单稳态永磁机构可靠性研究

发布时间：2017-08-31 10:30

  本文关键词：单稳态永磁机构可靠性研究

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【摘要】：近些年来,同时具备永磁保持和电子控制功能的永磁操动机构,广泛应用于真空断路器上。并且随着真空断路器的发展,永磁机构的可靠性也变得越来越重要。目前,国内外对永磁机构的动作特性做了大量的研究,但较少涉及其可靠性的评估与分析。本文以应用于12kV真空断路器的单稳态永磁机构为研究对象,进行单稳态永磁机构可靠性研究,用以评估各因素对单稳态永磁机构可靠性的影响,找到机构的薄弱环节,并给出其可靠度的有效预测方法。为了评估单稳态永磁机构的可靠性,本文进行了一系列可靠性试验,其中包括退磁试验、温度试验和机械寿命试验。针对退磁试验,本文利用Ansoft电磁场仿真分析软件建立了单稳态永磁机构的二维有限元模型,利用仿真模型确定了退磁试验电容容量,充电电压等相关参数,并对机构在分闸过程中磁场的变化情况进行了仿真；同时,设计了能够可靠有效实现电压采集、分合闸控制及显示功能的单稳态永磁机构控制器。针对温度试验,选取7台单稳态永磁机构进行试验,测量其合闸保持力的变化。针对机械寿命试验,选取6台单稳态永磁机构进行试验,观测并记录试验过程中机构的故障,获得单稳态永磁机构的失效信息。退磁试验证明了永磁机构的永磁体在反向电流的影响下确有退磁现象,但是当能量不足够大时,永磁体的退磁影响很小,不会影响永磁机构的正常工作。通过温度试验可以发现,永磁机构的合闸保持力随温度的升高而减小,进而可能引起机构的失效。依据机械寿命试验的结果及永磁机构生产厂家统计的一些历史数据,得到单稳态永磁机构的失效模式与影响分析结果。该结果可定性评估单稳态永磁机构的可靠性水平,并对其可靠性设计具有一定的指导意义。本文以失效机理为背景,建立了威布尔分布的极大似然估计模型,该模型反应了可靠度同工作次数之间的关系。依据可靠性试验结果,量化了温度、分闸线圈电流对单稳态永磁机构可靠度的影响,并建立了用于预测多因素影响下的单稳态永磁机构可靠度的神经网络。应用试验样本对神经网络进行了验证,结果表明该神经网络能较好的反应温度,分闸电流,工作次数对单稳态永磁机构可靠度的影响。
【关键词】：单稳态永磁机构 可靠性 威布尔分布 神经网络 可靠度预测
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM561.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 可靠性基础理论9-10
• 1.3 单稳态永磁机构结构与工作原理10-11
• 1.4 国内外研究现状11-12
• 1.5 论文主要研究内容12-14
• 2 单稳态永磁机构退磁试验14-31
• 2.1 单稳态永磁机构退磁试验实现方案14-15
• 2.2 单稳态永磁机构退磁试验硬件设计15-21
• 2.2.1 单稳态永磁机构电源设计方案的探讨15
• 2.2.2 主控模块15-16
• 2.2.3 电压采集模块16-19
• 2.2.4 分合闸控制模块19
• 2.2.5 继电器控制模块19-20
• 2.2.6 显示模块20-21
• 2.3 单稳态永磁机构退磁试验软件设计21-23
• 2.4 单稳态永磁机构退磁试验Ansoft仿真23-26
• 2.5 单稳态永磁机构退磁试验试验过程及结果分析26-30
• 2.5.1 试验过程26-27
• 2.5.2 试验结果及分析27-30
• 2.6 本章小结30-31
• 3 单稳态永磁机构可靠性试验31-39
• 3.1 单稳态永磁机构温度试验31-33
• 3.2 单稳态永磁机构寿命试验33-34
• 3.3 单稳态永磁机构失效分析34-38
• 3.3.1 常用失效分析方法34-35
• 3.3.2 单稳态永磁机构的失效模式与影响分析35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 基于威布尔分布的单稳态永磁机构可靠度模型39-47
• 4.1 威布尔分布模型39-44
• 4.2 单稳态永磁机构失效数据统计与假设分布检验44-45
• 4.3 基于威布尔分布的单稳态永磁机构可靠度模型45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 多因素影响下单稳态永磁机构可靠度预测47-57
• 5.1 温度对单稳态永磁机构可靠度影响的量化分析47-49
• 5.1.1 应力—强度分布干涉理论和可靠度计算模型47-48
• 5.1.2 温度对单稳态永磁机构可靠度的影响48-49
• 5.2 分闸线圈电流对单稳态永磁机构可靠度影响的量化分析49-51
• 5.3 多因素影响下单稳态永磁机构可靠度预测51-56
• 5.3.1 BP神经网络概述51-53
• 5.3.2 BP神经网络结构的确定53
• 5.3.3 BP神经网络结构的建模53-56
• 5.4 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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3 杨凌辉;刘兆林;高凯;傅晨钊;;基于失效建模和概率统计的高压断路器寿命评估探讨[J];华东电力;2009年02期

4 毛颖科;关志成;王黎明;乐波;;基于BP人工神经网络的绝缘子泄漏电流预测[J];中国电机工程学报;2007年27期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 石飞;真空断路器机械可靠性研究[D];沈阳工业大学;2005年

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本文编号：765071