室状况的方法———动态电阻测量法 ,用此法很容易判断弧触头的烧损数值 .根据弧触头的烧损数值 。

基于滑动窗口法的智能开关动作时间动态预测

电气设备投切过程中开关触头间会拉弧,导致触点碳化,也给电网带来一定冲击并影响电气负载的使用寿命。在交流过零点实现电气开关的合闸与分断,是克服传统电气开关存在合闸时对负载的电压冲击,分断时接触器被电弧烧灼的最佳手段,其技术的关键是保证电气开关过零点动作时间的精准性。该文在充分研究交流过零点检测和开关动作规律的基础上,介绍了电气开关交流过零点智能开关技术,提出基于滑动窗口法的开关精密动作时间动态检测算法。实验证明,该方法能可靠保证开关精准过零点合闸和分断,是智能机械开关交流过零点动态检测的理想解决方法。

用小电流晶闸管使接触器实现无弧运行

本文提出用小电流晶闸管与接触器组成组合开关。在接通和关断电路时无电弧，接触器可省去灭弧罩，结构简化。且可用于易燃易爆场合。晶闸管毋须电子触发线路，线路简单，成本低。

基于触头电弧侵蚀的交流接触器电寿命分布特征研究

电寿命是交流接触器的重要性能指标之一,受各种因素的影响,其中电弧电流对触头的侵蚀是最主要因素。该文首先提出将电弧电流作为交流接触器触头系统侵蚀的参量,建立了基于起弧相角的触头磨损数学模型;然后基于损伤累积效应建立了交流接触器电寿命分布特征的数学模型,分析了负荷连接方式对其电寿命分布的影响;最后基于Monte Carlo方法建立了交流接触器电寿命模拟试验模型,并对交流接触器在不同工作状态下的电寿命进行了仿真,得到电寿命分布特征,并与可靠性研究领域公认的耗损型产品的寿命服从威布尔分布结论一致。仿真结果表明,文中提出的交流接触器电寿命分布特征的数学模型可以很好地解释实际使用中电寿命呈现出的分散性,对其可靠性的提高具有重要意义。

用接触器和晶闸管组成的混合开关切换三相电容器

对三相无功补偿电容的切换，本文提出用小电流晶闸管和普通接触器组成无弧接触器，用简单的触发电路使接通时无冲击电流，分断时无电弧。

基于Wiener过程的交流接触器剩余电寿命预测

在电负荷应力作用下交流接触器的电性能发生退化,其性能退化参数包含着与剩余电寿命相关的信息。该文提出将电弧侵蚀量作为描述交流接触器电性能退化的特征参数,并通过分段累积电弧侵蚀量的方法构造出服从正态分布的新变量,使其满足Wiener过程要求。建立基于Wiener过程的交流接触器性能退化模型,确定交流接触器剩余电寿命分布函数,并提出剩余电寿命的预测方法和预测模型参数的估计方法。在使用类别AC4的试验条件下进行交流接触器电寿命试验,由试验数据确定预测模型参数,并进行其剩余电寿命预测的试验验证。结果表明该文提出的方法可以用于AC4试验条件下交流接触器剩余电寿命的预测,预测误差在工程应用的可接受范围内。

基于实时服役参数的交流接触器电寿命最大化控制策略

交流接触器分断过程中的电弧侵蚀是造成其失效的主要原因,因此通过控制电弧对触头的侵蚀,可以提升交流接触器的使用寿命。该文分析了起弧相角对触头电弧侵蚀的影响,对随机起弧相角、固定起弧相角、三相均匀磨损三种控制方式下的交流接触器电寿命进行研究;分析由于交流接触器释放时间的不确定性引起的起弧相角的随机性,利用软件仿真分析起弧相角具有随机性情况下交流接触器电寿命的变化趋势和特征,提出以起弧相角标准差为参量的最佳释放时刻的控制方法,并提出根据实时服役参数进行交流接触器电寿命最大化控制;通过实验测试获得起弧相角的均值和标准差,并在固定相角控制、随机相角控制、电寿命最大化控制方式下进行对比实验,证明了在电寿命最大化控制方式下各相触头的电弧侵蚀量均匀且侵蚀率最小,可以显著提升交流接触器的电寿命。

智能交流接触器零电流分断控制技术

本文通过对三相系统的电流波形分析 ,提出实现智能交流接触器三相触头的零电流分断控制方案。通过改变接触器触头系统的结构 ,使三相触头系统具有不同的开距。通过实验 ,找出首开相的最佳分断控制区域。实现了传统交流接触器无法实现的零电流分断控制技术。从而大大提高了接触器的电寿命 ,提高了接触器的操作频率。通过在接触器中对此技术的深入研究 ,可进一步扩大到其他开关电器中 ,是一种有着广阔前景的新技术。