大功率断路器液压操动机构操控性能与动力学分析
发布时间：2021-11-17 19:10
大功率断路器是电力行业的核心设备,当前严重制约着我国高压、超高压电路的发展水平,其中操动机构作为大功率断路器的动力组成部分,在主电路的开断过程中发挥着至关重要的作用。大量数据表明操动机构操控性能和动力学特性是大功率断路器能否正常工作的重要指标,除此之外大功率断路器分合闸过程耗时短、冲击大、振动效应强烈,对于机械构件也是极大的考验。因此操控性能、动力学特性和结构可靠性成为目前大功率断路器操动机构研究的重点。目前国产某型大功率断路器液压操动机构正处于产品研制阶段,本文将以该型液压操动机构为研究对象,以流体力学、液压传动、机械设计、材料力学等相关知识为基础,通过数学建模、仿真分析、试验验证的方式,得出了该型液压操动机构一系列的关键信息,并通过参数优化有效地提升了产品性能和可靠性。本文的主要工作内容如下:首先综合了国内外断路器市场和相关文献,对目前大功率断路器操动机构的发展情况现在进行了阐述,论述了目前操动机构存在的问题和未来的发展方向,并提出了本论文的研究意义和内容。之后对该型液压操动机构的各组成部分进行了详细的讲解,分析了液压系统在分合闸操作中的工作过程,以液压传动和现代控制等知识为基础,...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大功率断路器Fig.1.1Highpowercircuitbreaker
沈阳工业大学硕士学位论文2进入上世纪七十年代，随着电力系统的不断发展普通的油液断路器已经不能满足高压甚至超高压电路的需求，人造惰性气体如六氟化硫（SF6）被逐渐运用到高压断路器之中。六氟化硫（SF6）气体不仅拥有更好的经济性，还有更好的灭弧性能。SF6断路器成为大功断路器的主流产品，目前的其他机构和部件都是基于SF6断路器进行研发。1.3大功率断路器的主要机构大功率断路器的主要机构分为：操动机构、灭弧机构、导流机构、绝缘机构等,如图1.2所示，各机构之间相互作用来确保断路器的控制和安全隔离等任务。图1.2断路器主要机构Fig.1.2Mainmechanismofcircuitbreaker`本文重点研究的为大功率断路器的操动机构，操动机构是断路器开断元件的动力来源，操动机构在得到分合闸信号指令后在规定时间内输出机械运动。断路器能否在技术要求时间内完成分闸和合闸，主要考验操动机构的瞬间动作能力。操动机构是大功率断路器的核心机构，大功率断路器操动机构需要具有以下功能：（1）合闸：电路系统需要正常工作时，断路器启动后操动机构带动开断元件运动进行合闸，主电路接通。（2）保持合闸：合闸信号持续时间较短，电力系统工作期间断路器合闸为常态，断路器需要长期保持合闸，在失去合闸信号后断路器保持合闸。（3）分闸：在电力系统出现故障或需要分闸时，系统接收到分闸信号，断路器带动开断元件运动进行分闸，主电路断开。当电力系统故障时，电路短路电流最高可达到数万毫安，操动机构需要提供几千牛的分闸力，对大功率断路器操动机构是极大的考验。操动机构对于不同的过程有着不同的技术要求，合闸过程一般存在储能阶段因此耗时较长，合闸过程主要考验断路器的储能能力。保持合闸过程需要长期的储能并保
第1章绪论5分闸速度较快，技术门槛较低成本较校二级控制阀液压系统原理简单，系统接收信号后由电磁先导阀得电，随后先导阀推动主阀芯运动，之后工作缸在液压油的作用下运动实现分合闸操作。但是二级控制阀实现功率较小，且相对泄漏较大不能承受太大的系统压力，主要适用范围为高压和超高压电路。图1.3二级控制阀液压操动机构原理图Fig.1.3Schematicdiagramofhydraulicoperatingmechanismoftwo-stagecontrolvalve三级控制阀液压操动机构结构相对复杂，原理如图1.4所示，为完成更大功率的分合闸，在系统中使用分合闸放大阀来推动主阀芯的运动。该系统可靠性高，输出功率更大，但成本相较其他系统也升高，主要应用于特高压电路系统中。图1.4三级控制阀液压操动机构原理图Fig.1.4Schematicdiagramofhydraulicoperatingmechanismofthree-stagecontrolvalve
【参考文献】：
期刊论文
[1]Multi-length scale modeling of carburization, martensitic microstructure evolution and fatigue properties of steel gears[J]. Edward Charles Henry Crawford O’ Brien,Hemantha Kumar Yeddu. Journal of Materials Science & Technology. 2020(14)
[2]基于ADAMS的带有防失速短节钻头动力学仿真研究[J]. 高峰,吴庆,詹保平,丁顺刚,王慧武,王琰. 机床与液压. 2020(02)
[3]某型APU涡轮转子叶片模态分析[J]. 陈振中,张任辉,王璐璐,孙锡元. 沈阳航空航天大学学报. 2019(06)
[4]基于ANSYS Workbench液压绞车传动轴模态分析[J]. 贾建伟. 煤矿机械. 2019(07)
[5]液压碟簧操动机构机械特性仿真与试验研究[J]. 刘焱,崔博源,占自涛,曾晨晖,刘昭,梁传涛,王超. 高压电器. 2019(06)
[6]高压断路器操动机构动力学特性联合仿真研究[J]. 黎小峰,巫世晶,李小勇,李巧全. 华中科技大学学报(自然科学版). 2019(02)
[7]汽车后悬架拖曳臂台架疲劳试验失效分析及其改进[J]. 胡勇. 机械设计与研究. 2018(04)
[8]阀控液压缸动力机构通用传递函数建模与分析[J]. 郭洪波,水涌涛,李磊,及红娟. 液压气动与密封. 2018(02)
[9]刚体动力学问题的统一分析格式[J]. 郑慧明. 机械. 2018(01)
[10]谈液压油缸缓冲装置的设计[J]. 彭国伟. 中国高新区. 2018(01)
硕士论文
[1]基于结构动力学理论的轨道车辆轮轨力识别方法研究[D]. 樊懿葳.西南交通大学 2019
[2]新型自动垂直输送分拣设备的设计与仿真分析[D]. 杨敏.南京航空航天大学 2017
[3]基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究[D]. 余刚珍.哈尔滨工业大学 2015
[4]550kV超高压断路器液压操动机构动态特性研究[D]. 刘轶琨.大连理工大学 2013
[5]基于ANSYS的全承载式客车车身结构有限元分析[D]. 魏宁波.长安大学 2011
[6]超高压断路器液压操动机构的优化设计[D]. 魏忠永.浙江大学 2010
[7]超高压断路器液压操动机构特性研究[D]. 伍中宇.浙江大学 2008
[8]基于CAE技术的某半挂车车架疲劳寿命预估研究[D]. 韩鲁明.南京理工大学 2007
[9]基于多体系统的配气机构动力学特性研究[D]. 郝勇刚.浙江大学 2006
[10]吊管机工作装置的多刚体动力学仿真研究[D]. 李浩东.河北工业大学 2003
本文编号：3501502
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大功率断路器Fig.1.1Highpowercircuitbreaker
沈阳工业大学硕士学位论文2进入上世纪七十年代，随着电力系统的不断发展普通的油液断路器已经不能满足高压甚至超高压电路的需求，人造惰性气体如六氟化硫（SF6）被逐渐运用到高压断路器之中。六氟化硫（SF6）气体不仅拥有更好的经济性，还有更好的灭弧性能。SF6断路器成为大功断路器的主流产品，目前的其他机构和部件都是基于SF6断路器进行研发。1.3大功率断路器的主要机构大功率断路器的主要机构分为：操动机构、灭弧机构、导流机构、绝缘机构等,如图1.2所示，各机构之间相互作用来确保断路器的控制和安全隔离等任务。图1.2断路器主要机构Fig.1.2Mainmechanismofcircuitbreaker`本文重点研究的为大功率断路器的操动机构，操动机构是断路器开断元件的动力来源，操动机构在得到分合闸信号指令后在规定时间内输出机械运动。断路器能否在技术要求时间内完成分闸和合闸，主要考验操动机构的瞬间动作能力。操动机构是大功率断路器的核心机构，大功率断路器操动机构需要具有以下功能：（1）合闸：电路系统需要正常工作时，断路器启动后操动机构带动开断元件运动进行合闸，主电路接通。（2）保持合闸：合闸信号持续时间较短，电力系统工作期间断路器合闸为常态，断路器需要长期保持合闸，在失去合闸信号后断路器保持合闸。（3）分闸：在电力系统出现故障或需要分闸时，系统接收到分闸信号，断路器带动开断元件运动进行分闸，主电路断开。当电力系统故障时，电路短路电流最高可达到数万毫安，操动机构需要提供几千牛的分闸力，对大功率断路器操动机构是极大的考验。操动机构对于不同的过程有着不同的技术要求，合闸过程一般存在储能阶段因此耗时较长，合闸过程主要考验断路器的储能能力。保持合闸过程需要长期的储能并保
第1章绪论5分闸速度较快，技术门槛较低成本较校二级控制阀液压系统原理简单，系统接收信号后由电磁先导阀得电，随后先导阀推动主阀芯运动，之后工作缸在液压油的作用下运动实现分合闸操作。但是二级控制阀实现功率较小，且相对泄漏较大不能承受太大的系统压力，主要适用范围为高压和超高压电路。图1.3二级控制阀液压操动机构原理图Fig.1.3Schematicdiagramofhydraulicoperatingmechanismoftwo-stagecontrolvalve三级控制阀液压操动机构结构相对复杂，原理如图1.4所示，为完成更大功率的分合闸，在系统中使用分合闸放大阀来推动主阀芯的运动。该系统可靠性高，输出功率更大，但成本相较其他系统也升高，主要应用于特高压电路系统中。图1.4三级控制阀液压操动机构原理图Fig.1.4Schematicdiagramofhydraulicoperatingmechanismofthree-stagecontrolvalve
【参考文献】：
期刊论文
[1]Multi-length scale modeling of carburization, martensitic microstructure evolution and fatigue properties of steel gears[J]. Edward Charles Henry Crawford O’ Brien,Hemantha Kumar Yeddu. Journal of Materials Science & Technology. 2020(14)
[2]基于ADAMS的带有防失速短节钻头动力学仿真研究[J]. 高峰,吴庆,詹保平,丁顺刚,王慧武,王琰. 机床与液压. 2020(02)
[3]某型APU涡轮转子叶片模态分析[J]. 陈振中,张任辉,王璐璐,孙锡元. 沈阳航空航天大学学报. 2019(06)
[4]基于ANSYS Workbench液压绞车传动轴模态分析[J]. 贾建伟. 煤矿机械. 2019(07)
[5]液压碟簧操动机构机械特性仿真与试验研究[J]. 刘焱,崔博源,占自涛,曾晨晖,刘昭,梁传涛,王超. 高压电器. 2019(06)
[6]高压断路器操动机构动力学特性联合仿真研究[J]. 黎小峰,巫世晶,李小勇,李巧全. 华中科技大学学报(自然科学版). 2019(02)
[7]汽车后悬架拖曳臂台架疲劳试验失效分析及其改进[J]. 胡勇. 机械设计与研究. 2018(04)
[8]阀控液压缸动力机构通用传递函数建模与分析[J]. 郭洪波,水涌涛,李磊,及红娟. 液压气动与密封. 2018(02)
[9]刚体动力学问题的统一分析格式[J]. 郑慧明. 机械. 2018(01)
[10]谈液压油缸缓冲装置的设计[J]. 彭国伟. 中国高新区. 2018(01)
硕士论文
[1]基于结构动力学理论的轨道车辆轮轨力识别方法研究[D]. 樊懿葳.西南交通大学 2019
[2]新型自动垂直输送分拣设备的设计与仿真分析[D]. 杨敏.南京航空航天大学 2017
[3]基于ANSYS Workbench的车架结构有限元分析及拓扑优化技术研究[D]. 余刚珍.哈尔滨工业大学 2015
[4]550kV超高压断路器液压操动机构动态特性研究[D]. 刘轶琨.大连理工大学 2013
[5]基于ANSYS的全承载式客车车身结构有限元分析[D]. 魏宁波.长安大学 2011
[6]超高压断路器液压操动机构的优化设计[D]. 魏忠永.浙江大学 2010
[7]超高压断路器液压操动机构特性研究[D]. 伍中宇.浙江大学 2008
[8]基于CAE技术的某半挂车车架疲劳寿命预估研究[D]. 韩鲁明.南京理工大学 2007
[9]基于多体系统的配气机构动力学特性研究[D]. 郝勇刚.浙江大学 2006
[10]吊管机工作装置的多刚体动力学仿真研究[D]. 李浩东.河北工业大学 2003
本文编号：3501502
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