發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 00:44

　　 目前,隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等一批新能源產(chǎn)品的出現(xiàn)及全電電器、全電飛機(jī)等一系列軍用和民用電器的發(fā)展,使得大功率接觸器的需求量與日俱增,同時(shí)對其接觸性能和電壽命也提出了更高的要求�？紤]碰撞彈跳的接觸器動(dòng)態(tài)特性作為衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo),成為目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。由于接觸器本身所含機(jī)構(gòu)零件較多,在其通斷過程中,部件間多處存在碰撞接觸現(xiàn)象,沖擊碰撞問題本身具有的瞬時(shí)和非線性使得系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變的更為復(fù)雜。目前針對該問題的研究多為簡化處理,然而不同的接觸形式帶來的動(dòng)力學(xué)特性具有的差異性,需要更深入的研究,因此合理處理閉合過程中的碰撞接觸問題是研究接觸器動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵。而且碰撞彈跳引起的觸頭短時(shí)電弧,是導(dǎo)致熔焊粘接的主要原因,直接影響接觸器通斷性能和使用壽命。為滿足國防、軍事、社會(huì)對大功率接觸器的性能要求,建立考慮碰撞彈跳的多物理場動(dòng)態(tài)理論模型和計(jì)算方法是十分必要的。為抑制接觸器結(jié)構(gòu)碰撞彈跳,本文分別從多物理場建模、計(jì)算方法、測試裝置、影響因素分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了相關(guān)研究。首先建立了考慮渦流和電感效應(yīng)的動(dòng)態(tài)電磁模型,該模型能夠衡量渦流、電感效應(yīng)與接觸器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及電磁力的相互作用;并以接觸器動(dòng)態(tài)過程中的碰撞接觸為切入點(diǎn),建立了接觸器的線性運(yùn)動(dòng)和非線性碰撞的運(yùn)動(dòng)模型;考慮到溫度及其反復(fù)短時(shí)工作對接觸器磁化特性和線圈電阻的影響,建立了電磁結(jié)構(gòu)的熱場有限元模型,最終形成了考慮碰撞彈跳的接觸器機(jī)-電-磁-熱建模方法。之后提出了接觸器多物理場動(dòng)態(tài)特性耦合計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了加載的電流、電磁力和反力信號的動(dòng)態(tài)、連續(xù),為多場計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)調(diào)用奠定基礎(chǔ);與此同時(shí),可動(dòng)部件在可壓縮空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí),采用對可壓縮部分進(jìn)行重新分網(wǎng)并控制固定部分和運(yùn)動(dòng)部分的分網(wǎng)單元保持不變的自動(dòng)分網(wǎng)技術(shù),在時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行電磁參量的求解;隨后基于時(shí)間協(xié)同的概念,將接觸器電磁特性、包含碰撞接觸的動(dòng)力學(xué)特性、熱特性進(jìn)行耦合計(jì)算�；谠擇詈嫌�(jì)算方法分析了接觸器彈跳特性的影響因素,詳細(xì)研究了超程彈簧預(yù)壓力、線圈勵(lì)磁電壓、觸頭開距、返回彈簧預(yù)壓力、可動(dòng)部件及其附加質(zhì)量、溫度、長時(shí)間反復(fù)短時(shí)工作等7個(gè)因素對接觸器動(dòng)態(tài)過程中彈跳特性的影響。然后設(shè)計(jì)了接觸器觸頭彈跳模擬測試裝置,實(shí)現(xiàn)了觸頭彈跳的測試與分析,獲得了動(dòng)觸頭位移與時(shí)間的關(guān)系。該測試裝置是能夠?qū)崿F(xiàn)部件可更換、兼具獲得碰撞接觸部件間的碰撞力和帶載設(shè)計(jì)的模擬機(jī)械結(jié)構(gòu),具有通用性強(qiáng)、測試精度高、可帶載測試、實(shí)時(shí)顯示和保存測試數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。最后,以抑制接觸器碰撞彈跳為目標(biāo),采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,對影響接觸器碰撞彈跳的因素進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì),獲得了彈跳影響因素間的最佳參數(shù)匹配。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,且與改進(jìn)設(shè)計(jì)前的結(jié)果進(jìn)行了對比,結(jié)果表明:改進(jìn)設(shè)計(jì)后的接觸器彈跳情況減弱,且能夠滿足接觸器的吸反力匹配要求。本課題的研究是直流大功率接觸器的共性問題,研究成果可直接被應(yīng)用于新能源電器、軍用和民用電器等的動(dòng)態(tài)特性計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM572
【部分圖文】：

圖1-2雙觸頭模擬開關(guān)示意圖

圖 2-3 剖分網(wǎng)格前后接觸器情況圖進(jìn)行多場動(dòng)態(tài)特性耦合計(jì)算前，在此給出接觸器電磁模型的磁通密度如 2-4 所示，以此來輔助判定所建模型磁場分布的合理性。從圖 2-，銜鐵、軛鐵處的磁通密度最大，約為 1.85T，磁場最強(qiáng)；外殼貼近

耦合計(jì)算、傳統(tǒng)計(jì)算與試驗(yàn)對比圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2892260