發(fā)布時間：2017-11-22 05:19

  本文關鍵詞：大電流直流開關關鍵技術研究

  更多相關文章： 大電流直流開關 電觸頭 粗糙表面接觸電阻模型 接觸電阻測試 多觸點觸頭結構

【摘要】：大電流直流開關是ITER極向場變流器電源系統的重要組成部分。在系統中,開關主要有兩個方面的作用:閉合時,通過正常工作電流和短路故障電流而溫升不超過允許值;斷開時,使電源和負載可靠隔離�，F有的ITER開關采用刀片式結構,觸頭為線接觸形式,導電面積小,通流能力差,從而造成開關體積過大。觸頭是開關的重要部件,其接觸電阻直接決定了開關的電壓降和溫升,限制了開關載流能力的提升。本文擬通過改進觸頭設計,以得到載流能力大的觸頭結構。觸頭設計過程中,接觸電阻是最重要的參數。本文對粗糙表面的電接觸進行分析,建立了粗糙表面的接觸電阻模型,并對接觸電阻的關鍵影響因素進行了理論分析和實驗研究。本文設計了自適應的多觸點的觸頭結構以提升觸頭的通流能力。通過仿真分析和實驗,多觸點觸頭結構可以提升通流能力。為了應用這種觸頭結構,本文提出直推式的開關結構,并對其進行了穩(wěn)態(tài)下熱電耦合分析。本文首先對經典的電接觸理論進行了回顧。結合粗糙表面的描述方法,通過引入粗糙表面的接觸壓力與接觸面積計算模型,從而建立了粗糙表面的接觸電阻模型。通過定量分析如壓力、塑性指數以及表面粗糙度等對接觸電阻的影響,對模型進行了詳細分析。其次,本文設計了接觸電阻測試平臺,對接觸電阻的影響因素進行了實驗測試。對粗糙表面接觸電阻理論模型和實驗測試進行了對比分析,結果表明:壓力較小時,理論模型計算的接觸電阻值和實驗測試值較為吻合;壓力較大時,理論模型有一定的局限性。本文還對單位接觸面積內觸點數目與接觸電阻的關系進行了理論分析和實驗測試。采用多物理場有限元分析方法,探究了觸頭的溫升以及最大電流密度與觸點數目的關系。多觸點的實驗測試表明和仿真分析均表明,隨著觸點數目增加,觸頭的溫升顯著降低。從而證明了單位面積內有多個觸點的觸頭結構可以提高通流能力。最后,本文針對多觸點觸頭的結構形式,設計新型的直推式開關結構,并對開關穩(wěn)態(tài)下的通流能力進行了分析。設計分析結果表明,直推式開關結構可以顯著降低開關的體積。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM503.5

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本文編號：1213612