热过载保护继电器双金导电系统的分析与试验研究

发布时间：2020-06-23 01:37

【摘要】：热过载继电器作为接触器的配套附件,广泛应用于电动机的过载及缺相保护。随着现代工业的发展,工控电气产品也向着小型化发展,但是过小的体积又会影响产品内部结构的功能性要求,如本文研究的热过载保护继电器的双金导电系统,因为产品的体积减小(产品的长度和高度基本不变)带来宽度减小,会导致双金属片的动作空间不足。而热过载继电器的宽度决定了热过载保护继电器在配电柜中的安装方式及安装个数。因此配电柜的尺寸(安装个数)和双金属片的动作空间行成了对立的关系。本文通过理论结合实际,运用仿真软件进行模型修正结合实际功能性验证来解决这一矛盾,具体研究内容如下:(1)宽度的变化对导电系统排布产生很大的影响,为此基于TRIZ理论的研究初步得到横排、纵排、交叉排以及电子式四种概念设计方案。利用DFSS概念性选择工具并考虑成本的影响因素,提出选用纵排的双金属片式方案。该方案的核心元件是热双金属片,通过对其工作机制原理的研究,建立双金导电系统的温升模型。(2)利用ANSYS分析软件对双金纵排方案三相导电系统的温升进行模拟仿真和调整,通过改变出线端子的形状以及内部的结构来改变空气的流动从而实现三相导电系统温升的一致性;修正模型加入接触器作为一个整体分析并考虑辐射对热传导的影响。然后对双金导电系统位移进一步仿真,确保满足打开触点所需要的行程和力。制作样机进行实测,仿真结果与实测结果接近后,进一步对水平安装与竖直安装进行温升仿真对比并对双金导电系统的位移测试进行验证。最后通过国标GB14048.4的过载保护性能试验来检验该设计方案的可行性和可靠性。(3)生产运行一段时间后,借助Minitab软件对84台产品的1.05In和1.2In的过载脱扣时间的测试数据展开分析,对于不符合正态分布的数据采用Johnson转换并运用公式进行数据转换,对转换后数据的正态分析,得到15min作为抽检国标的过载的测试时间,并分析其制程能力。在保证产品质量的情况下,由原来的2小时缩短到仅15min,进一步提升了测试效率,满足产品批量生产和测试的需要。研究成果,在保证产品原来的长度和厚度的情况下,得到了宽度仅为27mm的热过载继电器,相比传统45mm宽的产品,宽度减小了40%。并且通过大量的试验和数据分析建立合理的等效检验和抽检的时间,实现了产品量产的可行性。为后续类似产品的设计、仿真以及生产提供了参考,新产品开发成功后利于低压电器成套设备制造商及设计工程师减小配电柜的机柜尺寸(不影响热过载继电器产品内部的动作空间),降低对环境的影响。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM58

【参考文献】

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本文编号：2726580