基于正交试验设计的电磁继电器关键调整参数及优化方法

在电磁继电器调试阶段,调整参数的工艺控制直接影响继电器的反力特性,从而使吸、反力配合发生改变,最终影响到继电器的触点分断速度,分断速度的变化对继电器的电寿命产生重要影响.本文以调整参数(包括衔铁行程、返簧预压力矩、静合压力、触点间隙和动合超程)为因素,触点分断速度为指标,进行五因素四水平正交试验设计,分析、研究影响分断速度的关键参数.研究结果表明衔铁行程、触点间隙和动合超程为影响静合触点分断速度的关键参数,动合超程为影响动合触点分断速度的关键参数.最后在此基础上提出调整参数的优化方法.     

基于模拟退火的电磁继电器多目标容差优化设计研究

电磁继电器作为一种机、电、磁多场耦合作用的复杂系统,如何通过容差设计技术提高其可靠度并解决电寿命的分散性问题一直备受国内外继电器厂家的关注。本文从继电器动态吸反力特性的配合入手,提出了可靠性判别准则,并据此确定了基于触点分断速度、触点闭合速度及衔铁碰撞速度的三个可靠性目标;之后,构建了包括三个可靠性目标、加工可行性及加工成本的电磁继电器容差优化多目标模型并以某型号航天电磁继电器为例进行了多目标模型的权重计算;最后,研究了基于模拟退火法的多目标容差分析及分配方法,并对该航天电磁继电器进行了容差优化,使其在加工成本降低的同时可靠性指标得到了提高;该方法可进一步推广到其他产品的容差优化设计中。     

双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究EI北大核心CSCD

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。     

双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。     

恒定干扰磁场下电磁继电器静态特性的有限元分析

电磁继电器作为控制元件被广泛应用于各种电子设备和系统。保证电磁继电器之间及其与系统中其它组件之间的电磁兼容性是系统可靠运行的重要环节之一。该文针对以往电磁继电器生产厂家一直没有给出继电器产品的电磁兼容性指标问题,建立了电磁继电器在不同方向恒定磁场干扰下的矢量磁位有限元数学模型,并采用ANSYS软件分析给出了电磁继电器对空间磁干扰的最敏感方向,研究了该敏感方向下恒定干扰磁场B的大小与继电器静态特性的配合关系的影响规律,研究了干扰磁场对继电器吸合电压、释放电压以及继电器衔铁所受力矩等静态特性参数的影响。为分析和评估电磁继电器及其控制系统耐磁干扰能力,确定电磁继电器的电磁兼容性指标奠定了理论基础。     

直流继电器电弧电磁辐射模型初探

研究了直流电磁继电器触头分断时的电流变化规律,分析了直流电磁继电器分断电弧在电流呈线性衰减时所具有的特性,即电弧电导率保持相对稳定。根据该特性可将直流继电器分断电弧辐射等效为直导线天线辐射,并在该基础上建立了直流继电器电弧电磁辐射的数学模型。最后,对电弧电磁辐射模型进行了仿真。仿真结果表明,电路参数、触头材料、观测距离以及辐射波长等均会对电弧电磁辐射产生影响。其中,观测距离对电弧电磁辐射影响最大。     

电磁继电器动态特性快速算法及其在优化中的应用

电磁系统是电磁继电器的重要组成部分。针对电磁系统计算速度与准确性相矛盾的问题,综合磁路法的快速性和有限元法的准确性优点,提出一种用于电磁继电器动态特性计算的算法。该算法能够实现电磁系统尺寸参数变化后的继电器动态特性快速计算。在与有限元法计算结果对比、验证该方法计算结果准确性的基础上,采用遗传算法,以电磁系统几何尺寸为优化变量,以增大吸合过程触点分断速度、减小触点闭合速度为目标,对电磁继电器动态特性进行优化,并给出了优化结果。     

基于非线性永磁体分布参数的极化继电器吸力计算模型

基于非线性永磁体分布参数建模方法,建立了某型号极化继电器的解析计算模型,推导了吸力矩的求解方法,确定了永磁体分段中的分界面,计算了衔铁与轭铁间的漏磁导,归算出衔铁处于不同位置处的电磁吸力。通过将计算结果与有限元方法进行对比,验证了该模型的正确性和有效性。     

如何消除交流继电器的交流声

交流继电器产生的交流声，会影响其衔铁的可靠吸合。因此，在制造交流继电器时，必须设法加以消除。加装短路环即是一种最常用的方法。文章通过对交流继电器电磁吸力的讨论，引出产生交流声的原因，推导出利用短路环消除继电器交流声的原理和条件，强调电磁系统铆装质量对消除交流声的重要性，并在此基础上以一种小型大功率电磁继电器为例，推荐一种适用于交流电磁系统的铆装新工艺和相应的工装结构，并说明该工艺在实际生产中的效果。     

高压开关柜振动影响一例

我厂250kW空气压缩机拖动采用GG-1A型开关柜控制。因其配套继电保护装在柜体右上侧的门上,且断路器操作时振动又较大,往往引起误动作。特别是过流和速断保护用的GL-14型继电器,在投入合闸瞬间,电磁元件的瞬动衔铁往往受振下移,主电磁铁在机组起动电流的作用下,顺势将衔铁吸合,使接点     

考虑电枢速度的多级感应线圈炮最佳触发位置

针对多级感应线圈炮中,电枢的速度会影响驱动线圈的最佳触发位置,分析影响电枢受力的变量的特点,给出了电磁力的曲线.基于冲量定理,分析电枢的速度增量与电磁力及其作用时间之间的关系,得出最佳触发位置会随着电枢速度增加而不断提前的结论.为验证理论分析结果,建立感应线圈炮的仿真模型,对不同电枢初始速度下的驱动线圈最佳触发位置进行了仿真.仿真结果和分析完全一致,而且当电枢速度较高时最佳触发位置甚至会提前到电枢处于制动力的位置.通过仿真得到电枢初始速度与驱动线圈最佳触发位置之间的关系曲线,并据此给出多级感应线圈炮的触发控制策略.     

永磁安装位置对永磁接触器动态特性的影响

永磁体是永磁接触器的关键组成部件,安装在静铁心或动铁心上会呈现出不同的动态特性.本文基于三维有限元方法,采用耦合电压的方式求得线圈的电流密度,构建位移-电流-电磁力三者关系,据此对分合闸动态过程进行了仿真和实验研究.结果表明,永磁体两种不同安装位置对永磁接触器合闸过程的动态特性影响较小;而永磁体安装在动铁心上,分闸时通电线圈与永磁体间会出现短暂的斥力,分闸时间要明显短于永磁体安装在静铁心上.本文工作为永磁接触器的永磁安装位置的选择提供了科学依据.     

一种分析多连杆永磁操动机构动态特性的方法

动态特性是永磁操动机构优化设计中的关键问题。文中提出了一种适用于计算多连杆永磁机构的动态特性的方法。使用有限元法计算电磁场,通过对基于多体动力学理论的仿真软件ADAMS进行二次开发,将永磁操动机构的机械运动方程与电路、磁场的方程进行耦合求解,实现了对永磁操动机构分合闸过程的动态特性仿真。结果表明:分闸弹簧的预压力仅会引起动触头和动铁心其运动特性的平移,而不影响分闸时间;增大永磁机构中动铁心的直径,会降低动触头的运动速度,并显著缩短整个分闸过程所需的时间,励磁线圈的电流也相对较小。相关的实验也验证了仿真结果的正确性。     

同步感应电磁推进系统中电枢制造材料的选择

对同步感应电磁推进系统进行了理论分析并建立了单级系统的电路模型,直接建立了电枢制造材料的基本物理参数与电枢感应涡流之间的联系.通过有限元仿真软件模拟比较了不同材质的电枢对电枢受力及电枢加速速度的影响,计算了不同材质电枢对整体系统能量转化效率的影响.结果表明:电枢制造材料的选择将影响电枢的受力方式、整体系统的能量转化率及有效加速载荷的质量,铝制材料在几种电枢制造材料中表现最优.以上分析可为同步感应型电磁推进系统的电枢设计提供参考.     

单级同步感应线圈炮结构参数研究

针对单级同步感应线圈炮系统中影响弹丸速度和系统效率的主要因素——驱动线圈和电枢的结构参数、电容器的电容和放电电压以及电枢的触发放电位置,笔者对不同结构参数的单级同步感应线圈炮物理模型进行有限元分析与仿真,得出各项结构参数对弹丸速度的影响规律,提出了一组最佳的结构参数并根据优化的结构参数进行了发射实验。仿真和实验结果均表明该结构参数可以有效地提高弹丸速度和系统效率。     

螺旋线圈电磁发射器径向受力仿真与电枢设计

通过数值仿真,根据螺旋线圈电磁发射器(HCEL)驱动线圈的径向磁场分布,提出一种"D"形截面电枢并确定其最佳受力位置.计算表明,相同线度的"D"形电枢比矩形电枢加速度更大,即在炮长(弹丸加速长度)相同的情况下,"D"形电枢比矩形电枢具有更高的出口速度.以"D"形电枢为例,分析了弹丸线圈与驱动线圈上的轴向、径向受力分布....     

电磁继电器动态特性综合测试系统

采用激光反射法使衔铁在高速线阵CCD上成像,通过对CCD数字图像信号的处理,得到电磁继电器衔铁的动作特性;并同步监测触点电压及线圈电流,在得到相应时间参数及电特性参数的同时,为在同一时间坐标下分析衔铁位移特性、触点状态以及线圈电流提供了测试手段。     

Study and experimental performance evaluation of flux intensifying PM motor with variable leakage magnetic flux

This paper describes a flux intensifying permanent‐magnet (PM) motor with variable leakage magnetic flux. The unique feature of this proposed motor is the ability to passively adjust the magnetic flux linkage into the armature windings in proportion to the armature magnetomotive force and/or armature current phase. The magnetic circuit topology of the flux intensifying PM motor and the passive variable leakage magnetic flux are determined through FE analysis. Then, the driving performance is experimentally elucidated through comparison with that of a reverse salient pole type (flux weakening) PM motor without variable leakage magnetic flux.     

Driving characteristics analysis of stationary discontinuous armature permanent magnet linear synchronous motor for factory automation systems

The stationary discontinuous armatures in permanent magnet linear synchronous motors (PM-LSMs), which consist of several stator sections that are distributed along the track and that the mover with PM is running without thrust force between these sections, have been proposed as a driving source for transportation systems. This design is very economical in long-distance transportation systems in factories, because the armature is engaged only when accelerated and decelerated operation is necessary. However, the stationary discontinuous armature PM-LSM contains the outlet edges which always exist as a result of the discontinuous arrangement of the armature. For this reason, the high alteration of the thrust force and the attractive force produced between the armature’s core and the mover’s permanent magnet when a mover goes through the between the armature’s installation part and non-installation part has been indicated as the problem of the stationary discontinuous armature PM-LSM. As a result, the stationary discontinuous armature design involves the velocity ripple of the mover with PM during acceleration when freewheeling changes over to re-acceleration. We have proposed and examined constant load angle control without position feedback in order to suppress the velocity ripple which occurs at the re-accelerator with the aim of achieving smooth drive of the stationary discontinuous armature PM-LSM. This paper describes the examination of constant load angle control without position feedback with the aim of suppressing the velocity ripple, which occurs in the re-acceleration portion. Also, we have examined the analysis of the effect of the outlet edge on the mover’s drive which exists as a result of the discontinuous arrangement of the armature side based on the re-acceleration characteristics obtained using constant load angle control without position feedback.