真空直流断路器高速操动机构的研究

针对舰船直流系统短路电流大、短路时间常数小的特点,对基于人工过零原理的真空直流断路器的高速操动机构进行了仿真和实验研究。该高速操动机构利用涡流效应产生电磁斥力,推动运动部件实现高速动作。笔者建立了电磁斥力机构的三维有限元模型,对其动态过程进行了仿真分析;根据仿真设计的结构参数制作了实验样机,实验样机的线圈电流波形以及机械运动特性的测试结果与仿真结果较为吻合。     

一种低压真空接触器用永磁机构的研制

介绍一种低压真空接触器用永磁机构的结构及原理设计 ,分析了此永磁机构结构特征 ,并阐明此永磁机构在应用时永磁保持力的确定     

一种可用于12 kV高速真空断路器的侧动式机械缓冲装置

在12 kV高速真空断路器中,一般不增加合闸缓冲装置,直动式操动机构往往会造成较大程度合闸弹跳,降低使用寿命.在优化设计的基础上,研制了一种双稳态永磁机构侧动式12 kV高速真空断路器.该真空断路器合闸时间在15 ms以内,分闸时间在10ms以内,合闸弹跳时间短,分闸反弹幅值小,达到了预期的目的.     

一种新型高精度电压补偿装置的研究

阐述了一种以固定的电压幅值,通过动态计算补偿相角和补偿时间来实现补偿的新型电压补偿方法,给出了具体的算法及实现步骤,且对以DSP TMS320F2812芯片为控制核心而设计、制作的补偿装置进行了现场测试。测试结果表明,该方法正确、可靠。     

基于电流变化的交流接触器分段电压智能化控制研究

在总结国内外多种控制方案的基础上,根据接触器吸合阶段线圈中电流随铁心气隙变化呈现出的规律,提出了以线圈电压和电流变化为参量的智能化控制方案.通过电压电流采样,动态改变控制信号占空比,达到了实时调节线圈电流,实现了交流接触器的智能控制,优化了触头的碰撞速度,提升了接触器的机械特性和可靠性,降低了能耗.     

一种多电源柔性瞬控装置及控制策略研究

针对当前多电源快速切换装置切换时间长、冲击电流/电压大、控制复杂等问题,提出了一种新型拓扑结构的多电源柔性瞬控装置。首先对其拓扑结构及工作原理进行了分析,为克服传统多电源快速切换装置的缺陷,提出了一种电源故障快速识别及柔性切换算法,最后对该装置的双电源切换过程进行了Matlab建模仿真。仿真和实验数据表明,该多电源柔性瞬控装置的切换时间小于4 ms,切换过程无冲击电压/电流,能够满足敏感和关键负荷对供电可靠性、连续性的苛刻要求。     

采用高速摄像机的智能交流接触器控制及其测试装置的研制

本文介绍了采用高速摄像机的智能交流接触器动态特性测试装置的软硬件结构、功能和特点.该装置对智能交流接触器动态过程进行了检测与控制,为实现电器的最优控制,为产品研究开发及虚拟优化设计打下基础.     

考虑电压暂降波形起始点特征的交流接触器暂降敏感度分析

在提出电压暂降作用下,考虑暂降电压波形起始点特征的交流接触器建模方法,用PSCAD/EMTDC仿真程序分析电压暂降过程中,暂降波形起始点对交流接触器响应特征的影响和接触器的电压暂降穿越能力。用交流接触器暂降穿越能力曲线识别交流接触器故障区域内的敏感度水平,利用建立的仿真模型对不同波形起始点特征的电压暂降进行了仿真,仿真结果证明提出的方法的正确性,对于准确评估电压暂降作用下的交流接触器的响应特性具有一定指导意义。     

混合型直流断路器中高速开关的研究

高速开关是混合型直流断路器的重要组成部分,提出了一种基于电磁斥力操作机构的高速开关,通过理论近似计算和有限元仿真分析,给出了15 k V高速开关的设计方案。分析了高速开关分闸弹跳过大并导致分闸失败的原因,推导了分闸弹跳物理过程中各参数的数学关系。样机测试结果表明,其9 mm满行程时间为2.9 ms,分闸反弹不超过2 mm,能够满足混合型直流断路器对高速开关的需求。     

基于LS—DYNA软件的电磁斥力开断器仿真与试验

分析了电磁斥力开断器的基本工作原理,并基于Ansys／LS—DYNA软件,建立了其三维动力学仿真模型。通过模型计算,得到了斥力盘和开断器上的等效应力分布,当应力达到0．65GPa时可以分断成功。在薄弱环节处于不同厚度的情况下,得到了动子的分离速度与刚分时刻。最后,进行了薄弱环节厚度为0．3mm的试验验证,得到刚分时刻为80炉,运动5mm的平均速度为32m／s,与仿真有较好的一致性。     

12kV直动式快速真空开关研制

基于电磁斥力原理的操动机构始动时间短,可由增加电流的简单方式提高动作速度,非常适合于快速开关的应用场合。采用有限元方法仿真分析了金属盘厚度、线圈盘盖板和底板材质对斥力驱动机构特性的影响,并研制了一台基于斥力驱动装置和永磁保持装置的12 kV直动式快速真空开关。经测试和优化,该开关分闸始动时间达到0.5 ms以内,满行程时间达到5 ms以内,提高了分闸速度并增加了可靠性。     

基于MFC和Ansys的交流接触器电磁系统的分析研究

以双E型交流接触器的电磁系统为研究对象,利用Ansys仿真软件的APDL语言对该接触器进行仿真分析。为了能方便快捷地得到仿真结果,提出一种新方案——用MFC编写一个可直接调用Ansys软件的界面,只需输入相应的参数变量即可得到电磁系统的动静特性。用实测的电流信号和仿真的电流曲线进行对比,结果验证了编写的程序是正确的。这种方法不仅简化了分析过程,而且也减少了工作量,提高了工作效率。     

基于遗传算法的双E型永磁接触器仿真优化设计

在详细分析永磁操动机构模型和相关理论的基础上,给出了永磁接触器操动机构的设计方法。基于磁路法获得永磁操动机构的初始设计参数,建立永磁操动机构最优化模型。采用遗传算法并结合电磁场有限元计算方法求解该最优化模型,获得合理的设计参数,并研制了1台250A配双E型永磁操动机构的永磁接触器。试验结果表明,算法可实现永磁接触器的优化设计,大幅度提高产品的设计效率,验证了设计模型和算法的有效性与正确性。     

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。     

直流接触器磁系统的动态特性计算及其可视化仿真

本文将面向对象技术，可视化技术，人机交互技术等引入到电磁系统设计和特性计算软件中，可以方便地以交互式图形方式输入磁系统结构尺寸，使建立模型直观且快速，大幅度减轻了输入工作量。作为机车的牵引电器——直流接触器，动态特性反映了它的实际工作状态。本文提供了两种方法求解动态微分方程组：一种是二元函数插值法；另一种是迭代法。借助功能强大的AN-SYS软件包分析了磁系统的三维磁场，推导出磁路模型中各气隙磁导和漏磁导的计算公式。实验证明，动静特性的计算结果与实验结果较吻合，该软件具有较强的通用性。     

A novel simulation of AC magnetic contactor based on electromagnetic transients program

This paper proposes a new simulation approach for the AC magnetic contactor using the electromagnetic transients program (EMTP). The duality transformation technique is applied to convert a magnetic model into an electrical model. The great advantages of the proposed model are its capability of being directly simulated with other electrical components using EMTP and, therefore, its minimum level of complexity. To enhance the precision of the proposed model, the saturation of magnetic core and the fringing flux effects are taken into account. The performance and accuracy of the proposed model are verified by comparing them with those from finite element method (FEM) simulations and experiments. The results confirm that the proposed model has very good performance and the technique can be further applied to other magnetic components. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

新型永磁操动机构智能交流接触器的研究

设计了一种永磁操动机构智能交流接触器,提出了新型单线圈单稳态永磁操动机构,在U刑静铁心曲端各安装一块永磁铁,增强了电磁力,减轻了动铁心重量。采用ANSYS对操动机构磁场的分布特性及电磁力进行了分析和仿真测试。设计了具有欠压保护功能的智能控制单元。该项研究降低了接触器分、合闸电流,节能效果良好。     

接触器短路分断特性的动力学仿真及实验研究

通过设计带有涡流斥力机构的接触器使之具有短路电流分断性能,利用动力学仿真软件ADAMS并结合有限元仿真软件ANSYS的仿真数据,建立了接触器在高速涡流斥力机构作用下的分断特性模型,得出动铁心和动触头的瞬态位移仿真曲线。利用高速摄像机,拍摄接触器的动铁心和动触头的实时位移变化。从ADAMS仿真数据和高速摄像机拍摄的数据验证了仿真模型和实物模型的准确性。最后通过50kA的短路电流实验验证所设计装置的短路电流分断特性。