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        淺談電動(dòng)力效應(yīng)的高壓斷路器動(dòng)力學(xué)特性仿真分析

        2013-01-01 00:00:00陳龍王利佳張鐵
        電腦迷 2013年1期

        摘 要 使用創(chuàng)新的多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件包ADAMS VS1真空斷路器執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)該模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。在上述兩個(gè)模型的基礎(chǔ)上,打破過程模擬,研究不同的斷裂條件的電路斷路器的機(jī)械性能。驗(yàn)證結(jié)果表明,該仿真可在一定程度上顯示電路斷路器的操作規(guī)律。

        關(guān)鍵詞 電動(dòng)力效應(yīng) 高壓斷路器 動(dòng)力學(xué)特性 仿真分析

        中圖分類號(hào): TM85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        1 引言

        斷路器的動(dòng)力學(xué)研究,以前的方案是:利用斷路器運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程,適當(dāng)?shù)臄?shù)值方法求解方程;視覺模擬運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)過程。用這種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是有效的,尤其是在低壓電器運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的研究,已成功地應(yīng)用。但對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng),如高電壓斷路器的操作機(jī)構(gòu),許多由于組件約束關(guān)系的各種組件之間的動(dòng)力學(xué)方程的復(fù)雜性,這一方案似乎是不夠的,這需要尋求其他的解決方案。多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件的出現(xiàn)提供了良好的手段來解決這個(gè)問題。 ADAMS軟件包是使用最廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真分析的全球軟件之一。它可以很容易地創(chuàng)建參數(shù)化實(shí)體模型,進(jìn)行多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算,以解決運(yùn)動(dòng)方程的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的問題。相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬方法的ADAMS仿真,避免了繁瑣的建立方程和方程組求解工作,使用戶能夠集中關(guān)注問題,極大地提高了仿真效率。

        基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理,利用ADAMS軟件封裝VS1真空斷路器執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型,并測(cè)試了該模型的有效性。同時(shí),我們還建立了真空斷路器供電的計(jì)算模式?;趦蓚€(gè)模型,模擬斷路器的短路分?jǐn)噙^程,打破電力斷路器的機(jī)械性能,使用測(cè)試方法的模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,為最優(yōu)化的設(shè)計(jì)提供了必要的理論基礎(chǔ)。

        2 VS1真空斷路器的動(dòng)力學(xué)模型和驗(yàn)證

        觀察ADAMS的VS1型真空斷路器的動(dòng)力學(xué)模型。該模型顯示了運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。 ADAMS軟件解決這些軟件包的內(nèi)在動(dòng)力方程的模擬。為了確定是否符合實(shí)際情況,可使用高精度的導(dǎo)電塑料,用 ADAMS軟件測(cè)試相關(guān)參數(shù)的仿真模型。在所測(cè)量的模擬曲線中,對(duì)開口進(jìn)行比較。可以看出,輸出曲線與實(shí)際原型吻合良好。還有其他的機(jī)械參數(shù)的仿真模型的測(cè)試,這些測(cè)試的結(jié)果證明了仿真模型的正確性和有效性。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),測(cè)試VS1真空斷路器的有效性和準(zhǔn)確性。測(cè)試電流8.9kA,11.1kA,20kA的,22.2kA,31.1kA(均為峰值)。在測(cè)試過程中,使用傳感器監(jiān)測(cè)斷路器的機(jī)械性能,通過分析平均柵極速度,建立斷路器,測(cè)試條件模擬。顯示出了實(shí)驗(yàn)和模擬的比較結(jié)果??梢?,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好,平均最大相對(duì)誤差小于5%,最高速度相對(duì)誤差不超過10%。在本文中,我們認(rèn)為,電力斷路器動(dòng)力學(xué)模擬的效果是有效的。

        3 考慮電動(dòng)力效應(yīng)的斷路器動(dòng)力學(xué)特性仿真

        開關(guān)電器中的電動(dòng)力直接影響著電器的工作性能。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí),斷路器要迅速開斷短路電流,在此過程中,動(dòng)靜觸頭之間產(chǎn)生很大的電動(dòng)力,這個(gè)力必然會(huì)影響斷路器的機(jī)械特性,尤其是分合閘速度。

        考慮到各相導(dǎo)體之間的電動(dòng)力對(duì)于分合閘速度的影響并不大,故本文僅分析動(dòng)觸頭所受到的電動(dòng)力。動(dòng)觸頭所受到的電動(dòng)力由兩部分組成,一部分是由于電流在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的洛侖茲力(Lorntz-force)FL,另一部分是 由于觸頭接觸處電流線收縮產(chǎn)生的霍爾姆力(Holm-force)FH。

        4結(jié)論

        (1)創(chuàng)新的多體動(dòng)力學(xué)仿真包ADAMS真空斷路器動(dòng)力學(xué)研究證明是可行的和有效的。(2)驗(yàn)證結(jié)果表明:模擬能更好地反映真實(shí)情況,同樣是有效的。

        參考文獻(xiàn)

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