低壓斷路器的建模仿真技術

《低壓斷路器的建模仿真技術》是2020年2月機械工業出版社出版的圖書，作者是李興文。

基本介紹

• 中文名：低壓斷路器的建模仿真技術
• 作者：李興文
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2020年2月
• 定價：59 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787111584179

內容簡介

本書強調理論密切聯繫工程套用，並且特別重視物理建模的科學性以及仿真分析結果有效性的實驗驗證。本書涉及電磁機構、發熱和電動力、電弧電接觸等電器基礎理論，並將其體現在操作機構、脫扣器和觸頭滅弧系統等三個低壓斷路器主要組成部分的建模仿真技術上，主要包括：操作機構的運動特性最佳化設計與壽命評估，不同結構形式的電磁脫扣器和熱脫扣器保護特性最佳化設計，觸頭系統的電動穩定性和熱動穩定性計算，電弧演變過程的數學建模與仿真和短路開斷過程的仿真分析等，其中大部分內容來自低壓斷路器實際產品的工程設計，結構及設計參數描述具體、翔實，對工程技術人員進行產品設計和科技人員了解低壓斷路器的建模仿真技術有很大幫助。

圖書目錄

前言

第1章　緒論1

1.1　概述1

1.2　低壓斷路器的建模仿真技術發展

概況2

第2章　低壓斷路器操作機構動態特性的

仿真與最佳化設計4

2.1　低壓塑殼斷路器操作機構的仿真

建模4

2.1.1　低壓塑殼斷路器操作機構簡介4

2.1.2　操作機構仿真模型的建立4

2.2　單斷點塑殼斷路器操作機構的仿真

分析7

2.2.1　單斷點塑殼斷路器操作機構動態

特性的仿真7

2.2.2　ADAMS軟體中觸頭參數的測量

方法9

2.3　計及電動斥力效應的斷路器分斷過程

仿真分析12

2.3.1　分斷短路電流的實驗研究12

2.3.2　對動觸頭所受電動斥力的分析13

2.3.3　計及電動斥力效應的斷路器分斷

過程仿真分析16

2.4　低壓塑殼斷路器操作機構的最佳化

設計21

2.4.1　影響斷路器分斷速度的主要

因素21

2.4.2　以關鍵軸的位置作為設計變數的

操作機構最佳化設計24

2.5　旋轉雙斷點塑殼斷路器操作機構的仿

真與最佳化設計26

2.5.1　影響斷路器機構運動速度的主要

因素26

2.5.2　旋轉雙斷點塑殼斷路器觸頭卡住

機構的研究分析28

2.6　框架斷路器操作機構的仿真與最佳化

設計33

2.6.1　框架斷路器的操作機構33

2.6.2　操作機構仿真模型的建立34

2.6.3　ADAMS軟體中的仿真結果35

2.6.4　操作機構的最佳化設計36

2.7　ADAMS軟體的二次開發技術39

2.7.1　用戶界面的開發39

2.7.2　依靠接口程式的二次開發40

本章參考文獻42

第3章　低壓斷路器操作機構應力分析

與疲勞壽命評估43

3.1　框架斷路器操作機構應力應變的仿真

分析43

3.1.1　動態應力應變的計算方法43

3.1.2　虛擬樣機模型的建立45

3.1.3　剛柔耦合混合動力學模型的

建立46

3.1.4　上連桿應力應變分析47

3.2　框架斷路器操作機構主要構件疲勞

壽命的評估51

3.2.1　低壓斷路器操作機構疲勞壽命

的評估方法51

3.2.2　打擊桿的壽命分析52

3.2.3　軸銷的壽命分析54

3.3　框架斷路器操作機構主要構件結構的

最佳化設計及試驗56

3.3.1　打擊桿的結構最佳化57

3.3.2　軸銷的結構最佳化59

3.3.3　疲勞壽命的試驗62

本章參考文獻63

第4章　電磁脫扣器保護特性的

計算64

4.1　概述64

4.2　拍合式電磁脫扣器保護特性的仿真與

分析66

4.2.1　脫扣器靜態特性的計算66

4.2.2　脫扣器保護特性的計算67

4.2.3　拍合式磁脫扣器保護特性的

分析71

4.3　螺管式磁脫扣器保護特性的仿真

與分析72

4.3.1　螺管電磁鐵從磁場仿真到等值

磁路的建立72

4.3.2　靜態特性的磁路計算方法74

4.3.3　動態特性的計算75

4.4　高速直流斷路器用磁脫扣器調節特

性的分析77

4.4.1　高速直流斷路器用磁脫扣器的

工作原理77

4.4.2　高速直流斷路器用磁脫扣器的

靜態特性與動態特性77

4.4.3　高速直流斷路器用磁脫扣器的

調節特性分析80

4.5　電磁脫扣器的最佳化設計81

4.5.1　脫扣器幾何參數的最佳化設計81

4.5.2　反力彈簧參數的最佳化設計84

4.5.3　小規格拍合式脫扣器的改進

設計90

4.5.4　電磁脫扣器系列化設計92

4.5.5　帶永久磁鐵脫扣器抑制電流極性

影響的方法95

本章參考文獻98

第5章　低壓斷路器熱分析與熱脫扣器

保護特性的計算99

5.1　熱分析的有限元法和熱網路法101

5.1.1　用有限元法計算斷路器的

溫度場101

5.1.2　熱網路法102

5.2　熱源的計算103

5.2.1　觸頭接觸電阻103

5.2.2　接線端接觸電阻104

5.3　導熱係數和散熱係數的確定105

5.3.1　導熱係數105

5.3.2　散熱係數105

5.4　連線導線的處理107

5.5　基於三維有限元法的斷路器熱

分析109

5.5.1　小規格斷路器的熱分析109

5.5.2　大規格斷路器的熱分析111

5.6　熱脫扣器保護特性的等效熱路計算

方法112

5.6.1　熱脫扣器等效熱路的建立112

5.6.2　熱路參數的計算113

5.6.3　熱脫扣器保護特性的等效熱路的

求解與實驗對比115

5.7　基於電磁熱流耦合有限元法的低壓

配電櫃熱分析117

5.7.1　電磁熱流耦合的分析方法117

5.7.2　低壓配電櫃溫升特性的仿真及

實驗研究121

5.7.3　強迫對流對低壓配電櫃溫升特

性的影響123

本章參考文獻124

第6章　吹弧磁場、電動斥力及氣動

斥力仿真與分析126

6.1　概述126

6.2　吹弧磁場的分析127

6.2.1　計算方法與步驟127

6.2.2　4種不同結構的觸頭滅弧系統的

吹弧磁場的分析128

6.3　電動斥力的分析131

6.3.1　計算方法與步驟131

6.3.2　兩種U形靜觸頭導電迴路的電動

斥力與吹弧磁場對比的分析133

6.4　塑殼斷路器中的電動斥力137

6.4.1　計算模型137

6.4.2　計算結果及分析139

6.4.3　實驗方法及結果分析142

6.4.4　塑殼斷路器觸頭斥開時間與觸頭

壓力的確定143

6.5　氣動斥力的研究144

6.5.1　實驗模型及方法145

6.5.2　預期短路電流和觸頭間距對氣動

斥力的影響148

6.5.3　產氣材料對氣動斥力的影響151

6.5.4　出氣口大小對氣動斥力的

影響151

本章參考文獻154

第7章　短時耐受電流的計算155

7.1　概述155

7.2　框架斷路器觸頭系統電動穩定性的

分析156

7.2.1　電動穩定性的計算模型156

Ⅵ 低壓斷路器的建模仿真技術

7.2.2　鄰近效應對電流分布的影響159

7.2.3　電動斥力的分布161

7.2.4　考慮電動斥力對導電斑點面積的

影響162

7.2.5　側偏力矩與滑動力矩163

7.3　短時耐受電流過程熱穩定性的

分析165

7.3.1　熱穩定性的計算模型165

7.3.2　熱穩定性計算結果的空間

分布168

7.3.3　熱穩定性計算結果的時間

變化170

7.3.4　短時耐受實驗後觸頭燒蝕斑點

形貌的分析171

7.4　合閘相角和頻率對電動穩定性的

影響173

7.4.1　合閘相角對電動穩定性的

影響173

7.4.2　頻率對電動穩定性的影響175

本章參考文獻178

第8章　低壓斷路器開斷過程的仿真

分析179

8.1　概述179

8.2　簡單的尼邁亞電弧數學模型182

8.3　微型斷路器開斷過程的仿真分析183

8.3.1　開斷特性的仿真183

8.3.2　不同開斷條件下的樣機限流特性

的仿真和分析186

8.4　SMCB開斷過程的仿真方法189

8.4.1　數學模型190

8.4.2　計算方法191

8.4.3　額定電流35A的SMCB開斷過程

仿真及實驗結果192

8.5　磁流體動力學電弧數學模型198

8.5.1　弧柱區物理過程及其控制

方程199

8.5.2　代表性斷路器電弧模型204

8.5.3　電弧電漿的基本物性

參數205

8.5.4　滅弧室結構參數對空氣介質開關

電弧特性的影響209

8.5.5　產氣材料和金屬蒸汽對空氣介質

開關電弧特性的影響218

8.6　基於磁流體動力學電弧模型的低壓斷

路器開斷特性的仿真與分析225

8.6.1　MCCB的仿真分析225

8.6.2　MCB的仿真分析228

本章參考文獻230