考虑间隙高压开关操动机构的动力学仿真与分析

摘要

高压开关设备属于输配电一次设备，主要对输配电起控制和保护作用。断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，是开关设备中最重要的品种之一。操动机构是高压开关的重要组成部分，其工作的可靠性决定了高压开关机械特性的满足和分合闸功能的顺利实现。在机械系统运动中，运动副间隙是不可避免的，它对机械系统所带来的影响问题已经成为现代机械动力学理论研究的前沿问题之一，其于高压开关这种精密机械中的影响也是急需解决的关键问题之一。开展考虑间隙的多体动力学理论及依据虚拟样机技术的动力学仿真分析的研究，将为实际的高压开关断路器系统设计提供分析方法和理论基础，于工程实际中具有重要的应用价值。本文以某型号高压开关断路器为研究对象，利用Pro/E软件建立了断路器操动机构的三维实体模型，采用自底向上的方法对操动机构进行装配建模，然后在总装配主模型的基础上，对操动机构进行了基于Pro/E的高压开关工作状态下未考虑运动副间隙的机械特性运动仿真分析。
　　 本文深入介绍了含有间隙模型的旋转铰链的建模理论并建立了弹簧阻尼接触力模型和库仑摩擦力模型。运用ADAMS软件基于以上建模理论，将构件的接触碰撞等效为非线性的弹簧阻尼模型，通过调用ADAMS软件中的IMPACT函数计算接触碰撞力。在建立好的断路器操动机构总装配主模型的基础上.利用Pro/E与ADAMS的接口将模型的部分主要功能元件导入到ADAMS软件中从而完成操动机构的动力学建模与仿真。通过ADAMS中模型的参数化设计，进行含间隙构件的动力学建模与仿真分析，并比较得出构件间隙对高压开关断路器机械特性的影响。

目录

声明

摘要

第1章．绪论

1．1．论文研究背景

1．2．六氟化硫高压开关的发展概况与发展趋势

1．2．1．高压断路器的用途和基本结构

1．2．2．高压SF6断路器的使用和发展

1．2．3．操动机构的功用与发展现状

1．3．虚拟样机的现状与发展

1．4．含间隙构件的机械系统研究动态

1．5．本论文的主要工作

第2章．基于Pro／E的高压开关建模及运动学仿真

2．1．Pro／E运动仿真的特点

2．2．装配模型的建立及表达

2．3．操动机构的建模

2．4．高压开关操动机构的运动学仿真

2．4．1 新型高压断路器操动机构介绍及其开合闸运动曲线的规划

2．4．2 传动机构模型的建立及仿真分析

2．5．本章小结

第3章．含有间隙的旋转铰链建模理论与方法

3．1．引言

3．2．含有间隙的旋转铰链建模理论

3．2．1．干摩擦接触模型

3．2．2．弹性阻尼接触力模型

3．2．3．摩擦力模型

3．3．ADAMS建模理论及其碰撞相关参数的确定

3．3．1．ADAMS动力学建模理论与方法

3．3．2．ADAMS软件中对碰撞模型的描述

3．3．3．接触碰撞模型中函数的介绍

3．3．4．ADAMS中的碰撞参数选取的基本原则

3．4．ADAMS中添加接触的方法

3．5．数值仿真算例

3．6．本章小结

第4章．ADAMS中操动机构的动力学分析

4．1．断路器操动机构仿真模型的建立

4．2．ADAMS中高压开关操动机构运动学仿真

4．3．参数化模型的建立

4．3．1 参数建模介绍

4．3．2 断路器操动机构的模型参数化

4．4．含有间隙的单个单元机构的仿真与分析

4．5．本章小结

第5章．结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢