基于Adams的CT14型高压断路器弹簧操动机构动力学仿真分析

操作机构的动态特性是决定断路器分断性能的重要因素。将CT14型高压断路器弹簧操动机构总体模型导入Adams并进行了参数化设置,建立了弹簧操动机构的动力学仿真模型,并对弹簧操动机构动触头分合闸动作进行了动力学仿真分析,通过与实验数据进行了对比,验证了所建模型的准确性。利用该模型分析了凸轮—连杆机构初始位置、各部分摩擦系数、滚轮磨损等3种因素对弹簧操动机构动触头行程、速度、动作时间等的影响。分析结果可为该型高压断路器弹簧操动机构的优化设计、安装检修等提供参考。     

真空断路器新型电机操动机构的多体动力学仿真

为提高断路器的可靠性,研究了一种新型的电机机构,该电机机构具有结构简单、体积小、响应快且运动过程可控等优点,研究重点为在电机机构操作下真空断路器的分/合闸机械特性。结合40.5 kV配电机机构的真空断路器,采用多体动力学仿真软件(automatic dynamic analysis ofmechanical systems,ADAMS)建立真空断路器新型电机机构的虚拟样机模型,对断路器的分/合闸过程进行仿真分析。由动态仿真得到电机转角与动触头行程的对应关系、断路器动触头的行程及速度特性曲线等,同时对断路器进行分/合闸操作实验,通过安装在转轴上的扭矩传感器及绝缘拉杆处位移传感器测得相应的运动特性,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,仿真模型的输出特性与实验结果吻合较好,表明虚拟样机模型是有效的。     

合闸弹簧疲劳状态下高压断路器弹簧操作机构应力分布及动力响应研究

弹簧操作机构是高压断路器的关键部件,其分合闸动力来源于分合闸弹簧,因此分合闸弹簧的疲劳状态对操作机构整体应力分布及动力响应影响巨大。用Pro/E对CT14型高压断路器弹簧操作机构进行总体建模,考虑主要元件连接及动力传递关系对所建模型进行合理简化,并应用HyperMesh有限元分析软件进行仿真分析,探究在合闸弹簧疲劳状态下弹簧操作机构各敏感单元(扇形板、分闸弹簧、拐臂、传动杆)应力分布变化情况及合闸动作响应变化情况。最后设计合闸弹簧疲劳状态下的弹簧操作机构敏感元件应力检测实验,结合实验数据对所建仿真模型及所做仿真分析的准确性进行验证。分析结果可为CT14型弹簧操作机构的优化设计、运行状态监测等提供参考。     

基于ADAMS的塑壳式断路器操作机构可靠性分析

使用Pro/E软件建立了塑壳式断路器的三维模型,并通过接口软件导入ADAMS进行了初步分析,根据实际参数完善模型。利用ADAMS的柔性体建模功能建立了操作机构的刚柔耦合模型。通过仿真分析,得到了操作机构关键部件的应力值变化和分布情况,将仿真数据与可靠性设计理论相结合,得出了相关部件的静强度可靠度和疲劳强度可靠度。     

基于RBF神经网络的高压断路器机构故障诊断

为诊断高压断路器操作机构故障,分析高压断路器机构故障时的分合闸线圈电流,本文通过提取时间和电流特征参数,对故障特征参数进行相对归一化处理后输入RBF神经网络,建立基于果蝇—粒子群混合算法的高压断路器RBF神经网络模型,用于高压断路器操作机构故障识别.以MATLAB为实验平台,通过训练样本和测试样本的仿真分析,得出RBF...     

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。     

智能开关用新一代永磁机构的研制

基于有限元法研究配智能开关用单稳态永磁机构的动态特性,进行质量和反力归算,建立有限元模型。计算分析了单稳态永磁机构分合闸动作电流、机构行程特性以及断路器的机械特性,并进行了试验研究。在试验中实测了断路器触头的分、合闸行程曲线和永磁机构分、合闸线圈的电流曲线,仿真结果准确可靠,机构及断路器特性优异。     

带气动操动机构GIS断路器振动特性仿真研究及改进

文中采用建模和仿真方法对安装于某水电厂的某一带气动操动机构的330 kV GIS断路器分、合闸操作异常振动问题展开研究。首先,建立了带气动操动机构断路器的运动模型,仿真分析了其操作时的振动特性及气动机构工作气压变化对振动特性的影响。然后,又对带液压操动机构断路器操作时的振动特性展开了建模和仿真分析。部分仿真结果也与试验结果进行了对比,能够较好吻合。通过对带两种不同操动机构断路器振动特性仿真结果的对比发现:液压操动机构断路器的振动强度比气动机构的要小,而且液压机构断路器振动强度的衰减速度更快,说明液压机构相比于气动机构更有利于减振。最后,还通过仿真分析了该断路器的安装基础结构对振动特性的影响,发现该水电厂大跨度的钢筋混凝土楼板结构是异常振动的重要诱因。     

弹簧刚度及摩擦力对断路器操动机构动特性的影响

高压断路器操动机构的可靠性是断路器稳定运行的重要保证。笔者利用ADAMS软件建立了CT26型弹簧操动机构的动力学仿真模型,对操动机构动触头的分合闸运动进行了动力学仿真分析,并通过实验数据验证了所建模型的准确性。重点分析了分合闸弹簧刚度以及机构摩擦力对断路器动特性的影响。仿真结果表明,上述两种因素直接影响着操动机构的分合闸时间、速度以及凸轮机构的使用寿命。分析方法和结果可为断路器操动机构的设计研究和日常维护提供参考依据。     

环保气体开关设备弹簧操作机构动力学仿真

针对环保气体开关新型弹簧操作机构,在试制前通过SolidWorks建立三维模型,并导入到多体动力学仿真软件进行仿真分析,通过仿真结果修改操作机构传动部件,使合、分速度满足要求,同时获取关键部位的力值曲线图,作为多功能操作块表面处理及滚轮直径选取的参考。结合仿真数据及样机实测结果可知,该多体动力学仿真分析方法能够较为准确真实地获取数据,并对实际设计提供参考。     

真空断路器弹簧操动机构的动力学仿真分析

建立了真空断路器弹簧操动机构虚拟样机模型,在凸轮机构接触副碰撞函数中采用变刚度系数对断路器的分/合闸过程进行仿真分析。仿真得到绝缘拉杆和动触头的行程及速度特性曲线,同时对断路器进行分/合闸操作试验测得相应的运动特性,并将仿真结果与试验结果进行对比分析,仿真输出与试验结果吻合较好。进一步与凸轮机构接触副碰撞函数采用常数刚度系数动力学仿真结果进行速度及加速度等瞬态特性比较分析表明,在弹簧操动机构中引入变刚度系数的虚拟样机模型具有真实性和必要性。为优化设计、疲劳分析及整体可靠性提供依据和指导。     

融合实测数据的配网断路器投切暂态过电压建模方法

数字孪生技术的发展使配网中设备在线监测数据的获取愈加方便,利用实测数据对设备的运行情况进行安全性分析是数字孪生技术的一个重要应用。该文提出一种融合实测数据的配网断路器投切暂态过电压的建模方法,该方法通过采集10 kV配网断路器的实际运行数据,提取断路器的关键运行参数,可以对数值模型进行迭代修正,从而实现仿真模型对设备当前运行状态的跟随,提高分析结果的可靠性。仿真结果表明:所提模型计算得到的投切过电压水平标幺值最大为3.88,相较传统模型与实测值更为相近。该模型可用于配网真空断路器的运行安全分析。     

运动仿真技术在塑料外壳式断路器操作机构优化设计中的应用

基于UGSNX和ADAMS对某型塑料外壳式断路器进行了机构运动仿真。通过研究操作机构动作时间对断路器短路通断能力的影响和更改跳扣提高机构动作速度的依据,修改其中的关键部件跳扣的尺寸来减少机构动作时间,并增大手柄弹簧力提高机构动作速度。试验数据表明了该仿真结果的有效性,有助于操作机构的优化设计。     

基于Relief特征量优化及SOM网络的断路器操作机构状态评估

为提高断路器操作机构状态评估的效率及准确性,文中提出了采用Relief优化方法对分合闸线圈电流特征向量进行优化及SOM网络对线圈电流样本进行分类的高压断路器操作机构状态评估方法。仿真研究结果表明:基于Relief的分合闸线圈电流特征向量优化方法和SOM网络分类方法的操作机构状态评估能够实现操作机构状态的准确评估,同时采用优化后的电流特征向量数据进行状态评估减小了运算量和缩短了运算时间,提高了断路器机构状态评估的效率。     

双制式列车断路器合闸浪涌过电压研究

双制式列车在通过电分相或交直流转换段时,列车进行断路器操作产生操作过电压进而通过高压电缆的分布电容耦合至车体产生车体浪涌过电压,可能严重威胁车载弱电设备的安全运行。本文分析双制式列车合闸浪涌过电压的产生机理,为避免高阶微分方程的求解,将其分为两个振荡模式的乘积;搭建Simulink仿真模型,对双制式列车的合闸暂态过程进行仿真分析,并对列车浪涌过电压进行现场实测和频谱分析,理论分析与现场实测结果一致。研究表明,列车在经过电分相或交直流转换段时,最高可产生2 000V的车体浪涌过电压,该过电压在5μs内逐渐衰减至零,计算模型、仿真模型与实测数据误差率分别为17%和0.15%,因此,本文模型具有较高的可行性,可推进解决双制式列车浪涌冲击问题。     

塑壳断路器操作机构的仿真分析

描述了塑壳断路器操作机构在再扣过程中的受力情况。针对再扣力大的情况进行了分析,并利用ADAMS软件对塑壳断路器操作机构的运动特性进行了仿真,对机构关键零件跳扣的受力曲面进行优化改进,降低了操作力,便于操作。     

126kV真空断路器电机操动机构动态仿真与试验研究

为了简化高压真空断路器操动机构的结构并提高其工作可靠性,笔者对不同转子结构的真空断路器电机操动机构的动态特性进行了研究。建立了126 kV真空断路器操动机构的动态仿真模型,推导了驱动电机主轴侧的等效转动惯量、动态反力以及动触头行程与驱动电机转角的关系。依据上述分析并综合考虑绕组端部效应对电机启动过程的影响,采用场—路—运动耦合法对驱动电机在断路器分、合闸操作过程中的瞬态磁场和动态机械特性参数进行了仿真计算。结合仿真结果制成了永磁驱动电机样机,进行了操动机构与断路器联机试验试验。试验结果表明:电机操动机构能实现断路器的可靠分、合闸操作,平均合闸速度达到2.51 m/s,平均分闸速度达到3.35 m/s,满足断路器的要求。动态性能仿真结果与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的有效性。     

基于K-means和SOM混合算法的高压断路器操作机构状态评估

为诊断高压断路器操作机构故障,文中基于分合闸线圈电流曲线,提出了采用K-means与SOM神经网络相结合的混合算法,对断路器操作机构进行状态评估。对某批次252 k V高压断路器操作机构进行分合闸线圈电流数据采集;建立了K-means与SOM神经网络相结合的混合算法模型;对测试的断路器操作机构进行状态分析。结果表明,混合算法能够将操作机构不同状态进行聚类,可将相同故障分在同一类别。并将混合算法模型与SOM神经网络模型和K-means模型作比较,结果表明,混合算法模型在计算速度和聚类准确率上都优于其他两种模型。     

直流断路器快速电磁机构分合特性研究

文中基于某轨道交通直流断路器的总体结构模型,设计了一种快速电磁操动机构,对其结构和工作原理进行了阐述。基于电磁场分析理论,利用有限元分析软件ANSYS对电磁机构的静态特性进行了仿真分析,得出了在合闸状态下磁场分布和动铁心所受电磁吸力情况,并对其影响因素进行了分析。然后对电磁操动机构在不同电流条件下的电磁吸力随气隙变化进行了仿真分析,得出了机构空载条件下的动态输出插值数据。最后建立直流断路器动力学分析模型,借助动力学分析软件ADAMS,将建立的动态离散数据导入其中,对直流断路器动态分合特性进行了仿真,得出了机构分合机械特性曲线,结合试验样机测试结果进行对比分析,验证了整个直流断路器电磁与机械特性耦合分析计算方法的正确性。     

高压断路器弹簧机构电磁铁部分动态数学模型研究

电磁铁部分是高压断路器弹簧操作机构中实现电信号到机械信号转换的关键,电磁铁动作频繁,在断路器故障中占有一定的比例,有必要对电磁铁部分进行状态评估,及时发现问题。文中研究CT20弹簧操作机构电磁铁部分的动作过程及结构原理,并对电磁铁的磁路和运动过程中的阻力进行分析,建立电磁铁部分的动态数学模型,仿真及试验电流波形吻合,说明建立模型的有效性,并结合仿真分析畸变线圈电流的电磁铁部分运动过程,提出了基于线圈电流波形的电磁铁部分状态仿真分析法。