高压隔离开关自力型触指/虫头结构仿真分析与优化设计

根据高压隔离开关自力型触指/触头机构服役工况,利用Solidworks软件建立自力型触指/触头有限元分析模型,在ANSYS Workbench集成开发环境(AWE)下对自力型触指/触头结构参数进行了优化设计,并分析了设计参数对自力型触指所受最大等效应力、剪切应力和变形的影响.结果显示:触头直径和触头摩擦行程与各响应变量...     

基于Ansys Workbench的不同截面型式自力型触指/触头配合结构优化设计

采用Cu-Cr合金材料,利用Solidworks建立自力型触指的矩形和W型截面触指/触头配合结构三维模型;通过DOE分析选取设计变量;运用Ansys Workbench的参数目标驱动优化对其结构参数进行了优化仿真。2种不同截面配合结构的最大应力和最大变形量的对比显示:随着触头直径、触指厚度以及摩擦行程的增大,各响应变量与之成正比例关系,且触头直径与摩擦行程对响应变量的影响比触指厚度的变化对响应变量的影响更大。经过多目标驱动优化后,矩形触指的最大变形量为6.6 mm,而W型触指最大变形量为2.6 mm。因此,当触指的几何尺寸和材料均相同时,W型截面力学性能要优于矩形截面。     

自力型触头的设计与计算

为了了解高压电器产品中各类触头的特点及优劣,以便根据需要合理选择,介绍了各种类型触头的分类,重点论述了自力型触头在设计中的若干问题。自力型触头设计的重点在于对触指接触压力的计算,首先要选择导电截面,根据额定电流的大小选择触指数,确定触头参数,进而可知导电截面;其次,自力型触头触指的接触压力是触头在材料屈服强度范围内由弯曲应力提供的,其变形量不能超出材料的许用弯曲应力,否则会减小触头的接触压力,甚至破坏触头的电连接作用。给出的触指动稳定性校验公式、短路时触点温升计算公式和触头软化时的电压降均利于更合理设计触头结构。     

断路器合闸过程中自力型触头变形行为研究

长期以来,人们对断路器合闸过程中的触头变形行为对磨合掉屑的影响研究较少.本文通过对全尺寸动静触头合闸过程进行仿真,对静侧自力型触头的变形行为进行了研究.经过仿真计算发现自力型触头在合闸过程触指中并非均匀向四面张开,而是存在明显不均匀变形现象.这种不均匀变形会影响触头磨合,同时合闸速度和触指根部刚度也会影响触头变形行为....     

550kV快速接地开关新型自力型触头设计与计算

针对接地开关常用梅花触头结构复杂、安装困难、成本较高等缺点,设计了新型自力型触头结构.通过增加压紧弹簧来提高接触压力,利用自身的高导电性和可靠的接触压力,提高耐受短路电流产生的电动力能力.采用有限元分析和理论计算对触指进行优化,计算触头接触压力,并对动热稳定性以及短路关合能力进行校核,确保了新型自力型触头设计合理性.     

高压断路器弧触头动态接触电阻研究

SF_6高压断路器触头间的动态接触电阻是反映SF6高压断路器弧触头烧蚀程度的一个重要参数。研究弧触头动态接触电阻与弧触头的烧蚀程度之间的关系具有重要意义。基于电接触理论,建立了一个弧触头动态接触电阻仿真的理论模型。通过开断过程中的弧触头受力情况分析,得出在八触指自力型弧触头模型中,电流小于2 k A时,可忽略各种电动力的影响,只考虑触指接触压力的影响。在这个假设下,文中首次建立了简化的弧触头动态接触电阻的仿真模型。与大量弧触头模拟烧蚀试验结果对比,文中所提出的弧触头动态接触电阻仿真模型,在弧触头接触行程为15 mm以后,仿真结果与试验结果吻合度较高。     

SF6高压电器产品中各类触头形式的优劣对比

各类触头形状各异．用选不同．但从其工作原理划分．触头分为自力型触头、非自力型触头。自力型触头是触头材料自身的变形所产生的屈服弹力来提供接触压力的，常见的有指形触头、盘形触头、表带触头等，非自力型触头是指以其它动力来提供接触压力的，常见的有梅花触头、块状指型触头、复合型表带触头等。从其工作用途分，触头分为静连触头，动连触头。顾名思义，     

铬含量对铬青铜性能及CuW/CrCu结合面强度的影响

1前言整体式自力型触头的尾部导电端现均为铬铜合金,经固溶时效处理的铬铜合金强度、硬度均显著高于纯铜,弹性非常好,因而能为触指与静触头的良好接触提供足够的接触压力。过去铬铜尾铜是通过焊接与CUW触头连接起来的,结合面处因焊接造成回火软化,降低了结合面的强度,再则铬铜尾铜在焊接时易出现气孔及夹渣等缺陷,因而烧结熔渗整体式自力型CuW／CrCu触头正在取代焊接自力型触头[1-4]。烧结熔渗的整体式CuW自力型触头除可克服上述缺点外,还具有CuW／CrCu结合面形状可以设计成各种有利于界面结合的形状的优点[3]。然而烧结熔渗…     

两种不同结构梅花触头的电接触性能分析

梅花触头作为开关柜主回路通流的重要部分,动静触头接触的好坏,将直接决定电路是否可靠运行。目前市场上的梅花触头分为单触指结构和双触指结构,为了确定两种结构在性能上的差异,文中采用有限元仿真和实验相结合的方法,分析了两种结构温升和耐磨性的差异,以及不同数量触指失效后梅花触头的接触电阻变化规律。研究结果表明：单触指结构的散热效果比双触指结构好,温升低2 K左右;两种触指结构耐磨性基本无差异,在干摩擦条件下,不到500次均出现严重漏铜,涂抹导电膏润滑条件下,均能满足3 000次机械寿命要求;单触指结构的触指与静触头间的接触电阻更小,接触面积更大,触指有效利用率更高。     

触头系统结构对真空灭弧室温度场影响仿真

针对真空灭弧室大电流承载能力提升问题，研究真空灭弧室触头系统的结构设计参数对降低其整体的温升及提高通流能力具有重要意义。随着真空灭弧室向着高电压、大电流发展，其触头结构参数的合理设计决定了真空灭弧室的温度分布情况，因此为研究触头结构对真空灭弧室温度场的影响情况，文章采用有限元法对真空灭弧室的温度场进行磁热双向耦合仿真分析，得到了导电杆直径、触头直径、触头片厚度、杯座厚度以及触头片开槽长度对温度场的影响。结果表明：当导杆直径、触头直径、杯厚分别增大时，最高温度先急剧下降后下降趋势趋于平缓；触头片开槽长度的增加虽会使最高温度升高，但相比其他结构而言，开槽长度对温度场的影响较小；当触头片厚度增大时，最高温度随之下降；真空灭弧室最佳结构参数为：导杆直径55 mm、触头直径65 mm、触头杯厚8 mm、开槽长度20 mm、触头片厚度5 mm,此模型最高温度较优化前降低18.3%。     

杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

用三维有限元法研究了7个设计参数对杯状纵磁触头的纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间、杯中和触头片中电流密度最大值以及导体电阻值的影响。研究表明:譹增加触头直径或开距会减弱纵向磁感应强度,增加杯指旋转角或杯指数目可使其增强,而杯指和水平面夹角、触头片上开槽数及触头材料采用CuCr50或CuCr25对其影响不大。譺设计参数在较大范围内变化时,纵向磁场滞后时间的变化很小。譻增加触头直径或触头片开槽数、减小杯指旋转角、合理选择杯指与水平面夹角和杯指数目或采用CuCr50触头材料可减少杯中或触头片中的电流集中。譼增加触头直径或杯指与水平面夹角,或减小杯指旋转角和杯指数目、减小触头片开槽数及采用CuCr25触头材料可减小导体电阻。     

真空断路器动态特性仿真与最优化设计

为了对真空断路器进行优化设计,应用机械系统动力学自动分析软件ADAMS(automatic dynamic analy-sis of mechanical systems)根据断路器实物模型搭建了断路器虚拟样机模型,并对其进行了动态仿真,仿真与实验结果对比验证了模型的正确性.对仿真结果进行了动态特性分析,得到了动触头位...     

同轴射频继电器接触系统不连续结构等效电路建模与性能分析

对一种射频继电器桥式接触系统中不连续结构的电路模型进行了研究,并仿真其对RF性能的影响,该接触系统由1个动簧片和2个静触头组成,为面-面接触。建立了不连续结构的电路模型,并计算出接触系统尺寸参数和电磁力分别与等效电路参数之间的关系表达式。分析了不连续结构对射频性能的影响,为以后采用优化算法计算RF性能的最优解奠定基础。     

基于有限元分析的圆纬机选针电磁阀参数设计

选针电磁阀是电子提花圆纬机的关键部件。为了提高该电磁阀在工作过程中的性能,利用Ansoft Maxwell软件建立了电磁阀的3D模型,并对该模型进行了电磁场有限元分析。针对电磁阀的线圈安匝数、永磁体材料等级及铁芯直径这三个设计参数对电磁阀性能的影响,利用正交实验设计法进行了对比。仿真分析结果表明,当永磁体组件在一侧极限位置时,永磁材料的等级对电磁力的影响最大,线圈安匝数对电磁力的影响最小;而在中间位置时线圈的安匝数对电磁力的影响最大,铁芯直径对电磁力影响最小。结合电磁阀的实际结构,得到了电磁阀的优化设计参数,线圈安匝数102安匝,永磁体使用N48H,铁芯直径2.5mm。     

采用PSO算法对低压断路器的低能耗优化设计

在低压断路器的低能耗设计中,参数设置通常采用经验方式选取,因而很难实现能耗最低化。为此,在分析HSW6低压断路器能耗的数学物理模型的基础上,提出一种采用粒子群算法(PSO)进行低能耗参数优化设计的方法。首先对断路器的额定电流和内部功耗、铜耗、触头数、触头电阻等影响因素进行分析与建模,并转换成求解这一组参数的最优值问题;然后采用自适应PSO算法进行全局寻优得到参数最优解。实际应用表明,该文提出的基于PSO算法的低能耗参数优化设计方法不仅能实现断路器低能耗设计要求,而且提高了设计效率。     

Electric field optimization design of a vacuum interrupter based on the Tabu search algorithm

During interruption in the vacuum interrupter, the re-ignition between the contact and the shield is influenced by the shape of the contact and size of the shield. The design of the contact and the shield is an intricate optimization problem. In this paper, the Tabu search algorithm is applied to optimize the contacts of a 35 kV vacuum interrupter. The optimization design is based on electric field computation using the finite element method. By solving the inverse problem, the optimization of the contacts is achieved, and a reasonable distribution of the electric field is obtained. Based on the combinatorial optimization Tabu search algorithm, an improved universal algorithm for continuous variables global optimization is proposed.     

252 kV真空灭弧室纵磁触头磁场分析及优化

真空灭弧室的触头对真空断路器短路电流开断能力和额定电流导通能力有重要的影响。该文采用三维有限元方法对用于252 kV真空灭弧室的单匝线圈纵磁触头的磁场特性进行了单因素分析和正交回归分析,包括电流峰值时纵向磁感应强度、电流过零时纵向磁感应强度和导体电阻值,得到了磁场特性和触头设计参数之间的回归方程,并且找出了影响磁场特性的显著因素。理想的纵向磁场特性应当是电流峰值时纵向磁感应强度强,电流过零时纵向磁感应强度弱,以及导体电阻值小。将基于实验设计的优化、有限元分析和统计分析结合在一起,可以达到这种理想的纵向磁场特性。采用这种方法,得到了一种252 kV纵向磁场触头的优化设计参数。     

72.5kV真空灭弧室电位和电场分布研究

为分析72.5 kV真空灭弧室的电位分布和电场分布及其影响因素,建立了其轴对称有限元分析模型,计算了其电位分布和电场分布,研究了真空击穿的面积效应,并分析了主屏蔽罩的结构尺寸及多个屏蔽罩对真空灭弧室内部电场分布的影响。结果表明:真空灭弧室动静触头之间、触头和屏蔽罩之间的电位变化比较显著,灭弧室内部电场分布不均匀;随着触头间隙距离、触头半径及倒角部分曲率半径的增大,触头表面有效面积将增大,而灭弧室内部最大场强将有所减小;增大主屏蔽罩的半径和长度,可以使屏蔽罩两端的场强有所减小,在真空灭弧室内安装多个屏蔽罩,可以改善内部电场分布。计算结果可为高电压等级真空灭弧室的优化设计提供参考。     

气体涡轮流量计前导流器的数值模拟与优化设计

前导流器是气体涡轮流量计的主要部件之一,其结构直接影响流量计的计量性能。以50 mm口径气体涡轮流量计的前导流器为优化对象,通过CFD数值模拟分析了不同结构参数前导流器的流场速度分布,引入了流场均匀性指数来评价整流效果,提出了针对前导流器结构的优化方案,探讨了优化对安装位置的要求,并对优化方案进行了实验验证。结果表明,导流体长度由25 mm加长至125 mm时,流场均匀性提高,流量计的线性度误差和重复性误差降低,压损减少13.92%;导流叶片由60 mm缩短至15 mm时,流场均匀性提高,流量计的计量性能改善,压损减少20.89%。该优化方法同样适用于其他口径涡轮流量计前导流器的结构优化。     

基于正交设计的杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

采用正交设计方法对杯状纵磁触头的杯厚、杯指数等7个触头设计参数进行实验设计，用三维有限元方法对实验方案进行磁场特性分析，其中磁场特性包括纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值。通过对实验结果进行方差分析，得出了触头设计参数对磁场特性影响程度的定量关系，由此找出影响杯状纵磁触头磁场特性的显著因素与非显著因素。对显著因素和实验结果进行回归分析，得出杯状纵磁触头磁场特性与显著因素关系的回归方程。采用正交设计方法，大大减少计算次数，提高计算质量。得到的结果可以为真空灭弧室的研究和设计提供参考。