学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

小型断路器中电磁式油阻尼脱扣器性能研究

作　者: 郭会娟
导　师: 苏秀苹
学　校: 河北工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 小型断路器电磁式油阻尼脱扣器粘滞流体阻尼器静态特性动态特性保护特性
分类号: TM561
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 36次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

小型断路器是终端电器的一种主要电器。带电磁式油阻尼脱扣器的小型断路器，利用油阻尼器来实现断路器的反时限特性，实现过载保护；当出现短路故障时，衔铁能够瞬时动作，实现短路保护。由于在油杯中采用了粘度稳定的甲基硅油，断路器的保护特性受环境温度影响较小，反时限特性较好。因此它应用的领域广，使用的数量比较多。基于此，提出了对小型断路器中电磁式油阻尼脱扣器性能的研究。本文在对小型断路器、粘滞流体阻尼器、计算流体仿真技术、电磁场有限元分析技术及多体动力学分析技术研究现状进行总结的基础上，结合实际课题，对电磁式油阻尼脱扣器的油阻尼力、静态特性、动态特性等方面进行了研究。首先根据流体理论公式推导得到电磁式油阻尼脱扣器阻尼力表达式，分析了油杯参数对阻尼力的影响。接着利用计算流体仿真软件FLUENT建立了阻尼器模型，并仿真得到油阻尼器压力、速度等场量以及不同粘度下的阻尼力数据表，且与理论推导公式得到的数据进行了比较。然后利用有限元分析软件ANSYS得到电磁式油阻尼脱扣器的静态特性，通过接口协同仿真技术，将静态数据嵌入到多体动力学软件ADAMS中，得到电磁式油阻尼脱扣器的动态特性，将断路器保护特性的仿真结果与实测结果进行了比较，基本吻合。分析了脱扣器各参数对其动态特性的影响。结果表明，研究成果对电磁式油阻尼脱扣器产品的分析、开发及优化具有重要的理论指导意义和实用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-27
  1.1 引言  10-11
  1.2 小型断路器概述  11-14
    1.2.1 小型断路器的发展历程及发展方向  11-12
    1.2.2 小型断路器特点及主要技术参数  12-13
    1.2.3 小型断路器工作条件及标准  13-14
  1.3 粘滞流体阻尼器的研究进展  14-16
    1.3.1 阻尼器分类  14
    1.3.2 国内外研究进展  14-16
  1.4 计算流体动力学技术的研究进展  16-20
    1.4.1 计算流体动力学  16-17
    1.4.2 国内外研究进展  17-20
  1.5 有限元分析技术的研究进展  20-23
    1.5.1 有限元法  20
    1.5.2 有限元法的计算方法  20-21
    1.5.3 国内外研究进展  21-23
  1.6 多体动力学分析技术的研究进展  23-25
    1.6.1 多体系统动力学  23
    1.6.2 国内外研究进展  23-25
  1.7 本文的主要研究内容  25-27
第二章电磁式油阻尼脱扣器阻尼力理论公式推导与分析  27-42
  2.1 引言  27-28
    2.1.1 电磁式油阻尼脱扣器构造  27-28
    2.1.2 电磁式油阻尼脱扣器工作原理  28
  2.2 粘滞流体的类型与特性  28-31
    2.2.1 牛顿流体与非牛顿流体  28-29
    2.2.2 非牛顿流体的类型与特性  29-30
    2.2.3 硅油流体性质  30-31
  2.3 电磁式油阻尼脱扣器中液体流动状态分析  31-34
    2.3.1 层流和紊流  31
    2.3.2 雷诺数  31-33
    2.3.3 液流状态的确定  33-34
  2.4 电磁式油阻尼脱扣器油阻尼力计算公式  34-39
    2.4.1 平行板间隙流动阻尼系数确定  34-37
    2.4.2 电磁式油阻尼脱扣器流动阻尼系数确定  37-39
  2.5 油阻尼力影响因素分析  39-42
    2.5.1 油杯结构参数对阻尼系数的影响  40-41
    2.5.2 硅油运动粘度对阻尼系数的影响  41-42
第三章电磁式油阻尼脱扣器油阻尼力仿真分析  42-60
  3.1 引言  42-43
  3.2 电磁式油阻尼脱扣器建模及仿真  43-47
    3.2.1 假定与依据  43
    3.2.2 不可压缩层流的控制方程组  43-45
    3.2.3 网格剖分及边界条件  45-46
    3.2.4 计算步骤  46-47
  3.3 场量计算及分析  47-51
    3.3.1 场量计算  47-49
    3.3.2 脱扣器参数对场量的影响  49-51
  3.4 油阻尼力仿真结果分析  51-57
    3.4.1 油阻尼器阻尼力分析  51-56
    3.4.2 油阻尼脱扣器参数对阻尼力系数的影响  56-57
  3.5 理论计算与仿真结果对比及误差分析  57-60
    3.5.1 理论计算和仿真结果对比  57-58
    3.5.2 误差分析  58-60
第四章电磁式油阻尼脱扣器静态特性分析  60-81
  4.1 引言  60-61
  4.2 确定计算模型  61-65
    4.2.1 建立模型  61-62
    4.2.2 网格划分  62-63
    4.2.3 加约束、载荷  63-64
    4.2.4 施加力标志及求解  64-65
  4.3 计算方法  65-66
  4.4 计算结果及分析  66-79
    4.4.1 仿真结果  66-79
    4.4.2 铁心参数对电磁吸力的影响  79
  4.5 静态特性  79-81
第五章电磁式油阻尼脱扣器动态特性分析  81-97
  5.1 引言  81-82
  5.2 动态仿真模型的建立  82-84
    5.2.1 基于 Pro/E 建立三维实体模型  82
    5.2.2 ADAMS软件简介  82-83
    5.2.3 基于 ADAMS 的动态仿真模型  83-84
  5.3 动态数学模型的建立  84-85
  5.4 动态特性仿真  85-89
    5.4.1 过载特性仿真  85-88
    5.4.2 短路特性仿真  88-89
  5.5 保护特性仿真结果和试验数据比较  89-92
    5.5.1 电磁式油阻尼脱扣器保护特性  89-90
    5.5.2 仿真结果和试验数据比较  90-92
  5.6 脱扣器参数对保护特性的影响  92-97
    5.6.1 硅油粘度对保护特性的影响  92-93
    5.6.2 粗铁心直径对保护特性的影响  93
    5.6.3 铁心压簧刚度对保护特性的影响  93-95
    5.6.4 衔铁扭簧初始反力矩对保护特性的影响  95-97
第六章结论  97-99
  6.1 论文的主要研究内容及结果  97
  6.2 论文的创新点及成果  97-98
  6.3 进一步展开的研究  98-99
参考文献  99-106
攻读博士学位期间所取得的相关科研成果  106-107
致谢  107

小型断路器中电磁式油阻尼脱扣器性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文