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。     

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。     

用于直流快速开关的电磁斥力机构仿真及优化设计

本文对用于直流快速开关的电磁斥力机构进行仿真分析研究,通过优化影响电磁斥力机构设计的主要参数设计了试验样机。通过样机的试验,验证了仿真分析的准确性。     

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.     

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。     

电磁斥力机构设计及试验研究

为了提高快速断路器的驱动机构动作性能,采用Ansoft和ADAMS联合仿真以得到合适的设计参数。介绍了电磁斥力机构工作原理、数学模型及双稳态弹簧保持装置,对电磁斥力机构分别进行了电磁场和动力学仿真分析。研究了不同驱动电压以及不同储能电容容量对电磁斥力机构运动特性的影响。通过对比试验数据,得出驱动电压越高,触动时间越短;电容量越大,运动时间越短的结论。本文研究方法对其他类型操作机构的设计具有一定的参考意义。     

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。     

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。