基于机构动力学特性仿真的高压断路器优化设计

基于多体动力学原理,利用多体系统仿真软件包建立了VS1型高压断路器的机构动力学模型,并通过试验测试了该型号断路器的机械特性,结果表明所建模型的输出特性跟试验结果吻合得很好,证明了模型的正确性.该模型的建立对于研究断路器的瞬态特性具有重要意义,从而为优化设计提供了良好的平台.基于所建立的模型,对断路器中的部分关键部件,如凸轮连杆机构和油缓冲器进行了优化设计.优化结果表明:对于凸轮连杆机构,若滚轮半径为12 5mm,该机构将有较好的动力传递特性;对于油缓冲器,要想得到较好的缓冲特性,阻力系数的合理范围应为0 05～0 5.     

基于机构动力学特笥仿真的高压断路器优化设计

基于多体动力学原理，利用多体系统仿真软件包建立了VS1型高压断路器的机构动力学模型，并通过试验测试了该型号断路器的机械特性，结果表明所建模型的输出特性跟试验结果吻合得很好，证明了模型的正确性。该模型的建立对于研究断路器的瞬态特性具有重要意义，从而为优化设计提供了良好的平台。基于所建立的模型，对断路器中的部分关键部件，如凸轮连杆机构和油缓冲器进行了优化设计。优化结果表明：对于凸轮连杆机构，若滚轮半径为12．5mm，该机构将有较好的动力传递特性；对于油缓冲器，要想得到较好的缓冲特性，阻力系数的合理范围应为0．05－0．5。     

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。     

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。     

真实工况下的断路器操动机构动态特性研究

为揭示真实工况下瞬间动作机构运动学和动力学规律,量化实际因素对其动态响应的影响,利用牛顿力学和拉格朗日方程建立真实条件下断路器操动机构动力学模型,研究结构弹性、铰链间隙及配合公差等实际因素对其工作特性的影响.结果表明:结构弹性会诱发机构振动,铰链间隙会使机构工作特性出现滞后,配合公差等级的升高,可缓解滞后现象;只考虑单因素作用,难以准确反映断路器工作特性变化;在综合考虑铰间间隙和结构弹性共同作用时,仿真结果与试验结果误差小于7%,相符程度较好.     

计及电动斥力效应的低压塑壳断路器机构动力学仿真

采用基于多体动力学原理的软件包ADAMS，建立了低压塑壳断路器操作机构的动力学模型，并通过实验测试了该型号断路器的机械性能．结果表明，所建模型的输出特性与实验结果吻合很好，证明了仿真模型的正确性．该模型的建立对于研究断路器的瞬态特性具有重要意义，为研究电动斥力对断路器机械特性的影响及机构的优化设计提供了良好的平台．利用霍尔姆公式和三维有限元分析软件ANSYS，计算短路开断过程的电动斥力，分析了短路情况下电动斥力对低压断路器开断过程的影响，实现了机电耦合．由于电动斥力的作用，机构短路情况下的动作时间比手动脱扣缩短了约2ms．     

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。     

永磁操动机构在中压真空断路器上的应用

介绍中压真空断路器中永磁操动机构的工作原理,分析永磁操动机构的特性,阐述了永磁操动机构在中压真空断路器上的应用。     

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     

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。     

模糊神经网络全闭环调控的永磁真空断路器动态特性分析

针对难以精确实现对永磁真空断路器合分闸过程动态特性控制,从而导致影响其机械与电气寿命的问题,提出了一种模糊神经网络全闭环智能调控方法.在分析永磁真空断路器合分闸过程硬件结构设计模型的基础上,建立了运动机构的实时位移x和输出量PWM占空比的隶属度函数与模糊控制规则.构造了1-3-1的三层BP神经网络结构,建立了合分闸过程BP神经网络数学模型,结合Matlab仿真软件训练了模糊控制规则,训练结果能较好满足系统合分闸过程精确控制要求.实验数据对比表明,相较于全导通控制策略和模糊控制策略,模糊神经网络控制策略能更有效地实现对永磁真空断路器合分闸过程的动态控制,提高了永磁真空断路器的机械与电气寿命.     

高压断路器寿命可靠性判断法

针对在非完全寿命试验条件下判别高压断路器可靠性的方法,为进一步开展相关研究提供理论依据、促进高压电器行业的发展。结合高压断路器寿命分布实例,提出了建立高压断路器寿命可靠性判别模型的基本方法,并应用极大似然函数的数学方法对其进行分析和判别。通过对断路器寿命的均值和方差进行估计,判断出高压断路器首次故障时间。所建立的可靠性判别模型、判定方法及计算结果,对研究和评价高压断路器寿命可靠性等技术参数具有一定的理论价值和实际指导意义。     

一种基于BOOST电路的高压发生器研究

研究了一种将BOOST升压电路和倍压电路相结合的改进型BOOST高压发生器.分析了电路的工作过程以及各器件对输出电压的影响,并给出具体计算公式.该电路具有体积小、外围器件简单、成本低等优点,可以作为低功率高压电源的优选电路.     

高压真空断路器智能在线监测系统研制及故障诊断

为了提高断路器运行的可靠性,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)和LabV IEW的高压真空断路器智能在线监测系统的开发新方案.该系统主要由上位机、下位机和传感器环节等三大部分组成,其中传感器和下位机构成现场监测模块,并安装于断路器本体上.下位机硬件平台以TM S320F2812DSP为核心完成对断路器机械参数、分合闸电流信号和振动信号的采集、处理与显示,同时通过CAN总线将数据送至上位机.上位机管理软件采用LabV IEW软件开发,主要完成对测量数据的存储、显示和分析处理等.测试结果表明,研制开发的高压真空断路器智能在线监测系统能够实时地反映真空断路器机械运行状态,具有人机交互友好、功能齐全和可靠性较高等特点,并且实现了在线监测系统预期的功能.     

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.     

基于操动机构配合公差的断路器灭弧性能研究

针对操动机构配合公差对高压断路器灭弧室灭弧性能的影响,建立了操动机构和灭弧室联合仿真模型.通过对比联合仿真计算结果与工程试验所得数据,验证了联合仿真模型的准确性与适用性.研究结果表明:操动机构系统的配合公差等级与配合数量对灭弧室灭弧性能影响较大,配合公差等级对灭弧室灭弧性能的影响主要体现在灭弧室关键部位气体压力变化的滞后性,滞后时间最长为0.002s;考虑不同公差配合数量时,灭弧室关键部位气体速度幅值变化较大;通过选择合适的配合等级与配合数量能够提升灭弧室灭弧性能.     

基于开路电压特性的动力电池健康状态诊断与估计

电池系统复杂的配置和严苛、不确定性的工作环境造成的电池衰退过程极为复杂.为了准确地实施电池系统的管理与控制以保证其高效、可靠和安全运行,有效的电池健康状态诊断与估计必不可少.利用容量增量分析和差分电压分析等原位电化学分析方法对电池开路电压特性变化进行分析,建立电池容量衰退与其衰退机理的量化关系,追溯到电池衰退的源头,从衰退机理角度对电池健康状态进行更真实和更准确的诊断.同时,建立基于电池开路电压曲线的容量估计模型用于电池健康状态估计,该模型不仅能捕捉电池内部不同阶段电化学反应特性,而且具有较高的精度和鲁棒性.在电池全生命周期内,该模型估计误差均小于4%.