五连杆弹簧操动机构的凸轮优化设计方法

目前中国弹簧操动机构的凸轮优化设计都是针对四连杆机构,对五连杆机构的凸轮优化设计研究较少,目前五连杆机构的凸轮设计还是依靠经验,无法使输出力特性与负载特性合理匹配,导致五连杆机构存在合闸速度大、合闸不可靠的问题。文中根据能量守恒定律提出了一种五连杆弹簧操动机构的凸轮优化设计方法。该方法根据合闸过程中不同位移点的阻力矩,通过设置凸轮轮廓线上对应点动力矩的裕度,使输出力特性根据负载特性的变化进行合理匹配,以获得理想的合闸速度,提高合闸可靠性。试验验证表明,该方法优化后的凸轮即使在合闸弹簧衰减20%能量后,依然能够合上,有效解决了五连杆弹簧操动机构依靠经验设计时合闸速度大、合闸不可靠的问题,并已在工程实际中得到广泛应用。     

断路器弹簧操动机构分/合闸弹簧的状态诊断

为保证断路器弹簧操动机构的安全可靠运行,本文提出一种针对弹簧操动机构分/合闸弹簧的状态诊断方法.通过分析弹簧在断路器储能过程和分/合闸动作过程中的动作特性,提取储能过程中电机有效输出功和分/合闸过程中的动作速度作为诊断弹簧性能的特征参数,分析阐述基于对特征参数判断的分/合闸弹簧状态诊断流程,设计分/合闸弹簧状态诊断系统,并结合CT20弹簧操动机构对该方法进行验证.通过对新旧分/合闸弹簧进行对比实验,证明所提出的分/合闸弹簧状态诊断方法简单、准确,具有良好的诊断效果.     

ZN63型断路器操动机构合闸弹簧应力松弛仿真分析与诊断

文中通过在动力学仿真软件中建立断路器运动仿真模型,设置不同程度的合闸弹簧应力松弛故障,分析了合闸弹簧应力松弛对断路器操动机构运动特性的影响;采集了断路器操动机构合闸弹簧在正常及应力松弛故障下的振动信号,提出一套基于小波包敏感频段能量法的断路器合闸弹簧应力松弛故障的诊断方法。试验表明,该方法能够有效地区分弹簧是否发生应力松弛故障。     

真空断路器机构的设计计算方法探讨

对真空断路器弹簧操作机构的机械特性计算进行研究,探索出弹簧机构在无故障情况下的分、合闸速度特性曲线。计算结果与实际测试的曲线较一致,为深入研究弹簧操作机构提供了一种方法。     

分合闸弹簧参数对高压断路器机械特性影响研究

通过仿真软件建立某高压断路器虚拟样机,进行动力学仿真计算,根据计算结果分析了分合闸弹簧参数与高压断路器机械特性的影响并得出结论,该结论可以为弹簧操动机构分、合闸弹簧设计提供参考,为弹簧操动机构与断路器本体的匹配性研究奠定基础,同时对高压断路器机械特性调试也具有一定意义。     

基于永磁机构的剩余电流重合闸断路器设计

永磁驱动机构运动部件少、可靠性高,用于剩余电流重合闸断路器是一种创新的探索.介绍了基于永磁机构的剩余电流重合闸断路器工作原理、结构、永磁机构类型及驱动方式的选择,采用MaxweⅡ软件进行合闸机械特性、分闸机械特性的仿真优化,调整分闸弹簧、触头弹簧,使该产品的触头压力、分断速度达到一个优良的组合.经试验验证,设计的重合闸...     

真空断路器弹簧操动机构中连杆机构的容差优化

在对弹簧操动机构运动学、动力学分析的基础上,以真空断路器的分断、合闸速度特性等技术指标为约束条件,以弹簧操动机构的杆件尺寸及其容差为变量,以相对容差大、成本低为目标,将离散随机方向搜索与复合型算法相结合对系统实施了容差优化。同时给出了能够满足弹簧操动机构分、合闸特性的杆件尺寸及最大容差,为真空断路器弹簧操动机构的设计提供一种新的优化设计方法。     

断路器机械特性仿真分析

正在产品样机研发前期,对产品进行仿真计算,可提前了解产品性能,为后续改进及试验提供指导。建立了弹簧操动机构与断路器动力学仿真分析模型,研究了分合闸弹簧性能对断路器机械特性的影响以及分闸缓冲器阻尼对断路器分闸特性的影响,通过合理选取分合闸弹簧参数及阻尼系数,最终得到了满足要求的断路器机械特性曲线,验证了弹簧操动机构与断路器匹配的可行性。     

真空断路器弹簧操动机构中凸轮机构的优化设计

1引言近年来对高压断路器设备故障分布的统计显示,操动机构故障所占比例最大。弹簧操动机构是真空断路器中应用最广泛的一种操动机构,具有操作电源容量小,可采用交、直流两种电源,成本低等优点。与其他类型操动机构相比,弹簧操动机构的结构比较复杂,对零部件加工精度要求较高。弹簧操动机构是以弹簧作为动力元件对开关进行分闸和合闸操作的操动机构,由于弹簧的动力释放存在一定的局限,因此必须通过传动机构进行改善。弹簧操动机构一般使用凸轮—连杆机构作为合闸传动机构,通过弹簧输出力特性和开关负载特性的合理匹配,获得理想的合闸速度,减小机构的操作功,缓解各构件所受的冲击,提高使用寿命。在凸轮—连杆机构中,连杆结构起传递运动的作用,而凸轮机构决定了输出力特性的改变。凸轮机构运动规律的变化对输出力特性与合闸速度影响很大,能否得到与负载特性配合较好的输出力特性,关键在于凸轮轮廓线的设计。以往的凸轮设计大多依靠经验,参照同类产品中已有的凸轮轮廓线,找出运动规律,并通过试验检验其是否满足设计要求。上述方法的整个设计过程是被动的,一般只能保证开关行程的要求,而输出力和运动特性要通过多次试验方能确定,因此设计周期长、成本高。随着计算机辅助设计的发展和...     

真空断路器弹簧操动机构的优化

真空断路器触头弹簧压力增大会导致断路器无法可靠合闸,四连杆结构在一定程度上会影响机构的出力特性和机械效益,进而影响断路器合闸的可靠与稳定。文中分析了真空断路器的动作原理,建立弹簧操动机构的数学模型;对机构中的凸轮轮廓、传动拐臂的角度和尺寸、连板与合闸滚子的尺寸参数进行优化,建立弹簧操动机构的仿真模型。动力学仿真表明,优化后的触头弹簧压力增大了58%（从1 700 N提升到2 686 N）,仍能保证断路器操动机构可靠合闸。试验结果显示,触头弹簧压力为2 500 N时断路器触头能够可靠吸合,平均合闸速度降至0.68 m/s,弹跳时间缩短了18.4%,整体优化后的方案满足设计要求并具有良好的可靠性与稳定性。     

真空断路器弹簧操动机构优化设计与可靠性分析

在真空断路器弹簧凸轮操动机构中,其开断特性与合闸弹簧、分闸弹簧和触头弹簧是息息相关的,它们性能的优劣对真空断路器的安全开断起着极其重要的作用。因此对真空断路器弹簧操动机构进行优化设计,并对其合闸弹簧、分闸弹簧以及触头弹簧进行可靠性分析,通过对其强度-应力干涉模型的分析,确定其在一定工作时间内的可靠度,进而实现对其开断特性的可预知性。     

高压断路器合闸弹簧动态特性及储能状态检测方法

弹簧操动机构中合闸弹簧的储能状态影响高压断路器合闸特性。将合闸过程中弹簧的加速度信号分为两段,利用前段信号计算弹簧能量释放速度,基于动态时间规整算法获得待检测弹簧与标准弹簧能量释放速度的最小空间距离。利用后段信号提取弹簧的本征频率,基于离散频谱校正法对本征频率进行校正。对最小空间距离和本征频率进行数据融合,求取两者的加权欧氏距离作为检测特征值。实验结果表明,加权欧氏距离小于0.5时CT20操动机构的合闸弹簧的储能满足标准压力±5%的要求范围。     

利用合闸复位时间差提高高压断路器弹簧操动机构合闸锁扣可靠性

合闸锁扣机构是高压断路器弹簧操动机构保持合闸状态的重要组成部分。当今广泛用于126 kV断路器上的CT20弹簧操动机构在操作更大负载的断路器时可能偶尔出现合闸保持不住的现象。为了解决这个由于合闸锁扣机构造成的问题,笔者提出了复位时间差的概念,即合闸保持过程中合闸锁扣机构的大掣子和小掣子达到稳定状态的时间差。通过增大复位时间差可以提高合闸锁扣机构的可靠性,并分析了对合闸复位时间差有影响的参数。通过ADAMS软件仿真得到,增大合闸保持大掣子弹簧的预压力可以有效地增大复位时间差,增大小掣子弹簧的预压力以及减小小掣子弹簧的刚度,可以有效地减小弹跳对合闸复位可靠性的影响,从而降低出现合闸保持不住现象的概率。该研究结果可以为改进CT20弹簧操动机构的合闸锁扣机构提供参考。     

SF6断路器操作弹簧疲劳特性试验研究

以圆柱螺旋弹簧为储能元件的弹簧操动机构在我国开发及推广应用已有多年,其中分、合闸操作弹簧是弹簧机构的关键部件,是影响分、合闸速度和时间的主要因素.本文选取典型分、合闸操作弹簧,装配在配套的弹簧操动机构中,通过模拟试验装置进行10000次分、合闸机械操作,测量操作弹簧外形尺寸、压缩负荷以及分、合闸速度和时间等特征参量,得...     

基于半监督学习的断路器弹簧机构机械特性监测及状态评估技术研究

针对断路器弹簧机构机械特性监测及状态识别系统普遍存在监测类型不全、特征值提取单一、判断标准太过绝对等问题,文中提出了基于小波及半监督学习的多特征分析的断路器弹簧操动机构机械状态识别新方法.通过感知元件对分合闸线圈电流、动触头位移等信号进行采集,采用小波算法对信号进行滤波处理,分析断路器弹簧操动机构的分合闸线圈电流、动触...     

凸轮机构在电动弹簧操动机构中的作用

1.前言真空断路器的操动机构主要有两种形式:以直流电磁铁作为合闸动力源的操动机构是电磁操动机构;以弹簧作为合闸动力源的是电动弹簧操动机构。电动弹簧操动机构由小功率交流或直流电动机为弹簧储能,而后利用弹簧释放的能量对断路器进行分、合闸操作。由于它对电源要求不高,合闸力不受电源电压的影响,工作恒定,易于产品系列     

合闸弹簧疲劳状态下高压断路器弹簧操作机构应力分布及动力响应研究

弹簧操作机构是高压断路器的关键部件,其分合闸动力来源于分合闸弹簧,因此分合闸弹簧的疲劳状态对操作机构整体应力分布及动力响应影响巨大。用Pro/E对CT14型高压断路器弹簧操作机构进行总体建模,考虑主要元件连接及动力传递关系对所建模型进行合理简化,并应用HyperMesh有限元分析软件进行仿真分析,探究在合闸弹簧疲劳状态下弹簧操作机构各敏感单元(扇形板、分闸弹簧、拐臂、传动杆)应力分布变化情况及合闸动作响应变化情况。最后设计合闸弹簧疲劳状态下的弹簧操作机构敏感元件应力检测实验,结合实验数据对所建仿真模型及所做仿真分析的准确性进行验证。分析结果可为CT14型弹簧操作机构的优化设计、运行状态监测等提供参考。     

并联双线圈式直流接触器电磁机构合闸动作特性研究

直流接触器是新能源系统以及电动汽车中配置最为广泛的开关电器之一。而直流接触器的动态特性是衡量直流接触器性能的重要指标之一。本文以并联双线圈式直流接触器为研究对象，建立了直流接触器电磁机构的动力学模型，利用基于Adams与Maxwell的联合仿真研究方法对直流接触器的电磁机构进行合闸过程的仿真分析，研究结果表明，机构合闸动作的仿真合闸时间与试验合闸时间相吻合，验证了该仿真方法的正确性；同时研究了弹簧参数和线圈参数等因素对机构合闸运动特性的影响，研究发现在一定范围内弹簧预压力变化对合闸时间影响不大，线圈安匝数增大会导致合闸时间变小，线圈内阻增大会导致合闸时间变大且动触头弹跳更剧烈。本文的仿真方法与结果能为直流接触器电磁机构的改进设计与优化提供一定参考。     

更换35kV断路器合闸弹簧专用工具的研制与应用

巴彦淖尔电业局在春、秋季检查时进行了断路器特性试验,35 kV系统中运行的ZW7-40.5型断路器所配CT19型弹簧操作机构由于弹簧疲劳导致断路器特性试验结果不合格,更换弹簧的方法费时、费力,因此研制了更换合闸弹簧的专用工具。该工具由把手、支架、传动连杆、上固定环、下固定环、轴销构成,结构简单、操作方便,现场更换合闸弹簧可单人完成操作,节省工时,同时能够确保工作人员人身安全。现场应用证明,更换合闸弹簧时,使用该专用工具可将更换时间由原来的2~3 h缩短为20 min,极大地提高了工作效率。     

基于机器视觉技术的高压断路器机械特性诊断

高压断路器是电力系统中重要的控制和保护设备,其可靠性会影响到电力系统的安全运行。调查显示高压断路器的主要故障为机械故障,需要对高压断路器机械特性进行检测。因此利用高速相机搭建了断路器机械特性测量平台,利用该测量平台对ZN63A–12型真空断路器进行试验研究,测量高压断路器合闸弹簧动态振动特性,同时将应力松弛故障弹簧与正常弹簧进行对比,探究弹簧应力松弛故障对断路器合闸弹簧振动特性的影响。此外,以高压断路器合闸过程为例,利用测量平台对四连杆机构动态运动过程进行拍摄,并通过计算得到合闸过程中连杆夹角变化曲线。研究结果表明:正常与应力松弛弹簧的振动特性存在明显区别,同时利用测量平台测量得到连杆之间的夹角由139.7°变化到175.6°,夹角变化了35.9°,与实际值相符合。