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电器电场对尘土进入电器的影响研究与电接触可靠性实验模拟

作　者: 黄超群
导　师: 许良军
学　校: 北京邮电大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电接触 尘土颗粒 电场 可靠性 压着概率 失效
分类号: TM506
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要


电接触广泛存在于电子和电力系统中,元件之间、电路之间、设备之间乃至元件内部之间都需要可靠的电子连接。研究表明：尘土污染是造成电子元件电接触故障的主要原因之一。因此,研究尘土对电接触性能的影响,对提高电子、电气系统的可靠性具有十分重要的意义。本文中,将尘土对电器电接触的影响细分为尘土进入电器和尘土在电器内部影响电接触性能两个过程分别研究。对尘土进入电器的过程,主要考虑电场因素对尘土进入电器的影响作用。以手机为例的3.7V低电压电器为研究对象,通过ANSYS大型有限元软件建模分析得到电场强度,计算带电尘土颗粒受到的电场力。通过尘土受力分析,得到尘土颗粒所受的电场力与其所受的风力、重力相比几乎可以忽略不计的重要结论,并设计相应的实验进行验证和分析,在此基础上扩展研究220V以上电压的电器,给出了一个电器电场对尘土吸引力的极限条件。研究尘土进入电器内部后使电接触失效,可根据可靠性理论设计尘土沉积实验,得到尘土沉积密度的时间曲线。以洁净样片200次电阻测试的最大值作为压着尘土颗粒的判据,得到压着概率达到90%以上的危险尘土密度临界值为300个／mm2。对压着概率和尘土密度进行曲线拟合,得到拟合效果较好的几种函数形式,分析认为四次多项式和幂函数拟合是最符合要求的。根据常用场合中触头间的接触电阻低且稳定的正常接触电阻值范围,提出100mΩ接触电阻值作为一定范围内的接触失效指标,并用二次正态逼近拟合其与尘土密度之间的关系。最后,提出两种拟合曲线通用性分析的方法,并给出通用性的适用范围。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 电接触背景介绍  9-11
    1.1.1 电接触的定义  9
    1.1.2 电接触科学的重要意义  9-10
    1.1.3 影响电接触可靠性的因素分析  10-11
  1.2 课题综述  11-14
    1.2.1 课题来源与国内外研究现状  11-13
    1.2.2 研究内容和工作安排  13-14
    1.2.3 课题意义  14
  1.3 论文主要章节和内容安排  14-17
第二章 电场因素对尘土进入电器影响的有限元分析  17-25
  2.1 尘土受力计算  17-21
    2.1.1 尘土所受重力计算  17-18
    2.1.2 尘土所受风力计算  18-19
    2.1.3 有限元分析手机外部电场强度  19-20
    2.1.4 手机外部电场力的计算  20-21
  2.2 手机外部电场力、风力和重力的比较  21-22
  2.3 电器电场对尘土吸引力的极限条件  22-23
  2.4 本章小结  23-25
第三章 实验验证及方差分析  25-41
  3.1 手机外电场验证实验  25-27
    3.1.1 实验器材简介  25
    3.1.2 准备工作  25-26
    3.1.3 步骤详述  26-27
  3.2 实验结果与初步分析  27-29
  3.3 统计学分析  29-39
    3.3.1 方差分析的基本原理  29-35
    3.3.2 单因素方差分析与双因素方差分析结果  35-39
  3.4 本章小结  39-41
第四章 尘土存在条件下电接触失效概率实验  41-69
  4.1 整体实验构思与设计  41-47
    4.1.1 实验目的简述  43
    4.1.2 实验设备介绍  43-44
    4.1.3 接触电阻和尘土压着概率计算原理  44-47
  4.2 具体实验过程  47-48
    4.2.1 实验前的准备工作  47-48
    4.2.2 对照组和实验组实验步骤  48
  4.3 实验结果  48-52
    4.3.1 样片表面观察  49-50
    4.3.2 尘土沉积数与尘土压着概率统计  50-51
    4.3.3 初步的数据处理和结论分析  51-52
  4.4 统计学分析  52-62
    4.4.1 对照组尘土密度的时间回归曲线分析  52-55
    4.4.2 尘土压着概率与密度关系的统计分析  55-59
    4.4.3 尘土压着概率的时间曲线  59-60
    4.4.4 100毫欧的接触指标提出及概率分析  60-62
  4.5 拟合曲线通用性分析  62-65
    4.5.1 尘土密度的时间回归曲线分析  62-63
    4.5.2 相关尘土压着概率的曲线通用性分析  63-65
  4.6 本章小结  65-69
第五章 总结与展望  69-72
  5.1 工作总结  69-70
  5.2 课题特点  70
  5.3 展望  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文  76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 一般性问题 > 试验、运行
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