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     

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.     

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。     

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。     

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.     

220kV断路器操动机构性能及检修

操动机构作为断路器的重要组成部分,了解不同类型操动机构的性能特点及检修方法可有效保障断路器的正常运行。该文首先介绍不同操动机构类型的特点,再提出操动机构常规检修要点和重点检修要点。当前多数200kV等级的断路器配备的操动机构可分为弹簧操动机构、液压操动机构和气动机构三种。文章就针对以上三类220k V断路器的操动机构性能及检修策略谈谈自己的看法。     

浅析一起500kV断路器CYA4液压弹簧操动机构储能故障

一起500kV断路器运行中液压弹簧操动机构突然失能原因分析     

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。     

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     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

弹簧操动机构缓冲器仿真模型及缓冲性能改进

根据高压电器中弹簧操动机构缓冲器的工作原理,建立了缓冲器仿真模型,介绍了缓冲器仿真的方法和步骤。针对产品生产试验中出现的缓冲问题,提出了缓冲器缸体阻尼孔结构的修改方案,对比分析了缸体修改前后的特性曲线,并对新缸体进行了试验跟踪。结果显示,通过修改缓冲器缸体阻尼孔结构,提高了缓冲器的缓冲性能。     

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。     

小提琴共鸣箱振动特性的有限元仿真与实验研究

小提琴共鸣箱作为小提琴发声系统最为核心的部分,其振动状态对小提琴的声学特性起着重要作用.首先对提琴共鸣箱系统进行受力分析并建立其精确模型,然后通过有限元仿真,分析了不同结构参数的小提琴共鸣箱的振动模态及频率响应,并将其与文献中的实验结果进行比较.仿真结果表明,小提琴共鸣箱面板和背板的一些参数,如琴板厚薄、拱高、拱形变化、低音梁和音柱状况及接触刚度等,对共鸣箱振动特征影响大.最后设计了基于加速度传感器的振动测量系统和采用滑弦激励方法,对小提琴共鸣箱的振动特性和频率响应等进行了实验,其结果符合共鸣箱振动有限元仿真和数值分析的结论.该研究为提琴制作者通过琴板几何形状和音柱等调整,改善小提琴共鸣箱振动特性提供了理论参考.     

高压断路器合(分)闸线圈电流在线监测系统的研制

针对目前高压断路器在线监测系统的研究现状与不足,为及时发现运行中的高压断路器故障,提高运行可靠性,提出了一种基于DSP的高压断路器合(分)闸线圈电流在线监测系统的设计方案.该方案以TMS320C28346为系统控制核心,利用AD7606实时采集断路器合(分)闸线圈电流信号,采用包络均值法去除波形中的噪声和干扰,提取线圈电流波形中的关键时间点和电流最大值,计算合(分)闸时间,根据电流最大值与合(分)闸时间是否在正常范围内进行故障判断,并将电流最大值、合(分)闸时间、日期和运行状态显示在LCD上.实验结果证明,该方案可实现断路器合(分)闸线圈电流的实时监测,可及时发现故障,具有实时性能好、精度高等优点,合闸线圈电流最大值误差在1.29%,合闸时间误差在0.26%;分闸线圈电流最大值误差在1.61%,分闸时间误差在0.7%.