DZ47-63C1型小型断路器热分析

摘要

作为低压供配电网络的终端保护电器元件，小型断路器分断能力直接关系到用电电器及设备的安全。小型断路器长时间工作后，其内部金属材料和绝缘材料的机械强度、绝缘强度会明显下降，使得分断能力退化；同时金属部件的电阻率、密度、比热容等属性参数退化，使得相同工作电流时热效应情况发生变化。因此，对小型断路器关键金属部件进行热分析具有重要意义。
　　首先，对小型断路器触头机构能量损耗进行研究。利用Ansoft软件建立了触头机构的三维模型，并给出了仿真数学模型。基于实测电流对触头机构进行接通状态与分断过程的热仿真。考虑涡流损耗的情况下，得到了接通状态中触头机构的能量损耗与功率损耗分布图；考虑燃弧情况下，得到了分断过程中触头机构的能量损耗值。
　　其次，对小型断路器电磁脱扣机构能量损耗进行研究。利用Ansoft软件建立了电磁脱扣机构的三维模型，并给出了仿真数学模型。基于实测电流对电磁脱扣机构进行接通状态与分断过程的热仿真，得到了线圈与动静铁芯能量损耗值。
　　最后，对小型断路器双金属片机构进行电-热-结构耦合仿真研究。利用Ansys软件建立了双金属片机构的三维模型，并给出了电-热、热-结构耦合分析的仿真数学模型。基于实测电流对双金属片进行电-热-结构耦合仿真，得到了不同电流情况下双金属片的温度场分布、应力场分布、位移场分布以及双金属片能量损耗值。
　　仿真过程中，分别以小型断路器的工作电流、分断电流作为接通状态和分断过程的激励源。激励电流解析式均由实测电流时间序列经MATLAB拟合获得，电流等级涉及1-11A共11个电流等级。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 断路器概况及热分析研究现状

1.3 论文主要研究内容

第二章 触头机构热能耗仿真与分析

2.1 触头机构热能耗仿真软件

2.2 触头三维实体建模

2.3 触头热能耗仿真

2.4 触头热能耗分析

2.5 小结

第三章 电磁脱扣机构热能耗仿真与分析

3.1 电磁脱扣器热能耗仿真数学模型

3.2 电磁脱扣器三维实体建模

3.3 电磁脱扣器热能耗仿真

3.4 电磁脱扣器热能耗分析

3.5 小结

第四章 双金属片电-热-结构仿真与分析

4.1 双金属片电-热-结构仿真软件

4.2 双金属片三维实体建模

4.3 双金属片电-热-结构仿真与分析

4.4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢