电磁脉冲线缆耦合效应对交流接触器动态特性影响研究

摘要

交流接触器在电能传输和设备中起控制、信息传递和切换作用,其性能直接影响用电设备能否安全运行。然而随着电磁脉冲武器的大量使用,电气设备所处电磁环境变得更加复杂,且电磁脉冲场强高、上升沿陡、持续时间短、频带宽、作用范围广,能在极短时间内以电磁波形式,将强大能量由爆点传至远处,对交流接触器等电子元器件构成极大威胁,干扰其正常工作,并且电磁脉冲干扰耦合到电子元器件的主要方式是线缆耦合。因此本文研究电磁脉冲线缆耦合效应对交流接触器动态特性影响。
　　本文利用时域有限差分方法软件建立电磁脉冲作用系统中电缆的模型,计算得出电磁脉冲对于无屏蔽系统、单端开口系统和封闭系统中线缆耦合效应感应的电流及电压特性,再通过改变线缆的长度、半径、位置和电磁脉冲入射波角度这些因素,得到影响电磁脉冲线缆耦合效应感应电流、电压幅值的关键因素与影响规律。
　　根据交流接触器的磁路、运动和电路模型,在有限元软件FLUX中建立了交流接触器电磁系统仿真模型。随后根据前面对电磁脉冲线缆耦合效应影响因素的分析,选取三种典型条件下的感应电压波形进行研究,并将耦合电压载入到交流接触器电路模型中,完成耦合电磁脉冲线缆干扰交流接触器模型的建立。
　　在FLUX中仿真计算无电磁脉冲干扰和前面三种典型条件下交流接触器的动态特性。分析每种条件下,交流接触器稳定吸合阶段动态特性受影响程度与现象。通过实验验证电磁脉冲线缆耦合效应研究模型和电磁脉冲线缆耦合交流接触器模型的正确性。
　　分析接触器动态特性的影响因素,并提出改进方案,减小接触器的气隙。改进后重新仿真计算接触器的动态特性,电磁吸力矩明显提高,单端开口系统,通过改变电磁吸力可以彻底消除误动作与弹跳,而无屏蔽系统衔铁还会有抖动,但不至于误动作,衔铁的运动速度明显减慢。经过改进,使得此款交流接触器提高了抵御电磁脉冲线缆耦合干扰的能力,增强了自身可靠、稳定运行的性能,提高了产品质量。

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第1章 绪 论

1.1课题的来源及研究的目的和意义

1.2电磁脉冲线缆耦合效应研究现状

1.3电磁脉冲对电器元件影响研究现状

1.4国内外研究现状综述的简析

1.5本文主要研究内容

第2章 电磁脉冲线缆耦合模型建立

2.1引言

2.2电磁脉冲耦合研究

2.3电磁脉冲线缆耦合模型建立

2.4本章小结

第3章 电磁脉冲线缆耦合效应分析

3.1引言

3.2无屏蔽系统电磁脉冲线缆耦合

3.3单端开口系统电磁脉冲线缆耦合

3.4封闭系统电磁脉冲线缆耦合

3.5本章小结

第4章 耦合电磁脉冲交流接触器模型建立

4.1引言

4.2有限元算法

4.3交流接触器电磁系统结构与特点

4.4交流接触器仿真模型建立

4.5耦合电磁脉冲交流接触器模型建立

4.6本章小结

第5章 耦合电磁脉冲接触器动态特性分析

5.1引言

5.2交流接触器动态特性仿真分析

5.3无屏蔽线缆耦合接触器动态特性

5.4单端开口线缆耦合接触器动态特性

5.5封闭系统线缆耦合接触器动态特性

5.6实验设计与结果分析

5.7接触器抗电磁脉冲干扰改进方案

5.8本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢