交流接触器触头材料电性能的模拟实验研究

发布时间：2017-08-02 01:24

  本文关键词：交流接触器触头材料电性能的模拟实验研究

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【摘要】：接触器作为一种用于频繁通断大容量负载的控制电器,在工业生产、日常生活、交通运输、电力供应等方面都有广泛的应用。可靠、稳健的交流电气控制系统要求所配套的接触器必须具备足够的电寿命能力。为了研究接触器的调整参数和其所用的触头材料对接触器电寿命的影响,本文提出并实现了一种新型交流接触器用触头材料电性能模拟实验系统,以此实验研究影响触头材料电性能的关键因素。首先,以CJT1-20型接触器为示范完整地设计了交流接触器触头材料电性能模拟实验系统。该系统能够实现对触头动态接触力、触头电压、触头电流、线圈电流、动态位移等信号的实时监测;同时还能够具有调整触头开距和更换触头材料功能。通过构建人机交互界面实现了实验参数设置、测试数据/波形显示及存储等功能。然后,通过实验系统对交流接触器模拟装置的动作过程进行了分析。利用实验装置记录的动作过程的典型波形,提取了包括闭合时间、分断时间、碰撞力、静压力、燃弧时间、燃弧能量、触头位移和触头速度在内的电性能参数。基于动作过程中触头的时间—位移/速度曲线信号,建立了触头速度和位移之间的数学模型。采用了统计的方法分析了燃弧时间和燃弧能量的之间的关系,并探讨了燃弧能量的分散性。其次,分别实验研究了触头开距、触头材料和负载类型对交流接触器电性能的影响规律。着重分析了上述外界因素对于燃弧时间,燃弧能量的影响规律;分别讨论了触头开距与触头作用力、闭合速度、时间参数之间的关系,研究了触头材料与接触电阻之间的关系。最后,应用电子显微镜、光学显微镜和X射线能谱仪对进行实验后的触头观察其表面形貌,分析了其电侵蚀退化机理。阐述了触头形貌的形成原因以及触头的物理退化特征,分析了燃弧能量对触头电侵蚀形貌的影响机理,同时采用能谱仪分析了触头表面的元素分布。对不同触头材料的电侵蚀形貌进行研究并结合材料特性给出相应的解释。本研究可为交流接触器电性能参数提供测试平台,也可为接触器机械结构的优化和触头材料的优选提供实验验证。
【关键词】：交流接触器 触头材料 电性能 模拟实验 物理退化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM572.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 课题的研究目的和意义11-12
• 1.3 国内外研究现状分析12-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 触头材料电性能模拟实验装置的设计17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 系统总体方案设计17-19
• 2.2.1 系统功能与主要技术指标17-18
• 2.2.2 总体方案18-19
• 2.3 机械系统设计19-20
• 2.4 硬件电路设计20-25
• 2.4.1 电参数测量模块21-22
• 2.4.2 动态力测量模块22-23
• 2.4.3 接触电阻测量模块23
• 2.4.4 触头位移测量模块23-24
• 2.4.5 数据采集与处理模块24-25
• 2.5 系统软件设计25-27
• 2.6 实验装置对比实验27-28
• 2.7 本章小结28-30
• 第3章 模拟实验装置运动过程的分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 触头闭合过程30-32
• 3.2.1 典型波形30-32
• 3.2.2 线圈电流分析32
• 3.3 触头分断过程32-37
• 3.3.1 典型波形32-34
• 3.3.2 触头燃弧分析34-37
• 3.4 机械运动过程分析37-41
• 3.4.1 闭合过程38-40
• 3.4.2 分断过程40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 触头材料电性能影响因素的实验分析43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 触头开距对电性能的影响43-47
• 4.3 触头材料对电性能的影响47-49
• 4.4 负载类型对电性能的影响49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 触头材料电侵蚀物理退化机理的分析52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 材料表面微观分析52-57
• 5.3 材料断层微观分析57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果66-68
• 致谢68

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本文编号：607081