直流接触器电弧特性的仿真和试验研究

阐述了直流接触器触头间电弧产生的原理,选取适合接触器的电弧电流衰减公式和电弧伏安特性公式,推导了电弧熄灭电流与电源电压和负载的关系。在阻性负载条件下进行试验,确定并修正了各表达式参数。利用Matlab／Simulink建立了直流接触器模型并进行了仿真。仿真结果表明,此方法建立的模型可反映直流接触器触头电弧的基本特性。     

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。     

交流接触器灭弧室中磁场对电弧停滞时间和重燃的影响

影响交流接触器触头电磨损的因素主要有两个：电弧在触头上的停滞时间和电弧的重燃。本文对双断点交流接触器的灭弧室做了改进，在静触头导电板下加装了铁磁片，增大了灭弧室的磁场。试验结果表明：电弧停滞时间和重燃均有明显减少，从而提高了接触器的电寿命。文中用积分方程法对灭弧室中的磁场做了计算，并用光纤对电弧的运动做了观察。     

基于虚拟样机技术的大功率直流接触器动态特性的仿真研究

基于虚拟样机技术,采用有限元软件FLUX 3D和多体动力学仿真软件Adams,建立了接触器电磁系统和机械系统模型,并通过Simulink进行了机械和电磁模型的耦台,实现了大功率直流接触器动态特性的仿真分析.仿真结果与试验结果对比验证了模型的正确性,表明利用该方法计算接触器动态特性准确性高、方便、快捷.     

直流大功率继电器电弧研究综述

近年来从航空、航天到新能源产业迎来了一个快速发展的黄金时期,作为其中直流配电、管理及控制等系统中完成执行分断、功率切换及故障保护等功能的关键元器件——直流大功率继电器也得到广泛关注。在直流大功率继电器动作过程中,电弧的产生将极大地影响直流开断过程,因此对于电弧特性和电弧侵蚀的研究是提高直流大功率继电器可靠性和进行定量评估预测电寿命的关键问题。电弧是一个涉及等离子体物理、电磁场、流体力学、热传导等多学科交叉的基础科学问题,由于实验和理论研究均存在一定困难,目前对继电器类开关电器直流电弧触头侵蚀的物理机理和电弧特性了解尚不够完善清晰。该文以电弧问题为研究对象,从数值仿真与试验测量两个方面,综述国内外直流继电器类开关电弧侵蚀数学模型和电弧特性,并对下一步直流大功率继电器类开关电器电弧相关的研究工作进行展望。     

小容量接触器多纵缝和金属栅片灭弧室灭弧性能的试验研究

针对小容量接触器采用的多纵缝和铁栅片灭弧室，通过试验分析了电弧进入灭弧室的运动过程，在３８０Ｖ和６６０Ｖ两个电压等级下对比了它们的灭弧性能。     

直流接触器触头电弧侵蚀特性

触头开断过程中会产生电弧,从而导致触头表面被侵蚀,影响其电接触性能。由于直流供电系统不存在自然过零点,致使直流接触器触头受电弧侵蚀影响比交流接触器更加严重。为了研究电弧对触头的侵蚀作用,基于磁流体动力学理论,考虑电弧与触头之间的能量耦合,建立电弧-触头动态耦合模型,研究了电流等级和分断速度对触头电弧侵蚀特性的影响。仿真结果表明：近阳极区电弧温度高于近阴极区电弧温度;电流等级由20 A提高到30 A时,电弧温度和燃弧时间显著提高,燃弧能量增加75.93%,使得触头侵蚀更加严重;触头分断速度由0.1 m/s增加到0.2 m/s时,电压电流的变化率提高,燃弧时间和熔池体积减小,燃弧能量减少47.83%,电弧对触头的侵蚀作用降低。实验结果与仿真相吻合,验证了仿真模型的正确性。     

电弧在多纵缝灭弧室中运动和熄灭的试验研究

以国产ＣＪ２０－４０接触器为研究对象，设计了多种结构的触头灭弧系统，用积分布程法计算了触头区域的吹弧磁场，通过试验得到了电弧在各种结构下的重燃率，研究了在不同的自励吹弧磁场作用下，多纵缝灭弧室的缝宽，缝数对电弧运动和熄灭的影响，确定了ＣＪ２０－４０接触器的最佳触头灭弧系统。     

直流高低压不同磁场下电弧特性的研究

针对直流电压下电气设备易产生电弧的现象,设计了一个试验平台,分别在有无磁场的情况下,对不同直流电压、电流条件下的铜、银触头材料产生的电弧电压波形及电弧持续时间进行测试和比较分析。结果表明:电流相同时,高电压下的电弧持续时间远高于低电压下的电弧持续时间;有横向磁场的电弧持续时间比无横向磁场时的短,且随着施加磁场强度的增大,电弧持续时间随之减少,横向磁场能有效地抑制电弧,尤其是铜触头材料对电弧的抑制效果更加显著。     

串联双绕组式大功率直流接触器动态特性仿真研究

介绍了串联双绕组式大功率直流接触器,并对其双绕组结构进行了分析等效。采用基于有限元方法的FLUX 3D软件和多体动力学仿真软件ADAMS,建立了接触器动态特性模型,并采用Simulink对电磁系统和机械系统进行了耦合加载,仿真分析了接触器的动态特性。仿真结果表明,该方法进行动态特性的求解具有计算准确、速度快、效率高等优点。     

直流电源系统中直流电弧特性及其检测方法研究

直流电源系统中因绝缘缺陷、接头松动引发的直流串联电弧,不易熄灭且难以检测,容易引发火灾、爆炸等安全事故,因此对直流电弧电气特性进行研究并提出有效的检测方法意义重大。笔者利用步进电机拖动电极分离模拟直流串联电弧,建立了模拟串联直流电弧试验平台。同时,提取了电弧电压和电流波形,在此基础上得到了串联直流电弧的伏安特性曲线。通过改变极间距离、电极形状、电极移动速度等因素研究了直流电弧产生和发展过程中电弧电流的变化规律。对电弧电流进行频域分析表明电弧电流的高频分量主要集中在10~200 k Hz的频率范围内。通过分析电源电压输出波形在相应时间窗内的脉冲特性,初步提出了一种基于电源电压输出突变的故障电弧的检测方案,为直流电弧特性及检测方法研究奠定了重要基础。     

Arc Suppression of a DC Energized Contactor under Inductive Load

Arc suppression of a dc energized contactor is presented. A circuit is developed to operate the contactor at zero voltage crossing for contact closure and at zero current crossing for contact opening under inductive load. A self-learning feature of contactor characteristics is also provided in the circuit such that the device can be adaptable to any dc energized contactor without discrimination.     

大功率电弧加热器电源的设计研究

研究了63MW等级的大功率电弧加热器交直流电源的主电路设计和控制策略。提出了一种相移叠桥组合晶闸管整流主电路结构,使得该电源输出直流电压从1kV到21kV的不同工况时,其输入端的功率因数不小于0.9,且高功率时THD小于5%。根据主电路相移叠桥结构的特点,提出了一种非线性反馈控制器和前馈控制器相结合的复合稳流控制策略,稳流精度能够达到0.1%。实验结果表明,相移叠桥组合晶闸管主电路结构达到了电源电能质量设计指标;采用复合稳流控制策略后,稳流精度不仅能够达到设计指标,而且可以去掉主电路中的稳流电阻,从而减小了电源系统1.8MW的电阻热耗。     

大功率电弧加热器电源的设计研究

研究了63 MW大功率电弧加热器交直流电源的主电路设计和控制策略.提出了一种相移叠桥组合晶闸管整流主电路结构,使该电源在输出直流电压1～21 kV的不同工况下,其输入端功率因数不小于0.9,且高功率时THD<5%.根据主电路相移叠桥结构的特点.提出了一种非线性反馈控制器与前馈控制器相结合的复合稳流控制策略,稳流精度能够达到0.1%.实验结果表明,相移叠桥组合晶闸管主电路结构达到了电源电能质量设计指标;采用复合稳流控制策略后,稳流精度不仅能够达到设计指标,而且省去主电路中的稳流电阻,从而减小了电源系统1.8 MW的电阻热耗.     

交直流接触器动作特性测试系统

介绍了一套交/直流接触器动作特性测试系统。系统实现了对交流接触器的选相分/合闸控制,采用激光位移传感器实现触头与铁心动态位移测试,驻极体传声器采集接触器闭合过程声音信号,霍尔传感器采集线圈回路和三相触头回路电压电流信号;同时使用数据采集卡将信号采集到上位机,完成数据的处理分析、自动测量、数据存储等功能。系统为交直流接触器的仿真研究、控制方案等提供技术支持,对提高接触器的设计与开发水平具有理论和实际意义。     

船用直流接触器脱扣特性的研究

论述了直流接触器脱扣原理,分析了影响直流接触器正确脱扣的主要因素,以三维有限元分析为基础,采用ANSYS软件仿真分析,提出一种减小铁心剩磁吸力的方法,保证船用接触器断电后可靠释放,提高了船用直流接触器的可靠性。     

电子式零投切接触器-无功补偿专用接触器

详细介绍了涉及一种融合子电力电子技术的全新电子式交流接触器产品的工作原理和使用效果，与目前量使用的专用接触器或固态继电器来投切电力电容的方式相比较，这种新型手电子式接触器是一种功耗低，无谐波的环保型绿色电器产品。     

大容量柔性直流输电工程用直流支撑电容器技术研究

在柔性直流输电系统中,需要用直流电容器作为储能元件,起到电压支撑等作用。由于柔性直流换流阀使用环境要求电容器能长期稳定、安全可靠运行,但是高温会加速电容器绝缘老化、性能变化,导致可靠性下降。本文主要从金属化膜的选取、心子元件的设计以及产品的结构设计方面进行详细论述。同时论述了该直流电容器在研制及生产过程中的重点问题分析,从试验方面进行验证。可为大容量柔性直流支撑电容器产品设计与制造提供参考。     

高电压大容量真空灭弧室电弧特性的测量与研究

以线圈式纵磁结构63kV、40kA真空灭弧室为实验对象,在4种定弧隙燃弧情况下(10、20、30、40mm),测量了电流峰值时对应弧压值与电流的关系、开距对噪声分量电压的影响、弧压特性与主屏蔽罩电位特性的异同。在变弧隙燃弧情况下,测量刚分电流对电弧特性的影响。最后对实验结果进行了分析。