电磁斥力机构仿真与试验对比研究.pdf

《电磁斥力机构仿真与试验对比研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、船电技术l应用研究V01．35No．032015．03电磁斥力机构仿真与试验对比研究姜楠，曾晶晶，杨晨光，彭振东(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：电磁斥力机构因其特有优势成为了研究的热点，本文简单介绍了其工作原理，然后进行了有限元仿真，并生产样机进行了试验验证。从仿真与试验的对比分析中，可以看出，电磁斥力机构具有约300¨s的机械延时，将仿真结果在时间维添加机械延时的修正后，仿真结果的准确性得到极大的提高。关键词：电磁斥力机构机械延时中图分类号：TMl53文献标识码：A文章编号：1003．4862(2015)03—000

2、6．02ResearchonElectromagneticRepulsionMechanismbySimulinkandExaminationJiangNan，Zeng．；ingjing，"iangChenguang，PengZhendong(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，Wuhan430064，China)Abstract：theelectromagneticrepulsionmechanismtsthefocusofresearch．Inthispaper,theprincipleis

3、introduced,thefiniteelementsimulateisperformed,andthesampletsmanufacturedandexperimented．Itisfoundintheanalysisofthesimulationandtheexperimentationthattheeiectromagneticrepu厶ionmechanismhasabout300microsecondmachinetimedetayandtheprecisionofthesimulationcanbeimprovedbymodi

4、fyingthesimulationresultswiththemachinedetay．Keywords：electromagneticrepulsionmechanism；machinetimedetay0引言随着电力系统规模的不断扩大，其短路电流已达到甚至超过断路器的开断能力，故障限流器在系统正常时呈现低阻抗，对系统几乎无影响，在短路故障时，迅速表现为高阻抗，限制短路电流，因此，成为了研究的热点。一种混合式故障限流器，其关键设备之一为快速分闸开关(以下简称快速开关)，该快速开关的快速性是限流器限流水平的决定因素之一，此外，还要求快速开

5、关具有极小的动作分散性。快速开关的动作特性由其操动机构决定，传统的操动机构如弹簧、液压、气动操动机构由于结构复杂、传动部件多，其触动时间为毫秒级且具有较大的分散性，无法满足快速开关的要求。电磁斥力机构结构简单、传动部件少，其触动时收稿日期：2014．09．01作者简介：姜楠(1988一)，男，硕士。研究方向：开关电器。6间为百微秒级，动作分散性为十微秒级，可以满足快速开关的要求。1电磁斥力机构原理[1'2】电磁斥力机构的基本结构原理如图1所示，它主要有励磁线圈、斥力盘、传动轴和外电路组成。当接到操作命令时，预充电的储能电容向励磁线圈放电持续

6、几毫秒，在励磁线圈周围产生轴向和切向的磁场。磁场的轴向分量通过磁链金属斥力盘在其中感应出方向与励磁电流相反的涡流：磁场切向分量与金属斥力盘中的感应涡流相互作用产生电磁斥力，推动斥力盘运动，并带动传动轴加速运动。此操作机构可以与真空灭弧室直接相连，减少了传动机构的零部件数量，可以提高产品的结构刚性，有助于减小触头弹跳，提高刚分、刚合速度，减小分、合闸时间，同时由于零部件数量少，结构简单，动作分散性降低，开关机械系统可靠性大大提高。V01．35No．032015．03船电技术I应用研究图1电磁斥力机构基本结构原理图2有限元仿真‘3】电磁斥力机构

7、虽然结构简单，但是其动作过程涉及电磁场、涡流场、力场以及运动场的多物理场深度耦合，其各场的关系如图2所示。因此快速准确地计算其动作过程具有一定的难度。目前，关于其计算方法主要分为路的方法和场的方法。路的方法计算速度较快，但是精度相对较低，且结构复杂时难以计算；场的方法计算速度相对较慢，但精度相对较高，且有成熟的商业软件。本文采用商业有限元仿真软件AnsoftMaxwell对电磁斥力机构的运动过程进行仿真分析。图2电磁斥力机构各物理场耦合关系示意图本文中，电磁斥力机构励磁线圈采用紫铜扁平带缠绕，斥力盘采用某型铝合金制成中间厚边缘薄的圆盘，其结

8、构如图3所示。放电外电路如图4所示，由脉冲电容C、晶闸管组件T和续流二极管组件D等组成。机构的结构及电气参数如表1所示。N匝线圈0111111111111111111111111