小型断路器电磁脱扣系统设计

针对小型断路器电磁脱扣系统的特殊机构进行工作原理分析。解决好电磁系统动态吸力特性与反力弹簧的配合问题,才能使设计者正确地设计电磁脱扣系统的线圈匝数和反力弹簧参数。     

液压电磁式断路器建模与分析

建立了液压电磁式断路器电磁机构脱扣特性的仿真分析模型,通过有限元软件Ansys计算不同情况下的电磁吸力,分析其与气隙和衔铁角度的关系,为吸反力的配合提供参考依据。在LabView软件中搭建电磁机构的动态数学模型,通过修改硅油粘度和弹簧（扭簧）等参数,分析脱扣特性的变化,为设计性能优良的断路器产品提供了理论基础。     

鼠笼异步电动机电磁噪声的仿真分析

依据鼠笼异步电动机电磁噪声产生的机理,该文从电磁力、机械振动和声辐射特性三个方面进行仿真得到电磁噪声。利用电压作为输入的场路耦合时步有限元模型计算电流、磁场和径向电磁力,并分析径向电磁力的谐波;基于机械有限元模型研究定子振动模态以及在电磁力激励下的振动响应;利用声学边界元模型计算电动机的辐射声场。试验测量结果验证了电磁噪声仿真计算的有效性。基于该文电磁噪声仿真方法可在设计阶段对电磁噪声进行定量预估,有助于低噪声电动机的设计研发。     

高温超导直线感应电机的优化设计

详细讨论了高温超导直线感应电机的结构设计和初级绕组排列方式,给出了高温超导带材临界电流和背景磁场的关系曲线。采用Maxwell有限元电磁分析软件对高温超导直线感应电机进行了详细的电磁分析,并对初级绕组匝数、初级铁心槽高和初级铁心槽宽等关键参数进行了参数扫描和优化,分析了它们对电机电磁力、初级槽漏磁通和电机临界电流的影响,提出了高温超导直线感应电机的优化设计方法。根据得到的高温超导直线感应电机优化设计参数制造了一台完全相同的铜绕组实验样机,测试了样机在不同电流和速度下的推力,对比相同条件下得到的有限元电磁仿真结果,可以得到一个修正推力仿真结果的系数,这个系数对研究不同电机参数的电机推力很有意义。     

断路器单稳态永磁操作机构优化设计

为了提高电磁力、降低合闸功率及满足工作电压范围可靠分／合闸,以断路器中单稳态永磁操动机构为研究对象建模,及Ansys仿真分析其额定工作电压下电磁吸力。改进设计了永磁机构,以达到优化目标,为永磁机构的优化设计提供一定参考。     

永磁同步电机电磁振动数值预测与分析

建立了考虑电磁力空间分布和定子等效的永磁同步电机电磁振动仿真计算模型。首先通过麦克斯韦应力张量法推导了电磁力的空间和频率特征,并考虑常见的电流谐波对电磁力频率特征的影响,之后通过有限元方法计算定子齿表面的电磁力。其次建立了考虑铁心和绕组材料各向异性的定子结构有限元模型,通过模态试验进行验证。最后将电磁力从电磁网格转移到结构网格上通过模态叠加法计算电磁振动,仿真计算结果与试验结果吻合较好,并对比了分布力与集中力两种力加载方法下的电磁振动结果。通过该文的研究发现考虑电磁力的空间分布和定子等效是电磁振动准确预测的关键因素,同时仿真与试验结果均表明开关频率附近的电流谐波对电磁振动影响显著。     

矢量控制下的车用永磁电机电磁振动特性分析

针对矢量控制方案下的车用永磁电机电磁振动特性机理不清的问题,提出了一种磁场定向下永磁同步电机电磁力和电磁振动的解析模型.从d、q轴磁场的角度,利用麦克斯韦应力张量法研究了电磁力的空间和频率特征,详细讨论了不同负载下d、q轴磁场对电磁力的影响.其次,采用电磁有限元和结构有限元仿真手段将电机d、q轴电流对电机电磁力以及电机...     

电磁操动机构的电磁缓冲仿真实验研究

为弥补弹簧缓冲的不足,提出一种适用于电磁操动机构合闸过程的电磁缓冲控制思想。在触头合闸运动中对通过缓冲线圈施加反向激磁电流,利用反向电磁力来相对减小合闸吸力,从而降低机械冲击、减少触头弹跳、实现合闸缓冲。采用ANSYS三维矢量分析法,针对不同缓冲电流以及不同缓冲位置时电磁操动机构的合闸吸力特性进行了仿真计算;利用实验装置对不同缓冲控制条件下的触头振动情况进行了实验研究。初步研究表明,缓冲电流的大小以及缓冲电流的施加位置、施加时间对电磁操动机构的吸力特性具有重要影响,只有综合考虑这三种因素、选择合适的控制条件才能得到较为理想的合闸特性和缓冲效果。电磁缓冲控制对于其它操动机构中存在的合闸冲击问题也具有一定的借鉴意义。     

双线圈和螺线管复合式电磁斥力机构运动特性分析

为了满足高压直流断路器对其操动机构快速性和高电压等级的要求,针对126 kV真空断路器设计了一种适用于长行程且具有较高分合闸速度的新型电磁斥力机构,其由双线圈和螺线管式电磁斥力机构串联而成。首先,运用有限元方法进行电磁力仿真模拟,通过对机构的电磁斥力和位移/时间特性分析,初步验证了其可行性。然后,采用单一变量法对其运动特性进行仿真分析,得到了机构间相互配合关系和参数优化设计原则。最后,为降低分闸弹跳,设计电磁式缓冲器,分析了缓冲驱动电路参数和缓冲投入时间对缓冲特性的影响。研究表明：该电磁斥力机构具有刚分速度大,加速时间长,适用于长行程驱动的特性。在分闸电容3500μF、电压1200 V,缓冲电容3500μF、电压1800 V参数群组配合下,所设计电磁斥力机构全行程开断时间较短,仅有5.41 ms。     

新型拖车电磁制动器的研究

以国内新型拖挂车用电磁制动器为研究对象,利用强大的有限元分析软件Ansoft对制动器的电磁性能及工作特性进行虚拟样机分析。建立了电磁力与激励及气隙间的关系,并通过实验对计算结果进行验证。实验证明,软件计算具有相当的准确性。在此基础上,根据电磁制动器电磁体部分的实际工作情况,对电磁体设计进行改进。软件仿真结果表明,优化效果明显。     

控制与保护开关电磁系统动态仿真研究

对加了节能装置的控制与保护开关(CPS)电磁系统动态仿真方法进行了研究。针对电磁系统的耦合电压平衡和达朗贝尔机械运动特征微分方程,利用Ansys软件包,采用有限元模型,进行了动铁心动态吸力和磁链的仿真;利用Matlab软件构建CPS电磁系统的机械模型,通过二元二次插值算法和四阶Runge-Kutta法,模拟动铁心的动态运动过程,获得了吸合过程中的电流、吸力、磁链等一系列物理量。为CPS电磁系统性能改进及实际产品优化设计提供了仿真环境下的理论支持。     

同步调相机极限工况下典型磁场不对称故障安全风险

同步调相机典型磁场不对称故障下,由强励所形成的不平衡力和跳机风险升高。首先,分析转子动偏心和转子绕组匝间短路等典型故障对调相机磁场的影响机理;然后,借助气隙磁导法推导得到转子承受的不平衡磁拉力表达式,分析强励对不平衡电磁力的影响规律;最后,在一台大型同步电机上进行有限元电磁暂态仿真,模拟动偏心和转子绕组匝间短路故障,分别在调相正常励磁和强励工况下提取了转子所受不平衡电磁力,评估机组在强励状态下发生跳机的可能性。结果表明,强励状态下,调相机组由动偏心故障产生的不平衡磁拉力不会引起机组的剧烈振动,而转子匝间短路故障产生了较大的不平衡磁拉力,可能导致机组跳机。     

基于电磁斥力机构的快速接地开关的仿真与设计

快速接地开关通过装置的快速动作形成的金属性短路熄灭故障电弧,从而保障设备以及人身安全。通过理论分析以及有限元仿真软件（ansoft）研究了快速接地开关最重要的两部分：电磁斥力机构以及永磁保持机构。通过改变电磁斥力机构的结构和电气参数获得了这些参数之间的关系并且设计了新型快速接地开关。仿真结果表明,样机的反应以及合闸时间都与设计相符,达到了快速接地开关的设计要求。     

快速直流断路器中操动机构的仿真研究

直流输电电压等级的提高使之研制出相应的直流开断装置意义重大;而断路器操动机构的可靠性直接影响着其开断性能。笔者针对直流开断装置中断路器的操动机构展开研究,建立了一种基于电磁驱动、永磁弹簧保持的电磁斥力机构仿真模型,对其电磁-结构耦合过程和电磁-机械运动耦合过程进行了分析。仿真结果表明:当分闸电容的充电电压为4000 V时,电磁斥力机构的电磁斥力峰值约为128 kN,金属盘的平均速度能达到3.7 m/s。金属盘的应力峰值出现在靠近驱动轴一侧(内侧),并从内侧至外侧逐渐减小。进一步设计并研制了实验样机,并通过实验对仿真结果进行了验证,两者具有较好的一致性。     

断路器操作机构的脱扣力

断路器操作机构的脱扣力对断路器工作的可靠性具有较大的影响,当断路器操作机构的脱扣力不符合断路器脱扣要求时,往往造成断路器操作机构执行动作失误,使断路器失去在线保护的功能.通过对影响断路器操作机构脱扣力因素的分析,给出了控制断路器操作机构脱扣力大小的有效方法,从而使断路器操作机构的脱扣力能较好的适应断路器脱扣的需要.     

电磁弹射装置中线圈受力与电流相位的关系

为提高发射效率和速度,分析了电磁弹射实验装置中电流相位的关系及决定电磁力性质的主要因素。通过改变放电电路参数及结构,获得了不同放电条件下的电流曲线,并计算出安培力的曲线,总结了影响电磁弹射实验装置中线圈相互作用力性质和作用时间、大小的主要因素,实验表明,在相同的放电条件下,振荡放电较非振荡放电磁场斥力小,作用时间短;振荡放电电路中匝数增加则电动力减少;非振荡放电电路中等效匝数变化对电动力影响不大。     

基于实际工程及虚拟装置的直流输电控制保护模型设计方法

交直流大电网的仿真,要求高压/特高压直流输电控制保护模型功能完备、特性准确,同时期望模型有良好的仿真速度,为此提出了基于实际工程及虚拟装置的控制保护模型设计方法。首先,提出了控制保护模型逻辑结构的构成方法,说明了各层级虚拟装置的功能;然后说明了在电磁暂态仿真软件中实现虚拟装置的原理。以灵绍特高压直流工程为例,在多种电磁暂态仿真软件中分别构建了控制保护模型,并仿真验证了模型的精确性及并行计算能力。     

特高压直流输电线路间电磁耦合对电压突变量保护 影响的研究

介绍了溪洛渡至浙江金华(简称宾金)特高压直流输电系统线路保护动作情况,指出直流线路间电磁耦合产生的扰动导致了非故障极电压突变量保护动作。建立了特高压直流输电线路电磁耦合分析的电路模型,推导出解析方程,并对电磁耦合机理和扰动特征进行了深入的研究。经过RTDS仿真,分析了区内、区外故障时的直流电压波形特征,提出了电压突变量保护功能的优化策略。新的保护逻辑通过仿真试验,验证了其可行性和可靠性。     

XQB系列电磁线圈保护装置的原理及应用

介绍了ZH—XQB系列电磁线圈保护装置的原理,阐述了保护装置的主要功能和抗扰度试验,列举了装置的应用范围。结果证明：ZH—XOB电磁线圈保护装置的限时断电和反向电动势吸收功能,可以有效保护高压断路器的合、分闸线圈,也可以保护电磁阀线圈。     

一种永磁自锁型电磁气门驱动装置

在传统双弹簧、双电磁铁电磁气门驱动机构的基础上,提出了一种新型电磁驱动装置,它在气门开启或关闭保持阶段由永磁体产生的电磁力实现自锁功能而线圈不必通电;解锁后,它又是一台能够四象限工作的圆筒式永磁直流直线电动机,为动子运动时提供轴向电磁力,补充由摩擦等带来的动能损失,使得气门顺利落座。对该装置建立了动态有限元分析模型,分别讨论了弹簧、静铁心、永磁体等对电磁气门驱动装置的影响,对装置进行了优化设计。对该电磁驱动装置的空载反电动势、线圈电感、电磁力等重要参数进行了深入分析和计算,得到了有益的结论。