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%。

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。

铜蒸气对密封直流接触器氢-氮混合气体电弧特性的影响

密封直流接触器开断过程电弧烧蚀触头产生的铜蒸气对氢-氮混合气体电弧特性及开断性能具有重要作用。依据平衡态等离子体理论计算出铜蒸气不同占比的氢-氮混合气体的各项物性参数,引入铜蒸气影响,建立了基于磁流体动力学理论的氢-氮混合气体电弧模型,系统研究了铜蒸气在混合气体中占比及分布规律对燃弧特性、电弧发展演变特性等的影响规律。基于可拆卸腔体开展了实验验证,750 V/250 A密封直流接触器实验中电弧重击穿概率、熄弧时间变化等规律与理论分析结果基本相符,验证了铜蒸气对燃弧特性的影响。研究表明:随着铜蒸气在混合气体中占比提高,燃弧过程电弧温度缓慢降低,熄弧时间逐步提高,重击穿概率增大,且铜蒸气不均匀分布比均匀分布熄弧时间有所降低。研究结果为混合气体直流燃弧特性和高可靠性密封直流接触器优化设计提供理论参考。

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。

三维无极性直流接触器电弧模型

为设计直流接触器陶瓷罩尺寸,需要研究直流接触器燃弧过程中的电弧电压电流的曲线变化以及电弧运动情况。以某款DC750V/300A无极性直流接触器为载体搭建三维电弧仿真模型,首先,借助磁流体动力学(MHD)电弧瞬态数学模型以及Fluent动网格技术,对Fluent进行二次程序开发;其次,搭建三维电弧仿真模型,并计算直流接触器三维电弧运动;最后,进行了电弧实验和仿真,观察试后样机烧蚀情况。仿真与实验结果表明:仿真得到的弧压与电流曲线可以准确呈现实验曲线趋势,验证了仿真结果的准确性。同时,通过观察仿真的温度场结果,可以清晰观察到陶瓷罩内部电弧的燃烧形状。以上搭建的模型可以为无极性直流接触器产品设计以及灭弧研究提供参考。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。