高压直流大功率继电器电寿命模型的研究

摘要

高压大功率已成为目前电磁继电器发展的主要趋势，但伴随电压和功率提升而带来的可靠性与寿命的降低成为了制约其得到广泛应用的阻碍。因此，研究高压大功率电磁继电器寿命退化过程并建立其电寿命模型，对提高其可靠性与寿命具有重要意义。本文依托所搭建的高压直流大功率继电器实验系统，通过研究电寿命特征量在寿命退化过程中的变化规律，以及不同设计参数对特征量变化规律的影响方式，建立了高压直流大功率继电器电寿命数学模型，为产品设计提供了可靠参考，同时为产品可靠性优化与寿命提升提供了理论依据。
　　首先，设计并搭建了一种高压直流大功率继电器实验系统。该系统可对实际产品进行寿命实验并采集保存每次闭合与分断过程中触头的电压与电流；也可以通过高速模拟分断机构进行磁吹强度、触头开距和分断速度等设计参数可调的实验，并在实验过程中测量和保存触头的电压和电流、动触头位移、动触头和静触头相互作用力等信号；此外，该系统还包含了基于PLC的保护模块以保证高压实验的安全进行。
　　其次，通过实际产品的寿命试验确定了270V/200A高压直流大功率接触器的主要失效模式和失效机理，并以此确定了可表征寿命退化过程的特征量；利用高速模拟分断装置在不同的设计参数下进行实验，探究对特征量影响最为显著的关键设计参数，并采用回归分析的方式，揭示其影响特征量的具体方式，针对各关键影响因素分别建立了基于不同特征量的单因素电寿命模型。
　　最后，使用L9(34)正交表并根据已确定的电寿命特征量及其关键影响因素设计了正交实验。在已知不同特征量的单因素电寿命模型的前提下，采用多元线性回归对正交实验的结果进行分析，将不同的影响因素进行耦合，建立了不同特征量的多影响因素模型。对得到的模型进行F检验，证明其显著性与准确性。最终结合不同特征量的多影响因素电寿命模型，建立了完整的高压直流大功率继电器电寿命数学模型。
　　本文的研究成果可应用于高压直流大功率继电器的设计，为其设计参数的选择提供可靠且准确的依据；同时也可以应用于智能电器的开发，为其进行自我寿命诊断提供算法模型。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 课题的研究目的和意义

1.3 课题的国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 高压直流大功率继电器电寿命实验系统设计

2.1 引言

2.2 总体设计方案

2.3 机械结构设计

2.4 运动参数测量模块

2.5 电参数测量模块

2.6 保护模块

2.7 本章小结

第3章 电寿命数学模型单影响因素模型的建立

3.1 引言

3.2 高压直流大功率接触器失效模式与失效机理分析

3.3电寿命特征量及其关键影响因素的确定

3.4电寿命数学模型单影响因素模型的建立

3.5 本章小结

第4章 电寿命数学模型多影响因素模型的建立

4.1 引言

4.2 正交实验设计

4.3多元线性回归分析理论

4.4寿命数学模型多影响因素模型的建立

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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