發(fā)布時(shí)間：2020-04-30 02:19

【摘要】：高壓電磁繼電器在高電壓大功率的電源設(shè)備及系統(tǒng)中承擔(dān)著控制、電路轉(zhuǎn)換、安全接地等重要功能,發(fā)揮著半導(dǎo)體開關(guān)所不能替代的作用。針對(duì)傳統(tǒng)高壓電磁繼電器存在耐壓值低、工作振動(dòng)噪聲大、線圈溫升嚴(yán)重等缺點(diǎn),從整體設(shè)計(jì)、局部優(yōu)化、直流供電運(yùn)行及可靠性測控平臺(tái)開發(fā)方面對(duì)高壓電磁繼電器進(jìn)行了深入的研究。在高壓電磁繼電器設(shè)計(jì)上,依據(jù)觸頭耐壓、釋放時(shí)間、接觸電阻等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)高壓電磁繼電器進(jìn)行整體的初步設(shè)計(jì),并采用Ansoft Maxwell進(jìn)行電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元?jiǎng)討B(tài)仿真,得到了設(shè)備的特性參數(shù),驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性,同時(shí)分析了分磁環(huán)對(duì)于電磁鐵交流供電狀態(tài)下的減振作用及其發(fā)熱情況。對(duì)于高壓電磁繼電器的優(yōu)化以文中的初步設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),分別從低壓側(cè)電磁系統(tǒng)和高壓側(cè)觸頭兩方面進(jìn)行局部優(yōu)化。對(duì)低壓側(cè)應(yīng)用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化其體積和線圈的功率,得到最優(yōu)解集并挑選適當(dāng)結(jié)果,在體積幾乎不變情況下降低28%的線圈功率;對(duì)觸頭部分應(yīng)用基于COMSOL的參數(shù)化掃描進(jìn)行尺寸和圓倒角半徑的參數(shù)優(yōu)化,選擇空間中的特定點(diǎn)集進(jìn)行觀測和評(píng)估,并依據(jù)空氣擊穿的場強(qiáng)臨界值選定優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù),保證觸頭間電場不被擊穿。針對(duì)交流電磁繼電器工作過程中的振動(dòng)大、噪聲大及發(fā)熱嚴(yán)重問題,提出變壓器降壓整流、晶閘管半控整流、MOSFET全控整流三種簡單可行的線圈直流供電運(yùn)行方案,基于Simulink驗(yàn)證了可行性,并設(shè)計(jì)和搭建了相關(guān)軟硬件電路;設(shè)計(jì)并開發(fā)了高壓電磁繼電器可靠性監(jiān)測平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通斷電控制、故障診斷并記錄工作狀況,用于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和加工中的問題,進(jìn)而提高高壓電磁繼電器的可靠性。最后加工了高壓電磁繼電器樣機(jī),搭建了高壓電磁繼電器直流供電運(yùn)行電路和可靠性測控平臺(tái),進(jìn)行了交流供電、直流供電運(yùn)行及高壓側(cè)的相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明其關(guān)鍵參數(shù)符合設(shè)計(jì)指標(biāo),優(yōu)化后的性能參數(shù)得到有效提升,直流供電運(yùn)行方式和可靠性測控平臺(tái)均能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo),證明了設(shè)計(jì)的有效性和正確性。
【圖文】：

9圖 2-2 高壓電磁繼電器示意圖(吸合狀態(tài)) 為動(dòng)觸頭頂端的壓力彈簧，為動(dòng)觸頭提供和靜觸頭作過程中保持穩(wěn)定；區(qū)域 2 和 3 分別為高壓動(dòng)觸頭功能；區(qū)域 4 為環(huán)氧背板區(qū)域，用于固定和連接整動(dòng)桿，用于帶動(dòng)高壓動(dòng)觸頭移動(dòng)；區(qū)域 6 為固定臺(tái)，對(duì)連動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行限位；區(qū)域 7 為橡膠減震；區(qū)域 8 為彈簧固定片，用于保證彈簧在工作過程中，為電磁繼電器的彈回提供反力；區(qū)域 10 為鐵芯部觸頭相連，通電時(shí)在電磁吸力的作用下完成向下吸合斷電時(shí)在彈簧反力的作用下完成彈回動(dòng)作；區(qū)域 11制和固定；區(qū)域12為線圈部分，是高壓電磁繼電器驅(qū)

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 磁軛部分，用于導(dǎo)磁和產(chǎn)生電磁吸力，，由于磁軛固的凸起部分用于限制反力彈簧的位置，從而保證彈彈出；區(qū)域 14 為鐵芯底面的分磁環(huán)，通過在制作鐵芯加工完成后嵌入分磁環(huán)，達(dá)到電磁繼電器交流工力彈簧設(shè)計(jì)高壓觸頭是受控部分，用于實(shí)現(xiàn)主電路的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)間的高電壓，閉合狀態(tài)下功能相當(dāng)于導(dǎo)線，接通電路圖 2-3 所示：
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM58

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉傳亭;白云飛;曹文宇;;電動(dòng)汽車用直流接觸器的設(shè)計(jì)[J];電器與能效管理技術(shù);2014年23期

2 翟國富;鄒帆;阮永剛;;大功率直動(dòng)式接觸器節(jié)能控制策略研究[J];電器與能效管理技術(shù);2014年10期

3 李強(qiáng);胡景泰;潘志剛;;節(jié)能交流接觸器線圈控制分析[J];低壓電器;2014年02期

4 高鐵旦;王華峰;陳超敏;;新型智能高電位治療儀的研制[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2013年03期

5 馬曉紅;;高壓開關(guān)用鎢銅觸頭材料研究[J];黑龍江科技信息;2013年14期

6 康志宏;;交流接觸器節(jié)能控制分析[J];電氣應(yīng)用;2011年22期

7 許軍;李坤;;電接觸的接觸電阻研究[J];電工材料;2011年01期

8 陳德為;張培銘;;采用高速攝像機(jī)的智能交流接觸器控制及其測試裝置的研制[J];電工電能新技術(shù);2009年03期

9 孫麗瓊;耿英三;李愛軍;姚建軍;馮濤;;交直流接觸器特性自動(dòng)測試系統(tǒng)的開發(fā)[J];低壓電器;2008年19期

10 馮士剛;艾芊;;帶精英策略的快速非支配排序遺傳算法在多目標(biāo)無功優(yōu)化中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊曉紅;超高壓CuW/CuCr整體電觸頭材料的研究[D];西安理工大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 陳亞彬;交流接觸器仿真設(shè)計(jì)與智能控制系統(tǒng)研究[D];東南大學(xué);2015年

2 王若愚;電磁式高壓繼電器與高壓小電流隔離開關(guān)的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 陳衛(wèi)華;飛機(jī)270V高壓直流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及仿真技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2645282