直流型塑料外壳式断路器操作机构的研制

摘要

电力系统具有直流和交流两类控制电源。因为直流电源系统是单独的系统，处于交流电源系统以外，不被交流供电系统的事故影响，具备安全可靠、运转维持简易的特征，具有广泛的应用。特别是对高电压、大容量机组的可靠性要求较高的电力设备，直流电源供电的控制几乎是唯一的选择，所以精确的直流型断路器保护成为必要。
　　直流断路器是低压电器产品的重要组成部分，由于直流电源是不存在零点的，它用于直流电路的保护时，连接方式必须选择多个断点串连，在一个非常高的程度上，断路器的开断能力决定于操作机构和可靠的灭弧系统。当前操作机构在国内断路器的开发、设计过程当中主要采用图解法，即机构每一个时候的运动位置采用作图的方式来获取，这一过程非常繁琐，最后，还要通过对样机进行试验来证明设计是否正确。
　　本文采用静力学分析的方式对断路器操作机构各个位置状态的操作力和力矩等进行了计算，首先，对直流断路器机构里各个杆件之间的基本关系进行确定;其次，在触头参数一定的情况下对直流型塑壳断路器的操作机构执行建模;最后，采用Adams软件仿真了操作机构的运动，分析机构主弹簧的弹性系数、杆件连接轴的位置和杆件形状对机构分断速度的影响;依据仿真，得到的优化结果，建立了直流断路器物理样机，对样机委托测量机构运动速度，并进行相关电寿命试验和分断试验，验证仿真结果的有效性。
　　实验结果表明，该机构技术指标满足设计要求，操作机构仿真结果与实验结果能较好的吻合，机构研制是成功的，获得公司有效应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 塑料外壳式低压断路器研究目的与意义

1．2 塑料外壳式低压断路器的概述及发展

1．2．1 塑料外壳式低压断路器的概述

1．2．2 塑壳断路器的操作方式

1．2．3 塑壳断路器的保护特性

1．2．4 塑壳断路器的发展历程

1．3 国内外的研究现状

1．3．1 国内外著名厂家直流型塑壳断路器的主要技术性能指标

1．3．2 塑壳断路器在直流系统中的应用

1．4 研究塑壳断路器操作机构的意义

1．4．1 塑壳断路器操作机构国内外的研究现状

1．5 本文主要工作

第2章 塑壳断路器机构静力学分析

2．1 塑壳断路器操作机构工作原理

2．2 直流型塑壳断路器的机构操作力分析

2．2．1 合闸力及合闸力矩计算

2．2．2 操作力及操作力矩计算

2．2．3 脱扣力及力矩计算

2．3 操作机构设计

2．3．1 相关参数的确定

2．4 本章小结

第3章 Adams软件在断路器机构仿真中的应用

3．1 虚拟样机技术的应用

3．1．1 虚拟样机技术的背景和目前发展状况

3．1．2 虚拟样机技术在塑壳断路器中的应用

3．2 Adams软件简介

3．3 Adams软件的机械仿真过程

3．3．1 样机几何建模

3．3．2 样机模型约束和载荷的施加

3．3．3 样机仿真分析以及仿真结果后处理

3．3．4 精制样机模型

3．3．5 参数化建模与设计

3．4 本章小结

第4章 直流型塑壳断路器机构设计及运动仿真

4．1 塑壳断路器机构的建模

4．2 模型的仿真分析

4．3 断路器机构动作实验

4．4 样机模型的修正

4．5 提高开断速度的机构优化分析

4．5．1 开断弹簧弹性系数对开断速度的影响

4．5．2 轴的位置对开断速度的影响

4．5．3 杆件的形状对开断速度的影响

4．6 本章小结

第5章 直流型塑壳断路器操作机构实验

5．1 各零件的工艺参数

5．2 直流型塑壳断路器操作机构实验

5．2．1 操作机构基本参数测量

5．2．2 直流型操作机构动作实验

5．2．3 直流型塑壳断路器的额定运行短路分断能力实验

5．2．4 直流型塑壳断路器的电寿命实验

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

致谢

参考文献