基于选相控制的矿用真空接触器仿真设计及实验研究

发布时间：2020-07-06 13:10

【摘要】：目前,煤矿井下高产高效综采工作面装机容量越来越大,井下单机变压器容量已达到6300kVA,电机功率也随之提升,这就对作为电机起停和保护控制的矿用真空接触器性能提出了更高的要求。因此,开展矿用真空接触器的小型化、集成化、智能化和高可靠性的研究具有较好的工程实际应用价值。本文以630A/1140V智能选相真空接触器为研究对象,考虑安全性、可靠性及稳定性因素,设计了一种集成分闸弹簧和触头弹簧的直动式电磁机构作为驱动元件,使所有的运动部件同轴心布置,分合闸操作时仅在中轴线上进行上下往复运动,运动部件之间仅存在圆柱体之间的滑动摩擦,可缩小产品的体积,减小机构本身分合闸时间的离散性,提高机构的机械寿命。由于单相机构相同,便于模块化生产和装配。结合电磁铁的经验计算公式,对电磁机构的电气和结构参数进行分析计算,推算出动静铁心尺寸和线圈匝数等参数。通过Ansoft软件对计算模型进行有限元仿真分析,验证了电磁吸力和反力特性配合的合理性。对机构尺寸进行参数化扫描,研究机构尺寸对静态特性的影响。通过动态特性分析,验证机构的动态特性是否满足灭弧室的技术要求,对关键参数的参数化扫描,研究相关参数对接触器的性能影响大小。试制了矿用真空接触器样机,制作了驱动单元的硬件电路并搭建了实验平台,采用激光测距仪对动态特性进行测量,与仿真分析结果进行对比分析,实验验证了理论分析的正确性。最后对接触器进行了选相试验,在电压或电流的零点和峰值处分别进行选相分合闸试验,实验结果验证了结构设计的合理性和选相控制的可行性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM572;TD67
【图文】：

交流接触器,真空

东南大学工程硕士学位论文格要求的场所，如煤炭、船舶等领域，因此具有重要理论意义和工程应用价值。.2 国内研究现状真空接触器广泛应用于军事、工业、民用设备中。目前，国内外学者和企业已对接进行了大量的研究。为了设计开发应用于各种场所的接触器，国内高校和企业对接构、原理与静态和动态特性进行了分析、研究[8][9]。接触器主要分为交流接触器和直流接触器，如图 1-1 和 1-2 所示。交流接触器与直在结构上有所区别，主要体现在铁心、线圈以及灭弧等部分。交流接触器分断时，电弧在电流过零点能自动熄灭，但直流没有过零点，故在相同的电气参数下，熄灭更加困难。由于结构上的差异，交流接触器与直流接触器不能混用。

直流接触器,磁系统,优缺点,直流电

操动机构

真空接触器核心部件是操动机构和灭弧室。灭弧室内触头性能对接触器分断负载的能力起着决定性的作用。而操动机构作为接触器的另一核心部件，其动态特性、静态特性直接决定着接触器的性能。本章首先对常用操动机构进行简单的分析与对比，在此基础上选择合适的操动机构进行新的电磁结构设计，并对结构参数进行了估算。2.1 操动机构结构选型与设计接触器常用操动机构接触器的常用操动机构主要有电磁操动机构、弹簧操动机构和永磁操动机构。电磁操动机构，如图 2-1（a）所示，是目前最常用、技术最成熟的一种操动机构，此操动机构结构简单、零部件少，且成本较低，具有很高的可靠性。但电磁操动机构也有明显的缺点，在合闸保持阶段，操动机构线圈需持续供电，消耗能源，导致线圈温升较大。此外，电磁操动机构的直流接触器在使用过程中，如果线圈电压出现波动，会出现触头合闸不可靠，长时间使用会严重影响接触器寿命。

【参考文献】