高压断路器操动机构动力学特性联合仿真研究

基于联合仿真方法,建立了包含传动机构动力学模型与液压系统仿真模型的高压断路器操动机构联合仿真模型.以液压操动高压断路器为研究对象,搭建工程实验测试平台,并测量了液压操动断路器在分合闸操动下动触头及液压推杆的位移特性,通过与工程实验数据的对比,验证了联合仿真模型的准确性与适用性.基于所建立的联合仿真模型,分析了液压系统不同初始油压下的断路器操动机构的动力学特性.研究结果表明:当液压系统油压为44～49 MPa时,能够优化断路器操动时间和传动机构运动的平稳性.     

高压真空断路器弹簧操动机构的设计

针对 1 1 0 k V高压真空断路器弹簧操动机构总体方案设计的问题 ,阐述了分、合闸弹簧参数的确定方法 .通过理论分析和比较 ,探讨了分闸弹簧及其放置位置和合闸弹簧参数对操动机构总体方案的影响 .结果表明 :在满足机构所要求的分闸特性的前提下 ,分闸弹簧宜放置在操动机构运动链的中间行程较大之处 ,放置方位应使弹簧力的作用方向与力作用点的速度方向在分闸的整个过程中都趋于一致 .合闸弹簧则要按输出力特性曲线来设计其参数 ,且相应确定操动机构的数目 .对 1 1 0 k V真空断路器 ,采用三相双断口的操动机构设计较为适宜     

环网柜真空断路器弹簧操动机构的优化

针对真空断路器在增加触头弹簧压力时弹簧操动机构不能可靠分合的问题,在不改变储能弹簧和分闸弹簧能量的前提下,对环网柜用真空断路器弹簧操动机构凸轮轮廓、传动拐臂尺寸和角度、连板尺寸进行优化,建立优化后弹簧操动机构的数学模型,分别进行MATLAB和ADAMS仿真。MATLAB仿真结果表明,机构的出力特性与断路器的负载特性能够实现良好匹配,优化后触头弹簧压力为2 327 N,较优化前效率提高132%。动力学仿真显示,优化后的触头弹簧压力提高为2 286 N。试验表明,装配2 100 N触头弹簧压力时机构能可靠分合,合闸速度减小到065 m·s-1,合闸弹跳减小,验证了优化方案的有效性和可靠性。     

考虑运动副间隙的弹簧操动机构混沌特性研究

研究运动副间隙对弹簧操动机构非线性特性的影响,采用连续接触模型和拉格朗日方程建立了含多间隙的高压断路器弹簧操动机构非线性动力学方程.通过4阶龙格-库塔法对该动力学方程进行数值求解,数值计算结果与操动试验符合良好.最后通过庞加莱(Poincaré)映射研究该弹簧操动机构在不同间隙值及运动副数目下的运动混沌现象.结果表明:运动副间隙值小于0.15mm,操动机构周期运动,且间隙副数的增加不会改变机构运动的周期性;随着间隙值和间隙副数量的进一步增加,系统的非线性特征增强,运动易进入拟周期和混沌状态.     

考虑间隙的弹塑性断路器弹簧操动机构动力学特性研究

基于碰撞理论及Johnson-Cook模型,建立了含间隙某型高压断路器弹簧操动机构有限元弹塑性动力学模型,研究了机械系统中分、合闸过程大功率脉冲诱发的复杂宽带非线性动力学特性,探讨了销轴及轴套挤压变形及失效破坏的产生机理,同时采用动力显示积分法、通过试验测试及能量平衡理论验证了模型的准确性。研究表明:间隙会导致销轴和轴套发生接触碰撞,弹塑性会导致碰撞过程中弹簧操动机构的构件发生挤压变形,运动副间隙和构件弹塑性共同分配操动机构输入能量,需综合考虑才能得到较真实的机构动力学响应;适当增加间隙会将弹簧操动机构瞬间的部分驱动能量转换成铰接处接触碰撞的能量,由此降低了构件的弹性变形,缓冲了机构冲击振动。该结果可为机械操动机构研究提供参考。     

高压断路器电机操动机构技术的研究

为了提高高压断路器的工作可靠性,实现运动过程全程可控,研究了一种利用永磁同步电机驱动高压断路器的操动机构。介绍了永磁同步电机的控制方法,使用MAT-LAB/Simulink创建了电机控制系统的仿真模型。同时使用一台断路器试验样机、一台永磁同步电机及以数字信号处理器(TMS320F2812DSP)为核心的电机控制电路建立起电机操动机构的硬件试验装置。在DSP控制器中实现了永磁同步电机的矢量控制算法,构成了电机的全数字位置伺服控制系统。通过对电机进行位置伺服控制,实现了对断路器行程的全程控制。系统仿真结果及试验结果表明,由电机操动机构驱动高压断路器,可实现对断路器行程特性的控制,满足高压断路器合分闸智能操作的要求。     

高压断路器电磁铁动作特性的实验研究

针对关于高压断路器电磁铁动作特性研究较少的现状,为深入了解电磁铁运动过程,得到其运动特性相关参数,为状态监测提供依据,对一弹簧操动机构的12 kV真空断路器进行实验和分析。主要基于振动信号,并结合合闸线圈电流,从振动时间、频谱特性和小波包分解能量分布来分析断路器的电磁铁动特性;并模拟铁心卡涩故障,对比正常和故障两种状态,找出相应的特征量。研究结果表明,振动信号反映断路器脱扣过程的运行特性,通过振动信号的分析,可以诊断出电磁铁的状态,能提高现有的高压断路器状态监测系统的水平。     

电气化铁路真空断路器永磁操动机构的特性分析

研究真空断路器永磁操动机构的特性对于提高电气化铁路的可靠性有着重大意义。以单稳态永磁机构为对象,通过Ansoft Maxwell12.1软件建立模型,使用有限元法计算分析了其分、合闸特性,调整各个参数,得到了静态磁场分布以及位移、电流、速度等随时间变化的仿真曲线,并进行了验证,证明了该永磁机构仿真的准确性和可靠性。     

真空断路器弹簧操动机构中凸轮机构的优化设计

改善真空断路器操动机构的传动运动特性 ,减小真空断路器的操作输出功 ,对提高真空断路器的操作使用性能及寿命都具有直接的影响 利用凸轮机构的多项式运动规律的特点 ,以凸轮多项式运动规律的多项式系数为优化变量 ,以断路器操动机构最小的输出功为目标函数 ,考虑操动机构合分闸时凸轮机构传动压力角的情况 ,建立了弹簧操动机构中凸轮机构的优化数学模型 ,并利用MATLAB语言的优化工具箱方便地实现了优化过程 ,得到了较理想的优化设计结果     

断路器弹簧操动机构的等减速阶梯型缓冲器设计

针对断路器弹簧操动机构中被缓冲对象复杂、难以最小化系统机械冲击的问题,提出一种规划动触头运动求解缓冲器结构参数的方法,对侧切式阶梯型缓冲器的活塞进行设计。以某CT-IV型弹簧操动机构为例,建立缓冲器作用时操动机构的等效动力学模型,设计动触头的等减速运动规律,结合运动学分析,计算缓冲器应当提供的理想缓冲力。为保证实际缓冲力与理想缓冲力接近,根据缓冲器的缓冲动态特性,将缓冲器活塞铣面长度的设计问题转换为最大铣面间距及最小铣面长度的取值问题,根据中间位移的缓冲力与理想缓冲力相等求解每级铣面的间距。采用ADAMS与MATLAB联合仿真搭建的弹簧操动机构虚拟样机模型对设计结果进行验证,结果表明:与在运缓冲器相比,设计缓冲器断路器分闸特性曲线中的缓冲时间增加了0.005 s,缓冲末速度减小了63%,分闸特性曲线更加平缓,且未出现动触头在开断区间内停止的现象,符合实际要求。     

SF6断路器弹簧操动机构故障分析及处理方法

断路器进行合闸、分闸、重合闸操作,并保持在合、分闸状态,这些功能是由操动机构来完成的,因此,操动机构是决定断路器性能的关键部件之一。断路器的工作可靠性在很大程度上依赖于操动机构的动作可靠性。为改变过去那种＂重本体,轻机构＂的传统观念,厂家及研究单位,没有放松对操动机构的研究和改进,从动作原理、结构部件、制造工艺都采用了新技术、新工艺、新方法,以减少操动机构的维护和检修,提高可靠性。     

真空断路器触头合闸弹跳特性的研究

通过对真空断路器动触头在合闸弹跳运动过程中的受力分析 ,建立了触头合闸弹跳运动时的动力学模型 ,得到断路器动触头在合闸时弹跳时间的有关计算公式 ,分析了动触头在合闸过程弹跳运动的主要影响因素以及缩短触头弹跳时间的方法 ,并利用分析结果对VG1型真空断路器进行了计算 最后通过实验对动触头在合闸时弹跳时间进行了测试 ,测试表明其与计算结果是一致的     

百万伏断路器传动机构有限元建模与分析

针对百万伏断路器工作特性试验成本高、部分试验参数难以获取的问题,在考虑结构柔性的情况下,建立含铰间间隙的传动机构非线性动力学模型,对动触头分、合闸输出位移及速度特性进行仿真分析,探讨动触头径向位移特性及拐臂轴套挤压变形产生机理.结合试验测试动触头位移及速度特性,验证了仿真模型的准确性,为传动机构性能优化提供依据.     

增强型三线圈电磁斥力机构的运动特性分析

为进一步优化高压直流断路器的刚分速度和始动时间,改善电磁斥力机构的运动特性,本文提出增加电磁吸力作为驱动力的增强型三线圈电磁斥力机构,采用运动学、瞬态电磁场以及电路理论进行数学模型耦合分析,运用有限元分析软件建立二维模型,求解其运动特性,最后通过仿真试验进行验证。首先,本文分析了不同参数对其运动特性的影响,其次,分析了合闸线圈介入时刻对其运动特性的影响,最后,对比分析了增强型三线圈模型与双线圈模型的运动特性差异。结果表明：增加电容容值和电容电压可以缩短行程时间,提高刚分速度,且三个线圈中改变运动线圈驱动电路参数的优化效果最佳;适当增加线圈匝数和截面宽度可以增大电磁驱动力,缩短始动时间;从0时刻介入可以最大限度提高机构的运动速度;同参数条件下,三线圈模型可在2ms内完成25mm行程,对应的双线圈模型在2ms内只能完成16mm行程。     

真空断路器触头合闸弹跳特性的研究

通过对真空断路器为触头在合闸弹跳运动过程中的受力分析,建立了触头合闸弹跳运动时的动力学模型,得到断路器砂在合闸时弹跳时间的有关计算公式, 动触头在合闸过程弹跳运动的主要影响因素以及缩短触头弹跳时间的方法,并利用分析结果对ＶＧ１型真空断路器进行了计算。最后通过实验对触头在合闸弹跳时间进行了测试,测试表明其与计算结果是一致的。     

基于虚拟样机与模糊可靠性的弹簧优化方法

智能塑壳断路器操作机构的驱动弹簧是极其重要的零件,对断路器的主要性能有很大影响,为了提高断路器的分断能力和使用寿命,提出一种虚拟样机与模糊可靠性相结合的弹簧优化方法。首先利用断路器操作机构虚拟样机参数化模型,以手柄操作力为约束条件,动触头主轴平均分断角速度最大为目标函数,优化弹簧刚度系数。然后以弹簧模糊可靠度为约束条件,弹簧质量最轻为目标函数,建立弹簧的模糊可靠性优化数学模型,优化弹簧的结构参数。优化后的弹簧疲劳强度可靠度为0.999 9,质量减轻13.33%,动触头分断速度提高20.81%。符合智能断路器的高可靠度、小型化和分断能力强的要求。     

智能永磁真空断路器在配电网中的应用

真空断路器的驱动机构,经历了电磁操动机构、弹簧操动机构和永磁操动机构。永磁操作机构具有长寿命、高可靠性,免维护的特点。智能真空永磁断路器在配电网中开始逐步应用,提高了配电网的自愈功能。     

110kV微机保护与SF6断路器弹簧储能机构配合的设计探讨

110kV SF6断路器普遍采用弹簧储能机构,某些110kV微机保护重合闸与SF6断路器弹簧储能机构配合时由于采用跳闸位置继电器TWJ作为不对应启动重合闸的判据而致使某些情况下重合闸会误动或多次重合,严重影响设备和人员的安全。     

27.5kV新型分相式单稳态永磁机构

针对27.5 kV真空断路器永磁机构分合闸电流过大的问题,设计一种27.5 k V分相式单稳态永磁机构,新型永磁机构直接与灭弧室相连.利用有限元分析软件对新型单稳态永磁机构进行了静态和动态仿真分析.与传统三相一体式永磁机构相比,该机构可以实现分相操作和同步分合闸.利用Ansoft Maxwell软件对永磁机构进行仿真研究并进行样机试验,结果表明,新型机构可以有效分合闸,且有效减小了分合闸电流.     

基于双稳态永磁操作机构的智能低压真空断路器设计

分析了低压真空断路器的双稳态永磁操动机构的基础上微处理器为控制单元,研究了断路器电流三段保护的工作原理。以全波傅里叶算法为测量算法滤除复杂环境下的高次谐波干扰及恒定直流分量,得到的基波幅值与微处理器的设定值比较后发出指令控制晶闸管基极触发信号利用晶闸管来控制分合闸线圈中电流的通断。样机测试了三段电流保护性能并利用仿真工具MATLAB对测试数据进行了分析。实验表明,配电系统发生故障时,所设计的控制器能够在误差允许范围内对断路器实现有效分合闸从而提高了断路器控制的可靠性增强了配电系统的稳定性。