本文關(guān)鍵詞：12kV高壓真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)研究與分析

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【摘要】：接觸器作為一種重要的控制元件,現(xiàn)如今在電網(wǎng)和發(fā)電廠得到了廣泛應(yīng)用。接觸器一般主要可分為真空式和空氣式兩種,隨著人們對(duì)接觸器的使用不斷增多,真空式接觸器相對(duì)于空氣式接觸器的的優(yōu)越性越發(fā)明顯。早期由于條件所限,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法多以對(duì)產(chǎn)品的反復(fù)試驗(yàn)來達(dá)到優(yōu)化和改進(jìn)產(chǎn)品的目的,少有理論和數(shù)據(jù)支撐。因此研發(fā)成本高、時(shí)間長,很多時(shí)候還達(dá)不到預(yù)期的效果。本文通過理論分析計(jì)算、有限元仿真分析、優(yōu)化理論和試驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)電磁機(jī)構(gòu)的研究和優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。本文以VCH-400/12kV型真空接觸器為模型,對(duì)真空接觸器的電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究,其主要包括以下內(nèi)容:1、通過真空滅弧室給定技術(shù)參數(shù),經(jīng)理論計(jì)算出電磁機(jī)構(gòu)中電磁鐵芯、激磁線圈、分閘彈簧、觸頭彈簧各零部件技術(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。利用Solidworks分別對(duì)真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行二維和三維建模,通過無縫鏈接,將所建模型導(dǎo)入Comsol有限元軟件。然后對(duì)其進(jìn)行磁場分析,得到不同間隙、安匝數(shù)、激磁電流下的電磁吸力、反力特性曲線和磁場分布云圖。2、利用Maxwell 3D瞬態(tài)求解器對(duì)真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真分析,分別得到在不同合閘相角下,激磁電流、銜鐵位移和速度與時(shí)間關(guān)系。運(yùn)用正交試驗(yàn)法,通過以電磁鐵芯半徑、激磁電流、合閘線圈匝數(shù)、分閘彈簧剛度系數(shù)、觸頭彈簧剛度系數(shù)、分閘彈簧預(yù)壓力、觸頭彈簧預(yù)壓力這七個(gè)主要變量為因素,建立正交試驗(yàn)表,以合、分閘速度為目標(biāo),通過運(yùn)用極差分析法,尋求最優(yōu)參數(shù)組合,作為真空接觸器試制樣機(jī)數(shù)據(jù)。3、通過上述已有的技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)試制了真空接觸器樣機(jī),對(duì)樣機(jī)分別進(jìn)機(jī)械特性測試、機(jī)械壽命磨合、雙線圈控制電磁鐵溫升試驗(yàn),通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)與技術(shù)參數(shù)比較,驗(yàn)證樣機(jī)的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：電磁機(jī)構(gòu) 有限元分析 正交試驗(yàn) 樣機(jī)試制
【學(xué)位授予單位】：廈門理工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM572
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 本課題的研究背景10
• 1.2 本課題研究的目的和意義10-11
• 1.3 目前國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-12
• 1.3.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.3.2 未來發(fā)展趨勢11-12
• 1.4 論文的主要工作12-14
• 第二章 真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)14-22
• 2.1 真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)工作原理14-15
• 2.2 電磁機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)前處理15
• 2.3 觸頭彈簧參數(shù)設(shè)計(jì)15-17
• 2.4 分閘彈簧參數(shù)設(shè)計(jì)17-18
• 2.5 電磁鐵芯參數(shù)設(shè)計(jì)18-19
• 2.5.1 極靴面積計(jì)算18
• 2.5.2 極靴直徑計(jì)算18-19
• 2.5.3 鐵芯截面積計(jì)算19
• 2.5.4 鐵芯直徑計(jì)算19
• 2.6 電磁線圈參數(shù)設(shè)計(jì)19-21
• 2.6.1 電磁線圈向氣隙中提供的磁勢計(jì)算19-20
• 2.6.2 線徑和匝數(shù)計(jì)算20
• 2.6.3 線圈高度和厚度計(jì)算20-21
• 2.7 本章小結(jié)21-22
• 第三章 電磁機(jī)構(gòu)二維磁場分析22-32
• 3.1 有限元軟件分析Comsol Multiphysics簡介22-23
• 3.2 二維磁場問題有限元求解23-26
• 3.2.1 電磁場數(shù)值計(jì)算方法23
• 3.2.2 二維磁場邊值問題23-24
• 3.2.3 有限元離散一般形式24-26
• 3.3 電磁機(jī)構(gòu)二維模型的建立26-31
• 3.3.1 有限元模型建立26
• 3.3.2 材料屬性26-27
• 3.3.3 邊界條件和激勵(lì)27
• 3.3.4 設(shè)定求解參數(shù)27-28
• 3.3.5 網(wǎng)格剖分28
• 3.3.6 仿真結(jié)果28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 電磁機(jī)構(gòu)三維磁場分析32-58
• 4.1 基于Solidworks的高壓真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)三維建模32-36
• 4.1.1 電磁機(jī)構(gòu)框架建模32
• 4.1.2 電磁鐵芯建模32-33
• 4.1.3 軛鐵及合閘機(jī)構(gòu)建模33
• 4.1.4 主軸及拐臂建模33-34
• 4.1.5 銜鐵機(jī)構(gòu)建模34
• 4.1.6 機(jī)械保持及分閘機(jī)構(gòu)建模34-35
• 4.1.7 電磁機(jī)構(gòu)整體建模35
• 4.1.8 簡化電磁機(jī)構(gòu)模型35-36
• 4.2 高壓真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)三維靜態(tài)仿真分析36-49
• 4.2.1 電磁機(jī)構(gòu)三維有限元模型36-37
• 4.2.2 電磁機(jī)構(gòu)三維有限元模型網(wǎng)格剖分37
• 4.2.3 邊界條件處理和設(shè)置37-38
• 4.2.4 電磁機(jī)構(gòu)三維磁場仿真結(jié)果38-42
• 4.2.5 仿真結(jié)果分析42
• 4.2.6 電磁機(jī)構(gòu)電磁吸力計(jì)算42-47
• 4.2.6.1 麥克斯韋電磁吸力計(jì)算理論43
• 4.2.6.2 能量平衡計(jì)算電磁吸力43-44
• 4.2.6.3 理論計(jì)算與仿真結(jié)果對(duì)比44-46
• 4.2.6.4 小結(jié)46-47
• 4.2.7 電磁機(jī)構(gòu)反力特性47
• 4.2.8 電磁吸力—反力特性配合47-49
• 4.3 高壓真空接觸器電磁機(jī)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)仿真分析49-57
• 4.3.1 電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)模型的建立49-50
• 4.3.2 電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型建立50-52
• 4.3.3 電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性仿真52
• 4.3.4 電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真步驟52-53
• 4.3.5 動(dòng)態(tài)模型參數(shù)設(shè)置53-54
• 4.3.6 電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果54-56
• 4.3.7 小結(jié)56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 高壓真接觸器電磁機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)58-66
• 5.1 正交試驗(yàn)法58-60
• 5.2 接觸器電磁系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型60-63
• 5.2.1 電磁系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)選擇60-61
• 5.2.1.1 優(yōu)化目標(biāo)確定60-61
• 5.2.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇61
• 5.2.2 電磁系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)約束條件61-63
• 5.2.2.1 電磁吸力—反力特性約束62
• 5.2.2.2 電磁線圈溫升約束62-63
• 5.3 電磁系統(tǒng)正交試驗(yàn)結(jié)果63-64
• 5.4 電磁系統(tǒng)正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 真空接觸器樣機(jī)試制與試驗(yàn)66-73
• 6.1 真空接觸器樣機(jī)制作66-67
• 6.2 電磁機(jī)構(gòu)樣機(jī)試驗(yàn)67-72
• 6.2.1 機(jī)械特性測試試驗(yàn)67-70
• 6.2.2 機(jī)械壽命試驗(yàn)70-71
• 6.2.3 控制電磁鐵溫升試驗(yàn)71-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 第七章 結(jié)論與展望73-75
• 7.1 結(jié)論73-74
• 7.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 致謝77-78
• 個(gè)人簡歷78-79
• 在校期間科研成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

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本文編號(hào)：1061050