中压真空断路器分合闸理论分析与优化设计
发布时间：2021-10-31 13:38
真空断路器是中压开关中的主要电器之一,弹簧操动机构由于对电源要求低,运行可靠性高等优点被广泛应用于真空断路器中。目前对于真空断路器弹簧操动机构机械特性的研究仍有许多不足之处。文章以ABB公司的中压真空断路器弹簧操动机构作为研究对象,对其合闸过程动触头所受到的驱动力、阻力变化及能量变化进行理论分析。文章从弹簧操动机构的工作原理出发,利用三维建模软件SolidWorks建立机构模型。通过对机构模型在合闸过程中位置及力矩传动分析,得出合闸过程中动触头所受到的驱动力及阻力的变化曲线。利用MATLAB求解在合闸过程中动触头所受到的驱动力与阻力变化曲线的交点位置,计算并对比交点前驱动力与阻力做功的大小,分析合闸过程的能量关系,最终得出可用于分析合闸过程动触头所受到的驱动力与阻力变化及能量变化的理论计算方法。其次建立弹簧操动机构简化模型,并导入多体动力学仿真软件Adams中,建立虚拟样机。分别调节储能弹簧、分闸弹簧及超程弹簧的参数,改变合闸过程动触头所受到的驱动力与阻力做功的大小,找出断路器刚好能够合闸时的机构参数,并代入理论计算方法中分析此时的能量关系。对比三组仿真及理论分析结果,得出断路器刚好能...
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＶＤ４中压真空断路器??４??
?第一章绪论????该真空断路器的型号为２４ｋＶ／１２５０Ａ－３１．５ｋＡ，即额定电压为２４ｋＶ，额定电??流为１２５０Ａ，额定短路开断电流是３１．５ｋＡ。??具体研究对象是该中压真空断路器配备的弹簧操动机构，该弹簧操动机构由??ＡＢＢ研发设计并广泛应用于各类中压真空断路器中，能够满足不同环境下的操??作需求，目前还没有相关文献对该断路器的负载及能量过程进行详细的理论分??析。该弹簧操动机构的模型图如图１－２所示：??图１－２弹簧操动机构??１．４课题主要工作??本课题的研究目标是：??（１）指出当前真空断路器弹簧操动机构在合闸过程中动触头受力变化及能??量设计的不足，并给出修改后的动触头受力变化曲线。对中压真空断路器弹簧操??动机构进行理论分析，结合机构传动原理及力矩传动原理对中压真空断路器合闸??过程进行理论分析，得出分析合闸过程动触头所受到的驱动力、阻力变化及能量??变化的理论计算方法。??（２）建立中压真空断路器弹簧操动机构简化模型，并导入多体运动学软件??Ａｄａｍｓ中，建立虚拟样机。通过修改机构参数，使弹簧操动机构刚好能够合闸，??并代入理论计算方法中得出此时的能量变化情况。对比仿真及理论分析结果，得??出断路器刚好能够合闸时驱动力与阻力做功之间的能量关系，并验证理论计算方??５??
?厦门理工学院硕士学位论文???图２－１为弹簧操动机构的原理框图：??１?ｆｉｔ??电机——？减速器??？储能机构?｜??ＩＩＩ???１?丨丨??传｜丨．．丨丨?————??２?动触头《——传动机构?《合闸弹簧??；丨?Ｉ?「」?．?????分闸弹簧??厂?一?■－?１?？?丨」?控??缓冲器?合闸闭锁装置?脱扣装置??Ｌ?—丨丨－－?」??—?．丨丨；??图２－１弹簧操动机构原理框图??其中储能装置有手动储能和电动储能两种方式，电动储能通常由直流或交流??发电机为储能机构提供动力，通过减速器和传动机构使合闸弹簧压缩并存储能??量，为机构合闸操作储存能量。手动储能与电动储能原理大致相同，只是手动储??能的能量来源于人力，需要与棘轮配合完成储能。另外机构还配有缓冲器用来降??低合闸过程中能量过大对机构的危害，但是由于缓冲器在合闸运动过程中的影响??有限，因此本次设计将其作用忽略。??２．３弹簧操动机构的工作原理??２．３．１储能工作原理??弹簧操动机构的储能结构图如图２－２所示：??储能手柄?合闸按钮??：■磬：??—▼?Ｘｒ?储能顏??（ａ）储能机构剖面图一?（ｂ）储能机构剖面图二??图２－２弹簧操动机构储能结构图??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]断路器弹簧操动机构双四杆机构优化设计[J]. 邓斌,邓慧心. 机械与电子. 2018(08)
[2]一种基于优化方法的曲率最优过渡曲线生成算法[J]. 蔡亮,王效杰,邓洪洁. 电气传动. 2018(06)
[3]基于ADAMS的高压断路器弹簧机构动力学仿真与故障分析[J]. 杨秋玉,彭彦卿,庄志坚. 高压电器. 2018(06)
[4]断路器弹簧操动机构参数化建模与优化[J]. 任效龙,高宏力,田怀文,何翔. 机械设计与制造. 2018(02)
[5]高压断路器机械特性检测装置的研究[J]. 郭皎,王毅,张明志. 电子设计工程. 2017(21)
[6]断路器传动机构的相似模型设计研究[J]. 宋健,刘宏昭. 机械科学与技术. 2017(11)
[7]基于等效质量计算方法的高压断路器传动系统理论研究[J]. 周文,刘冬初,胡标,杨和,赵斐. 电气开关. 2017(05)
[8]基于振动信号的SF6高压断路器操动机构状态监测[J]. 王继锋,唐文虎,季天瑶. 高压电器. 2017(09)
[9]浅谈中压开关设备应用现状及发展[J]. 张杰. 机电信息. 2017(24)
[10]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义. 机械设计与制造. 2017(08)
本文编号：3468230
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＶＤ４中压真空断路器??４??
?第一章绪论????该真空断路器的型号为２４ｋＶ／１２５０Ａ－３１．５ｋＡ，即额定电压为２４ｋＶ，额定电??流为１２５０Ａ，额定短路开断电流是３１．５ｋＡ。??具体研究对象是该中压真空断路器配备的弹簧操动机构，该弹簧操动机构由??ＡＢＢ研发设计并广泛应用于各类中压真空断路器中，能够满足不同环境下的操??作需求，目前还没有相关文献对该断路器的负载及能量过程进行详细的理论分??析。该弹簧操动机构的模型图如图１－２所示：??图１－２弹簧操动机构??１．４课题主要工作??本课题的研究目标是：??（１）指出当前真空断路器弹簧操动机构在合闸过程中动触头受力变化及能??量设计的不足，并给出修改后的动触头受力变化曲线。对中压真空断路器弹簧操??动机构进行理论分析，结合机构传动原理及力矩传动原理对中压真空断路器合闸??过程进行理论分析，得出分析合闸过程动触头所受到的驱动力、阻力变化及能量??变化的理论计算方法。??（２）建立中压真空断路器弹簧操动机构简化模型，并导入多体运动学软件??Ａｄａｍｓ中，建立虚拟样机。通过修改机构参数，使弹簧操动机构刚好能够合闸，??并代入理论计算方法中得出此时的能量变化情况。对比仿真及理论分析结果，得??出断路器刚好能够合闸时驱动力与阻力做功之间的能量关系，并验证理论计算方??５??
?厦门理工学院硕士学位论文???图２－１为弹簧操动机构的原理框图：??１?ｆｉｔ??电机——？减速器??？储能机构?｜??ＩＩＩ???１?丨丨??传｜丨．．丨丨?————??２?动触头《——传动机构?《合闸弹簧??；丨?Ｉ?「」?．?????分闸弹簧??厂?一?■－?１?？?丨」?控??缓冲器?合闸闭锁装置?脱扣装置??Ｌ?—丨丨－－?」??—?．丨丨；??图２－１弹簧操动机构原理框图??其中储能装置有手动储能和电动储能两种方式，电动储能通常由直流或交流??发电机为储能机构提供动力，通过减速器和传动机构使合闸弹簧压缩并存储能??量，为机构合闸操作储存能量。手动储能与电动储能原理大致相同，只是手动储??能的能量来源于人力，需要与棘轮配合完成储能。另外机构还配有缓冲器用来降??低合闸过程中能量过大对机构的危害，但是由于缓冲器在合闸运动过程中的影响??有限，因此本次设计将其作用忽略。??２．３弹簧操动机构的工作原理??２．３．１储能工作原理??弹簧操动机构的储能结构图如图２－２所示：??储能手柄?合闸按钮??：■磬：??—▼?Ｘｒ?储能顏??（ａ）储能机构剖面图一?（ｂ）储能机构剖面图二??图２－２弹簧操动机构储能结构图??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]断路器弹簧操动机构双四杆机构优化设计[J]. 邓斌,邓慧心. 机械与电子. 2018(08)
[2]一种基于优化方法的曲率最优过渡曲线生成算法[J]. 蔡亮,王效杰,邓洪洁. 电气传动. 2018(06)
[3]基于ADAMS的高压断路器弹簧机构动力学仿真与故障分析[J]. 杨秋玉,彭彦卿,庄志坚. 高压电器. 2018(06)
[4]断路器弹簧操动机构参数化建模与优化[J]. 任效龙,高宏力,田怀文,何翔. 机械设计与制造. 2018(02)
[5]高压断路器机械特性检测装置的研究[J]. 郭皎,王毅,张明志. 电子设计工程. 2017(21)
[6]断路器传动机构的相似模型设计研究[J]. 宋健,刘宏昭. 机械科学与技术. 2017(11)
[7]基于等效质量计算方法的高压断路器传动系统理论研究[J]. 周文,刘冬初,胡标,杨和,赵斐. 电气开关. 2017(05)
[8]基于振动信号的SF6高压断路器操动机构状态监测[J]. 王继锋,唐文虎,季天瑶. 高压电器. 2017(09)
[9]浅谈中压开关设备应用现状及发展[J]. 张杰. 机电信息. 2017(24)
[10]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义. 机械设计与制造. 2017(08)
本文编号：3468230
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