基于操作功最优的永磁机构参数控制优化

以永磁机构分、合闸操作功与真空断路器开断性能要求匹配最优为目标,基于四连杆传动规律将12 kV真空断路器本体及传动机构的反力特性归算至永磁机构的运动部件动铁芯上,构建永磁机构操动特性数学模型。利用ANSYS-Maxwell仿真得到配永磁机构真空断路器的动铁芯位移、线圈电流、电容电压变化曲线等操动特性,计算出机构平均合闸速度、操作功等参数。以真空断路器操作功最优为目标函数,以线圈匝数、线径、操动电流为约束条件,在仿真的基础上建立正交回归实验,利用遗传算法对线圈参数进行优化设计,并通过实验进行验证。结果表明,在保证永磁机构操动特性满足真空断路器动作特性需求条件下,线圈优化设计后的永磁机构操作功从970.41 J降低到362.26 J,降低了动铁芯碰撞速度,提高了机构的稳定性。     

基于PWM调制的高漏感变压器三相输出平衡控制

针对电力机车用高漏感变压器在运行中常出现的三相输出电压不平衡问题,以新型集成电抗器于一体的电力机车辅助电源逆变输出变压器为研究对象,通过建立电压闭环PWM调制以达到平衡三相输出电压和提高变压器供电质量的目的。建立了变压器与电抗器的高漏感磁集成模型,通过能量法计算得到高漏感变压器的漏感参数,并与低通滤波器的电抗器参数相匹配;基于Simulink进行高漏感变压器的工况模拟,得到在实际运行过程中三相负载不稳定的情况下产生的三相输出电压不平衡问题;建立输出电压波形闭环控制回路,对逆变器的PWM开关信号输入进行调制。结果表明:利用能量法计算的变压器漏感值与实测值误差在10%以内,通过PWM调制瞬时电压闭环控制能有效抑制三相输出电压不平衡问题,提高逆变输出变压器的供电质量。     

自然崩落法矿山矿岩赋存特征精细调查与辅助致裂崩落效果研究

自然崩落法采矿技术对矿岩赋存特征要求严苛,矿岩崩落特性直接影响自然崩落法矿山矿岩崩落速率及出矿块度。通过人工辅助致裂增加矿岩体内部裂隙发育程度实现矿岩预处理,是当前国外自然崩落法矿山生产过程的重要技术手段。本文以我国首座自然崩落法矿山铜矿峪矿向深部转移首采区开采工程为背景,开展了矿岩赋存特征精细调查与水压致裂矿岩预处理试验研究。结果表明：铜矿峪矿410 m中段5号矿体首采区矿岩坚硬、中等完整～较完整,岩体质量等级为Ⅱ～Ⅲ类,矿岩中等可崩～难崩,矿岩崩落破碎特性为中等破碎～大块较多;岩体赋存特征精细调查对于深入了解矿岩崩落特性意义重大;通过钻孔摄像技术获取了水压致裂矿岩预处理试验前后钻孔孔壁图像并揭示了水压致裂过程产生的新裂隙,有效改善了矿岩结构面发育程度;通过对崩落顶板监测及出矿口块度统计分析显示首采区生产期崩落速率提高了3倍多、出矿口大块率降低了58.3%,为铜矿峪矿转深部开采过渡期产能平稳衔接提供了坚实保障;初步形成了水压致裂矿岩预处理技术及装备体系,可支撑我国现代自然崩落法采矿技术进一步推广应用。     

铜矿峪铜矿4~#东扩地压显现规律研究

自然崩落法成本低、效益好,受到了矿业界的认可,然其所带来的地压问题,却严重地影响着底部结构的稳定性。为防止地下采场地压对生产与安全带来危害,以铜矿峪矿530 m中段4~#东扩为研究对象,对其地压显现进行跟踪调查,并结合理论研究对矿压显现进行深入的分析,最终结果表明:4~#东扩地压频现与巷道布置和出矿松动有着重大关系,经历了4~#东扩剧烈的地压显现,认识到自然崩落法地压重点在于预防,而不是治理,试图通过高强度的支护体系来完成出矿,无疑是难以达到目的的;为此,在平时的地压预防工作中应牢牢地关注拉底和放矿控制这2项工作,才有可能避免地压现象的发生。     

铜矿峪矿自然崩落法地压控制及地压区矿量回收技术

针对自然崩落法采动影响大、地压显现严重等特点，以铜矿峪矿自然崩落法为研究对象，结合矿山主副层开采的现状，对自然崩落法开采过程中、矿体底盘的应力演变进行数值模拟，并对主副层交界处的应力及塑性区进行分析。针对极端条件下的副层高分层地压区矿量回收，提出了下部重开底部结构，中部强制崩落、上部自然塌落的接矿方案。模拟及实践结果证明：由于压力拱式的结构使得副层底部结构处于高应力区域，尤其在主副层采场贯通的前后，为此应提前加强副层底部结构出矿或采用深孔实施泄压工程。其次，对于地压区显现剧烈区域，可以等地压稳定后进行疏通治理或重造底部结构进行下水平接矿。     

基于线圈瞬态电流参数优化的真空断路器永磁操动机构动作特性研究

针对永磁操动机构出力不足、动作特性与真空断路器开断性能难以配合的问题,对单线圈双稳态真空断路器永磁操动机构进行了研究,在剖分永磁操动机构结构的基础上,分析了磁路磁链的分布关系,建立了三维电磁场数学模型。采用有限元法仿真分析方法,求解了永磁操动机构线圈瞬态电流与动铁芯合闸动作特性之间的关系,并探讨永磁操动机构储能电容容量、电源电压、线圈匝数和负载等效质量等主要参数对真空断路器合闸动作特性的影响。研究结果表明,仿真计算数据与试验测试数据吻合,优化后的电容、线圈及负载参数可对永磁操动机构的位移检测、系统故障诊断、结构改进等提供理论依据。