第2期 2017年2月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2017)02002204
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2017.02.006
温度对真空断路器机械阻尼的影响分析*
晃雪薇，张鹏，田宇，董恩源，邹积岩
（大连理工大学电气工程学院，辽宁大连116024）
No.2 Feb.2017
摘要：在对真空断路器动作特性受温度影响的研究中遇到了机械阻尼无法量化的问题，针对这一问题，提出了样机实验和ANSYS仿真相结合的方法对机械阻尼进行量化分析研究。通过对真空断路器进行温度实验，分析仿真与样机实验结果间的偏差，得到机械阻尼随温度的变化规律，并运用 MATLAB拟合得到各温度下阻尼与行程间的关系公式。研究表明：断路器合闸动作初始位置处阻尼随环境温度升高单调减小，运动最终位置处阻尼随温度升高先减小后小幅增大，拟合所得机械阻尼与行程公式的系数与温度符合高斯分布。研究结果可为考虑温度影响的断路器研制设计提供指导。关键词：温度实验；机械阻尼；误差补偿；真空断路器
中图分类号：TH162；TG506
文献标识码：A
Research on Mechanical Damping of Vacuum Circuit Breaker
Influenced by Temperature
CHAO Xue-wei,ZHANG Peng,TIAN Yu, DONG En-yuan,ZOU Ji-yan
(School of Electrical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China)
Abstract: Mechanical damping is one of the main variables affect the action characteristic of vacuum circuit breaker, its value is difficult to measure and easily affected by ambient temperature. To solve this problem, the method of combining the prototype experiment and ANSYS simulation is proposed. A series of tempera-ture tests were carried out, including prototype texts and simulation texts based on ANSYS Maxwell. Ex-plore the law of motion damping changing with temperature, and the formula of the relationship between damping and stroke position. Research shows that: When temperature change, the damping of closing initial position monotonically decrease with temperature rise,damping of final position decreases first and then in-creases with temperature rise,the relationship between temperature and formula ratio of mechanical damping and stroke conforms to the Gauss distribution. Using the conclusions of this study can provide guides forthe design of circuit breaker considering the influence of temperature
Key words: temperature text; mechanical damping; error compensation; vacuum circuit breaker
0引言
工业生产中，开关动作的可靠性是重要技术标准之一。电容电压、环境温度等外界因素改变时，开关的动作分散性都会发生变化。环境温度会影响真空断路器内部构件的性能，进而变量参数会发生改变，导致操动机构的合闻动作时间变化。因此，在断路器永磁操动机构（PMA）的研制和应用中，研究人员对环境温度所引起的断路器动作特性变化的关注加大[15]。文献[4]研究了温度影响下断路器动作特性的变化，并通过控制电压实时调整动作曲线以满足同步需求，但研究注重整体没有深入研究影响因素对合闻特性的具体影响；文献[5]研究了电容电压、电容容量及线圈电阻
收稿日期：2016-10-09修回日期：2016-10-27
对机构合闸特性的影响，但笔者认为温度对断路器整机产生的阻尼变化造成的合闸时间的不稳定性也非常关键。
本文在前人工作基础上，对单线圈永磁机构的动态运动过程进行ANSYS仿真建模，在以DSP2812为核心的硬件系统基础上，严格控制电容电压，将断路器整机放入高低温箱中改变温度，测量整机受温度影响的合闸动作参数。根据PMA温度仿真计算时，影响断路器永磁机构的诸多变量中仅整机的机械阻尼数值不可估量无法添加，提出了基于温度影响下的仿真偏差得到阻尼随温度变化规律的方法。为便于讨论分析，本文定义仿真合闻时间与样机合闻时间的差值为仿真误
*基金项目：国家自然科学基金重点项目（51337001）；国家自然科学基金项目(51277019）
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万方数据