基于联合仿真的断路器合闸电磁铁的动态特性研究

摘要

新设计的船用直流断路器合闸装置,必须满足形体小巧、动作快速、静态保持稳定可靠的要求。选用电磁铁和脱扣架等联合动作的合闸装置设计方案,并对其动作特性进行了研究。建立了合闸装置的电磁力和机械运动数学方程;构建了核心部件电磁铁的有限元仿真模型,仿真分析了电、磁、力、位移、速度的变化情况;并以此为输入条件,建立了结构强度最低的脱扣架ANSYS联合仿真模型,验证了合闸过程中其结构应力小于VonMises屈服极限,对比分析了仿真与样机试验的电流和位移数据。结果表明,当电源为交流220 V 50 Hz全波整流时,合闸装置可在19.6 ms内完成6 mm行程,验证了仿真结果的正确性。创新之处是设计了一套结构小巧、简单实用的锁脱扣机械装置,工程应用结果表明其性能可靠。新方案为船用直流断路器合闸装置的设计提供了参考。