高速电磁斥力机构的基本原理与仿真分析

混合型限流断路器是现代直流电力系统有效的短路保护设备,其中用于驱动高速限流断路器机械触头高速分闸的电磁斥力机构性能决定了混合型限流断路器的限流水平及分断的可靠性。分析了电磁斥力机构的工作原理,通过理论推导得到了电磁斥力的解析表达式,在此基础上得到其运动方程。介绍了电磁斥力机构的瞬态场有限元仿真方法,建立了1000 V/400 A样机的仿真模型,样机试验结果验证了理论分析与仿真计算的正确性,为电磁斥力机构的进一步优化设计打下坚实基础。     

新型高速触头操动机构的设计及实验分析

设计了一种基于电磁斥力机构和单线圈双稳态永磁操动机构的新型高速触头操动机构，研制了原理样机，运用Ansoft有限元仿真软件对电磁斥力机构进行了建模仿真，实验结果表明该触头操动机构能够在分断动作信号发出约200μs后使动、静触头分离，触头开距为16mm。     

电磁斥力机构中驱动电容参数对触头初始电气间隙的影响

混合型限流断路器采用电磁斥力机构作为机械触头的高速驱动机构,为了进一步提高混合型限流断路器分断的可靠性,本文采用理论分析结合有限元仿真的方法,分析了电磁斥力机构驱动电容参数对电磁斥力的影响。研究表明在电磁斥力机构脉冲驱动电容储能相等的情况下,小容量高充电电压的驱动电容能够使机械触头在运动初期形成更大的开距,提高断路器关断时过电压的承受能力。样机试验结果证明研究结论的正确性。     

电磁斥力机构仿真与试验对比研究

电磁斥力机构因其特有优势成为了研究的热点,本文简单介绍了其工作原理,然后进行了有限元仿真,并生产样机进行了试验验证。从仿真与试验的对比分析中,可以看出,电磁斥力机构具有约300μs的机械延时,将仿真结果在时间维添加机械延时的修正后,仿真结果的准确性得到极大的提高。     

电磁斥力机构触动时间研究

本文在Ansys Workbench中,结合Maxwell 2D与Mechanical模块对电磁斥力机构的瞬态运动过程进行了联合仿真,完成了电磁斥力计算,并将电磁斥力作为载荷对电磁斥力机构进行了瞬态动力学分析,得到了电磁斥力机构传动部件在瞬态动作过程中的应力应变,提取了动触头处的位移曲线,得到了电磁斥力机构的触动时间为210μs,计算结果与试验结果 220μs的误差为4.5%,可以满足工程设计需要,为电磁斥力机构触动时间的计算提供了一种方法。     

高磁性背板对斥力机构能量利用率的影响研究

随着中压直流混合断路器的发展,电磁斥力机构因其优越的快速性与可靠性而得到关注与研究,本文通过在ANSYS EM软件中对电磁斥力机构进行建模仿真,分别对背板材料为高导磁材料与非导磁材料进行了仿真分析,从仿真分析的结果可以看出,高导磁的背板材料可以提高电磁斥力机构的能量利用率,减小电容体积。     

电磁斥力机构数学建模

建立了电磁斥力机构的数学模型,在此基础上,对一组参数的电磁斥力机构分别进行了编程计算与软件仿真,仿真结果与编程计算结果非常接近,验证了数学模型的准确性.     

电磁斥力机构中线圈外半径与轴向厚度之比的最优范围

本文采用科学计算软件MAPLE编程对电磁斥力机构中线圈与斥力盘的电磁耦合系数进行计算,并分析了在不同线圈外半径与轴向厚度之比的情况下电磁耦合系数的变化趋势,得出了线圈外半径与轴向厚度之比设计为9～12比较合适的结论,对电磁斥力机构的设计有一定的参考意义。     

直流5kA电磁斥力驱动式高速触头操动机构动作可靠性的优化设计

额定大电流的电磁斥力驱动式触头操动机构难以实现工程化,论文从减小电磁斥力、增强材料强度、提高机构工程可实现性等方面考虑,提出了增大驱动电容减小预充电压、斥力线圈放电回路中串联电感、优化斥力线圈结构参数以及采用电导率较小、相对磁导率较大的钢材作为斥力线圈支撑板等的优化方案。仿真和试验数据表明:在斥力线圈放电回路中串联电感,不仅保证了驱动电容的体积尽可能小,有利于工程应用,也极大地降低了脉冲斥力对机构的机械冲击,提高了机构的动作可靠性,有效地延长了其机械寿命。     

电磁斥力机构设计方法

本文针对中压混合断路器对电磁斥力机构的需求,对一种较常用的结构形式,提出了设计方法与步骤,并在有限元仿真软件ansoftMaxwell中建模仿真进行验证,验证了设计的可靠性。     

基于Maxwell 2D的电动斥力操作机构动态特性仿真

基于Ansoft公司的Maxwell 2D软件对电动斥力操作机构进行二维建模仿真,分别对无续流二极管和有续流二极管的放电电路进行了分析,得出了相应结论,对于研究电动斥力机构的特性有一定参考价值.     

基于DSP的电磁推斥高速断路器机械特性检测装置

介绍了一种基于DSP的电磁推斥高速操动机构断路器机械特性检测装置。该装置采用TMS320F2812数字信号处理器、Rogowski线圈、磁栅尺，完成了断路器机械特性参数的数据采集和信号处理；采用NI公司的LabVIEW为开发平台，通过G语言编程，对传送来的数据，进行计算、分析，产生相应的表格曲线，完成了相应的数据存储及查询功能。试验结果表明，该装置能较好的完成断路器主要机械特性参数的检测。     

新型强迫换流型真空直流限流断路器研究

研究了基于强迫换流原理的真空直流限流断路器,利用与真空灭弧室反并二极管的续流作用使真空灭弧室电流过零后得到零电压介质恢复时间.真空灭弧室由高速电磁斥力机构驱动,反向强迫关断电流由预充电的LC回路产生,采用氧化锌压敏电阻限制关断过程出现的过电压.建了断路器的EMTP仿真模型,对短路和额定关断过程进行仿真分析,比较了仿真与试验结果的电流、电压波形,两者具有很高的一致性.     

基于Maxwell的串联双线圈电磁机构动态仿真

该直流接触器主要应用于电力机车牵引供电系统充电回路,为了满足高寿命的要求,其电磁机构采用串联双线圈设计。本文运用电磁场分析软件Maxwell对其电磁机构建立了动态特性仿真模型。仿真模型充分考虑了串联双线圈的自感、互感及动铁芯所受负载反力对机构动态特性的影响,通过试验测量了该直流接触器电磁机构的电流时间曲线及机械动作特性。试验结果表明,该直流接触器电磁机构的动态特性试验结果与仿真结果相吻合,其性能指标能满足该接触器的设计要求。该仿真方法为直流接触器电磁机构的设计和优化提供了一条有效的途径。     

钢板感应加热机理及电磁-热耦合场的数值模拟

在船体外板水火成形工艺的实际加工和机械自动化加工试验中,研究发现使用氧-乙炔火焰热源存在很多难以解决的问题和局限,为此本文提出了采用电磁感应加热取代氧-乙炔火焰加热,阐述了感应加热的原理和过程,并利用ANSYS有限元软件对感应加热中的电磁-热耦合场进行了数值模拟,对计算结果进行了相应分析.     

磁悬浮隔振器的自寻优前馈控制

以船舶的振动主动控制为背景,基于自行研制的磁悬浮隔振器,提出了前馈控制的主动隔振方案,设计了对控制器参数在线自寻优的算法.该算法能够用于具有非线性特性的磁悬浮隔振器,并且不需要建立主动力到控制目标点的通道模型.在磁悬浮隔振系统上的实验结果表明,该控制算法取得了良好的减振效果,并且当系统受到扰动后,能够实现寻优过程的自动启动.     

FSS天线罩在舰船 EMC设计中的应用研究

为改善舰船的电磁兼容性,基于频率选择表面的空间滤波原理,分析频率选择表面天线罩在舰船上的应用,设计1部工作在 X波段的频率选择表面天线罩。仿真分析表明,该天线罩对通带外的电磁波具有较好的滤波作用,同时能保证通带内电磁波的有效传输,可以作为改善电磁兼容性的措施应用到舰船设计中。     

基于ansoft的交流鼠笼式异步电动机电磁场的有限元分析

本文以一个三相四极鼠笼式异步电动机作为分析模型,应用ansoft的MAXWELL 2D有限元分析软件对电机的空载稳态电磁场以及起动瞬态电磁场进行了计算,计算的电磁场结果可以用来指导电机的优化设计.