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高压真空断路的弹簧操纵机构的动态分析摘要在电力控制系统中,弹簧操纵机构简称SOM是一个处于动态控制系统,它控制着整个电力系统的分闸和合闸操作弹簧操纵机构在儿毫秒之内迅速的完成一个合闸和分闸操作,这一系列的传动牵涉很多关键的零件,其中包括拐臂,链条轴系等因此,这个动作就会涉及一些关键行动态特性,特别是凸轮和滚子,保持支架和止动件之间接触力为了节省时间和成本,所以有效的动态分析是必须的在这篇文章中,为了能够准确分析,预测,验证弹簧操纵机构,在实际操作中,进行多体的动态分析和科学的测试在多体的动态分析中,采用了机械动力自动分析程序,很好的整合145KV的断路器弹簧操纵机构在分合闸操作测试中,为了获得较准确的模型,添加了系列可靠的模型,并且进行比对
1.介绍随着电器设备的增加,必须配备大功率的变压器和复杂配电设备电脑模拟分析已经广泛的使用于分析客户提出的复杂电力设备使用中在电力系统中,断路器在在几毫秒之内快速的实现分合闸操纵因为弹簧操纵机构的操作力达到儿十吨,所以在每次动作中必须分析它的接触力和疲劳寿命为了能够设计出先进的断路器及弹簧操纵机构,设计者必须能够准确了解载荷情况和设备运转工况也基于这个原因,必须进行多体动态分析,计算历史载荷,也只有这样,才能准确的评估,预测动态响应Ahnl罗列了真空断路器弹簧操纵机构应用的总体参数Walser2采用机械动力自动分析做出了高压切换开关的齿轮Martin et.al4使用微过程测量技术,分析了145KV断路器的开断速率Toshine Takeuchiet.al
[5]改进了断路器及电磁力的分析方法,并且应用到245KV断路器中这篇文章中,多体动态分析严格按照机械动力自动分析程序分析断路器及弹簧操纵机构并且在可靠性分析和结果验证测试中,使用了高速相机和高性能传感器
2.断路器的动态建模
2.1电路断路器和索姆断路器图1显示的包含三个模块,即,断路器、驱动系统和S0M的链接一个断路器由三对一端固定的接触器和移动部件完成发送和破碎作为图1所示,三个刚性轴顶部是固定的,像一个注射器一样的活塞结构固定的接触器是一个移动的连接系统,它由触头,弧接触器、真空泡,和杠杆组成断路器因此驱动链接系统连接和移动部件的SOMo操作力的SOM是能够将稳定断裂和当前发送和破碎的一个S0M是一个多体系统,它的驱动能量对关节、链接和链从金属线圈弹簧,使用压缩能量在驱动力对断路器的开启和关闭如图所示,有四个弹簧他们两个都打开弹簧,和其他两个弹簧关闭弹簧为一个开放的阶段的SOM,两个弹簧压缩如图2a结束阶段,关闭弹簧释放压缩如图2b两个阶段,开始阶段和结束阶段,控制通过cam系统,原理图图3所示图3所示是一个凸轮操作由一个驱动电机和齿轮压缩开放的弹簧在关闭动作,关闭锁作品来旋转凸轮和因此随后推动出一个滚子与接触力,最后使链接移动因为关闭弹簧中释放关闭动作,关闭弹簧压缩再一次由驱动电动机和齿轮,最后,电流导通在未来开放阶段,当一个过电压或过电流在电力传输线传播或从变压器,压缩打开弹簧发布的旅行信号利操纵力开断路器是转移S0M驾驶链接系统与移动的连接系统最后,移动部分与固定接触器离开的这样一个电流断路器破碎而开放程序正在处理,打开速度降低通过一个缓冲器的驱动链接系统像一个阻尼器和影响力量之间的链接是减轻以防止部件被打破在第一次操作结束后,压缩关闭弹簧释放的关闭信号如以上描述的初始阶段,这样打开弹簧被压缩在接下来的开放运动在这个时候,移动部件在断路阀返回当前以便再次发送压缩打开弹簧作品最后当一个过电压或过电流再次传播一段
2.2多体模型电路断路器在这个研究也一个高压断路器,特别是145千伏类,是为最初的阶段和转换为参数化实体模型使用固体边缘项目使用ADAMS程序动态系统建模图5,两个插销的SOM,如图4所示,包括在造型和阶跃输入信号被应用到产生转动运动之间的行为最终引导的开启和关闭弹簧,如图图5所示,是约束与内联关节的亚当斯程序一个缓冲器杆是模仿一个限制沿轴平移关节运动的缓冲器缸测量的反应力的一个缓冲器被应用到缓冲器较链如图7所示被选出的平移关节之间固定和移动部件在断路器接触器如图7o为真空泡的造型,实测压力在真空泡应用在第三章说明了测量真空泡的压力应用多体系统模型,SOM与许多刚体模型,各种约束和力元素,如接触和弹簧在系统,135根连杆与149运动关节还在亚当斯39力元素程序被用于模型公式该系统模拟了
0.25秒250时间步在仿真结果,一个真空泡移动的距离与测量数据然后打开速度和关闭速度真空泡进行对比测试数据此外,反复进行动态分析了解断路器的影响因素,一个真空泡的质量、压力和一个油缓冲的反应力,分别在这些分析阶段,接触参数造型是最重要和困难的因为穿透深度接触部分之间的移动距离的影响找出适当的接触参数,试验和错误的方法被用于这个模型虽然我们可以猜测的压力一个真空泡和一个缓冲器的反应力似乎改变根据位置的真空泡和一个缓冲器杆在打开和关闭阶段,很难知道确切的关系和趋势因此,从物理获得的数据测试使用,这在下一章中解释
3.测试高压断路器电路的特点
3.1测试设置试验形成高压断路器分为7个实体如测试产品、传感器和测量仪器如图8各种传感器与一个多通道测量装置测量行程,反应力的一个缓冲器,真空泡的压力
3.2数据测量
3.
2.1真空泡的反应速度当打开和关闭断路器是发生由操作S0M,真空泡的内部气体吹灭固定接触器和弧接触器之间的电弧因此,内部压力的变化,这是影响真空泡开启和关闭速度的因素压力传感器是解决真空泡压力缸的测量然后,真空泡的反应力,Fp计算Fp=PpAp1Pp是传感器测量的真空泡的内部压力,Ap是真空泡内部的部分区域如图10和下标po压力传感器测量动态压力在200度高温下使用高达1000条9表示压力传感器计算公式被应用于亚当斯模型图11显示计算图10所示,合闸状态的反应力真空泡的最大反力是4350No
3.
2.2减震器的反应公式粘贴应变片是附带测量缓冲器的反应力,见图12
[6]O因为减震器杆是干扰期间另一部分运动,粘贴应变片被附加在顶部和底部一个缓冲器较链,是固定的,同时,它不是可能的附着和使用压力传感器在减震器直接由于缺乏空间申请ADAlvlS模型测量应变数据,S b被转化成力量,Fd的减震器反应5h=Eh£h Fd=6hAh其中bh是附加位置的应力应变,Eh是减震器较链的弹性模量、Ah是缓冲器部分地区的较链、下标h和d意味着钱链和减震器图13显示了减震器反应力的计算计算出在缓冲器中的最大反力约41320No
3.
2.3高速度相机拍摄自的开启和关闭断路器的高电压断路器完成之得分毫秒,行为是无法被明显证实因此,高速摄影机拍摄的运动范围见图14所示,用于捕获运动部件的灵活链接在拍摄影像工作室利用跟踪软件对结果进行了分析和证实在这一系列传感器安装,比较分析结果,得出旋转运动的链接…
4.模拟和实验的比较
4.1行程比较中风是指翻译距离移动零件在打开和关闭,然后它可以测量它使用旋转传感器或中风传感器扶轮传感器连接到杆是用于知道平动位移通过测量旋转角分析结果是一样的测试结果如图15测试结果和分析结果都在一个好的协议分析结果是顺畅的比试验结果,这有一些振动运动最大速度是出现在即时的80%的受访全行程不同的分闸速度和合闸速度,如表1所示因此,断路器的质量包括在仿真模型,而且其结果更接近试验结果真空泡的压力,反应力的一个缓冲器被应用顺序,分析结果为开关闭速度与试验结果进行了比较如表1所示分析结果是一致的准确的测试结果与真空泡的压力和缓冲器力的仿真模型从这些分析可以理解每个力的事实都会影响分闸和合闸的速度真空泡压力影响分闸和减震器反应力影响合闸因此,为了准确预测仿真操作速度,应该被考虑真空泡和减震器的反应力
4.2运动杆图16中所显示的杆,是由函数来传递的从S0M驾驶的操作力的链接系统衡量链接的目标点是选定链接,如图16所示同样的位置被选为兴趣点ADAMS仿真,这是在图17中显示图18所示,垂直位移和水平位移的杠杆的测试结果图18所示,动态分析显示了良好的协议与物理试验
5.结论在这篇文章中,高压断路器采用了动态建模,多体模型的改进采用了动态分析通过分析比对分合闸的测试结果,得出以下结论在气缸中,对于一个准备的力学模型,压力是经过测量的,并且在机械力自动模拟系统中采用了力学原理为了获得准确多体模型,推荐使用了系列大量的断路器模型,气缸,反冲器在断路器的可靠性研究中,采用电脑模拟分析系统将取代实际的测试系统,节省的时间将采用研发新的断路器在此次研究张,缓冲器模型是根据模拟结果而制作的,因此缓冲器的优化设计将用在以后的研究中另外,为了获得更精确的模拟结果,模型的细节设计师必要的感谢。