本文關鍵詞：單穩(wěn)態(tài)永磁機構的設計與研究

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【摘要】：智能電網現(xiàn)已成為國內外電力系統(tǒng)改革和發(fā)展的必然趨勢。斷路器作為輸配電設備中的核心組成部分,其可靠性和穩(wěn)定性尤為重要。由于永磁機構斷路器具有傳統(tǒng)操動機構斷路器所無法比擬的優(yōu)點,因此它廣泛成為國內外普遍研究的對象。由于永磁機構的具體設計方法國內外公開報道較少,企業(yè)往往靠大量的試驗樣機摸索進行改進。本文對行業(yè)中ZW32-12型戶外永磁真空斷路器所配用的單穩(wěn)態(tài)永磁機構進行研究,給出具體分析過程。首先,本文對單穩(wěn)態(tài)永磁機構的結構及其工作原理進行了詳細的介紹,給出了磁路分析的基本方法�；邴溈怂鬼f電磁場理論,對永磁機構二維模型進行了磁場分析,給出了電磁力計算方法。針對ZW32-12型永磁機構斷路器,對其靜態(tài)和動態(tài)特性進行了理論分析并計算,建立了相應的數(shù)學模型,給出了動態(tài)特性微分方程。然后對其等效質量和反力特性向動鐵心處進行了歸算,為永磁機構的動態(tài)特性分析提供了理論計算基礎。其次,本文詳細敘述了單穩(wěn)態(tài)永磁機構的設計過程及其方法,并通過具體的研發(fā)工作得到了永磁機構零部件材質以及外形尺寸等基本數(shù)據(jù)。為驗證真空斷路器的設計合理性,應用Ansoft電磁場仿真分析軟件,分別以2D和3D實體模型,對其靜態(tài)磁場和瞬態(tài)磁場進行了仿真分析。利用所建立的參數(shù)化數(shù)值仿真模型,得出了動鐵心不同位置處保持力大小曲線、獲得了斷路器的動態(tài)特性曲線以及分閘和合閘時電流和電壓與時間之間的關系曲線。最后,本文采用壓力測試儀對其合閘保持力進行了測試、機械特性測試儀對其機械特性進行了測試、示波器對線圈電流—時間曲線進行了實驗,實驗結果與理論和仿真數(shù)值基本吻合。并對手力合閘問題提出了解決方案,制作的樣機滿足預期設計要求。本文通過理論計算、模擬仿真以及樣機實驗的方式對永磁機構的研究進行了詳細的闡述,驗證了其設計方法的可行性,為永磁機構的開發(fā)提供了良好的方法與思路。并且縮短了企業(yè)新產品的開發(fā)周期,對智能電網的快速發(fā)展起到了良好的推動作用。
【關鍵詞】：真空斷路器 永磁機構 磁場分析 有限元模擬
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM561
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景及意義8-10
• 1.1.1 課題研究的背景8-9
• 1.1.2 課題研究的意義9-10
• 1.2 國內外永磁機構發(fā)展及現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國外永磁機構發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內永磁機構發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本課題研究的主要內容15-16
• 第二章 單穩(wěn)態(tài)永磁機構工作原理及計算方法16-33
• 2.1 單穩(wěn)態(tài)永磁機構的結構及工作原理16-18
• 2.2 單穩(wěn)態(tài)永磁機構的磁路分析18-21
• 2.3 單穩(wěn)態(tài)永磁機構靜態(tài)特性研究21-25
• 2.3.1 靜態(tài)特性基礎理論及計算模型22-24
• 2.3.2 靜態(tài)保持力計算24-25
• 2.4 單穩(wěn)態(tài)永磁機構動態(tài)特性研究25-31
• 2.4.1 動態(tài)特性計算模型25-26
• 2.4.2 等效質量歸算26-30
• 2.4.3 反力歸算30-31
• 2.5 本章小結31-33
• 第三章 單穩(wěn)態(tài)永磁機構的結構設計與仿真33-50
• 3.1 單穩(wěn)態(tài)永磁機構的結構設計33-40
• 3.1.1 合閘保持力的確定34
• 3.1.2 動鐵心的設計34-35
• 3.1.3.永磁體的設計35-37
• 3.1.4 控制線圈設計37-39
• 3.1.5 外磁軛和上下磁軛的設計39-40
• 3.2 單穩(wěn)態(tài)永磁機構的靜態(tài)仿真分析40-45
• 3.2.1 建模40-42
• 3.2.2 靜態(tài)磁場分布42-43
• 3.2.3 機構靜態(tài)保持力43-45
• 3.3 單穩(wěn)態(tài)永磁機構的瞬態(tài)仿真分析45-49
• 3.3.1 模型的建立45-46
• 3.3.2 仿真結果及分析46-49
• 3.4 本章小結49-50
• 第四章 永磁機構真空斷路器性能試驗研究50-64
• 4.1 保持力測試50-52
• 4.1.1 測試準備50-51
• 4.1.2 測試方法51-52
• 4.1.3 測試結果分析52
• 4.2 斷路器機械特性試驗52-56
• 4.2.1 測試設備與儀器52-53
• 4.2.2 試驗原理與方法53-55
• 4.2.3 試驗結果分析55-56
• 4.3 線圈合分閘電流試驗56-58
• 4.4 問題及改進58-61
• 4.4.1 手力合閘問題58-59
• 4.4.2 方案實施59-61
• 4.5 問題及其解決措施61-62
• 4.6 本章小結62-64
• 第五章 總結與展望64-66
• 5.1 全文總結64
• 5.2 主要工作與創(chuàng)新點64-65
• 5.3 本文的不足及展望65-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文70-72

【參考文獻】

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本文編號：687901