交流接觸器是一種應用廣泛的遠程自動控制開關,由于其易于加工、接觸可靠且過載能力強等優(yōu)點,廣泛應用于頻繁通斷的各種電路控制系統(tǒng)中。交流接觸器在頻繁的接通與開斷過程中會引起觸頭彈跳,觸頭彈跳產(chǎn)生的電弧不僅嚴重影響觸頭系統(tǒng)的性能,還會對觸頭造成相應的燒蝕和磨損,其次,觸頭彈跳會造成電路瞬間反復開斷,進而產(chǎn)生浪涌電流,嚴重危害被控設備的使用壽命。因此如何減小和抑制觸頭彈跳已成為提高接觸器電壽命及可靠性的關鍵。本文以A9-30-10型接觸器為研究對象,基于ADAMS和ANSYS軟件建立了交流接觸器三維動態(tài)仿真模型,對交流接觸器合閘過程進行了全面且系統(tǒng)的研究,并通過實驗對仿真結果進行了驗證,取得了如下研究成果:（1）為了揭示接觸器觸頭系統(tǒng)彈跳動力學行為及影響因素,本文對交流接觸器結構模型進行深入分析并簡化,從振動角度建立了交流接觸器二自由度非線性碰撞振動模型,根據(jù)交流接觸器合閘過程中有無碰撞的特點,采用分段思想,提出了觸頭和鐵心彈跳全過程分段振動微分方程,結果表明,該方程能準確反映接觸器動態(tài)合閘過程中觸頭、鐵芯彈跳的全過程。（2）本文利用ADAMS與ANSYS相結合的方法,實現(xiàn)了交流接觸器電-磁-... 

【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鐵芯B-H曲線

西安建筑科技大學碩士學位論文233.2.3網(wǎng)格的劃分單元屬性和材料屬性添加后，就需要對所建模型進行網(wǎng)格劃分，以便進行求解和后處理。網(wǎng)格是有限元分析的基礎，要想得到可靠的分析結果，首先要保證網(wǎng)格的質量。模型求解的精確程度和網(wǎng)格質量有著緊密關聯(lián)，在模型體積一定時，網(wǎng)格尺寸越小，網(wǎng)格數(shù)量越多，其最終結果的計算精度也會越高，但網(wǎng)格尺寸越小，會使得仿真模型的計算量大大增加，因此網(wǎng)格尺寸的劃分并沒有統(tǒng)一標準，具體需要根據(jù)仿真模型的實際尺寸進行調整。ANSYS軟件中將網(wǎng)格的劃分精細水平設為10個等級，根據(jù)模型的大小，不同的等級對應不同的網(wǎng)格劃分尺寸，其中1級劃分為最精細網(wǎng)格，模型求解精度最高，但網(wǎng)格劃分時間長，計算量大，模型求解耗時較長，對電腦設備性能要求較高。10級為最粗糙等級，網(wǎng)格尺寸較大，劃分網(wǎng)格較快，但由于網(wǎng)格尺寸過大導致求解精度不高。因此本課題綜合考慮了網(wǎng)格尺寸和求解精度，最終選擇了3級網(wǎng)格劃分精度。網(wǎng)格劃分等級確定后，就需要選擇網(wǎng)格劃分的形式，ANSYS中網(wǎng)格的劃分種類和方式有很多。對于形狀比較復雜的模型多采用自由網(wǎng)格劃分，對于比較規(guī)則的模型可以考慮映射網(wǎng)格劃分，掃掠式網(wǎng)格劃分是從體的一側到另一側掃掠式劃分。本課題最終選用了ANSYS的MeshTool工具進行了自由網(wǎng)格劃分，其網(wǎng)格劃分后的模型如圖3.3所示。圖3.3電磁機構有限元模型3.2.4電流源的施加電磁線圈是交流接觸器電磁機構的主要部件，通常在模型建立中，我們必須對其進行建模和進行網(wǎng)格劃分。但隨著ANSYS軟件的不斷發(fā)展，其單元類型和

西安建筑科技大學碩士學位論文24功能也變得更加強大和完善，因此本課題直接采用ANSYS軟件中的有限啞單元SOURC36，該單元是ANSYS建立線圈的專用單元，采用該單元建立的線圈模型不需要進行有限元網(wǎng)格劃分就能直接進行計算和后處理。使用該單元建立線圈模型只需要在命令中指明電流源的形狀和位置，通過啞元單元實常數(shù)可以自定義線圈的匝數(shù)、所施加電流的大小以及電磁線圈的長、寬、高。需要注意的是，雖然本課題只建立了四分之一電磁機構模型，但任然需要為整個電流源建模。本課題所用的SOURC36單元是在ANSYS中采用命令流的方式直接生成的，其跑道型線圈具體命令流如下：RACE,XC,YC,RAD,TCUR,DY,DZ,,,CNAME,命令流對應的線圈各參數(shù)分布如圖3.4所示。圖3.4跑道型線圈3.2.5邊界條件和載荷的施加邊界條件和載荷的施加是進行有限元仿真計算的關鍵一環(huán)。ANSYS軟件的邊界條件和載荷即可以直接施加到實體模型上，也可以施加到有限元模型中，當載荷施加到實體模型時，ANSYS程序會自動將模型中施加的載荷和邊界條件傳遞到有限元模型上。本課題電磁仿真中求解邊界條件采用系統(tǒng)默認的邊界條件，即磁力線平行邊界條件。要想計算電磁機構吸力大小，需要對動鐵芯整體進行力標志的添加，本文采用ANSYS宏命令中的FMAGSUM，對其網(wǎng)格模型中的麥克斯韋和虛功力進行求和計算，其基本做法為將動鐵心的網(wǎng)格單元定義為一個組件，通過組件可以對構成動鐵芯的所有網(wǎng)格單元進行電磁力求和計算。本課題為了避免模型在后處理過程中出現(xiàn)病態(tài)矩陣，還需要對其模型中的一個點上施加約束，即MAG=0，如圖3.5所示。其相關操作的命令流如下：將所選單元生成一個組件：UtilityMenu>Select>Comp/Assembly>CreateComponent,

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