【摘 要】
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随着低压配电系统分断容量逐渐增大,要求全面提升开关电器的分断能力。触头作为开关电器的核心部件,决定了开关电器的电寿命与工作可靠性,合理地提高触头分断速度、选用合适的触头材料及其配对方式,能有效地改善开关电器的电气性能。采用触头电性能模拟试验装置,调节触头开距、终压力、闭合与分断速度等参数,实现不同触头在不同条件下的性能测试,是研究触头电性能的重要手段。本文在总结了现有的触头模拟试验装置优缺点的基础
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随着低压配电系统分断容量逐渐增大,要求全面提升开关电器的分断能力。触头作为开关电器的核心部件,决定了开关电器的电寿命与工作可靠性,合理地提高触头分断速度、选用合适的触头材料及其配对方式,能有效地改善开关电器的电气性能。采用触头电性能模拟试验装置,调节触头开距、终压力、闭合与分断速度等参数,实现不同触头在不同条件下的性能测试,是研究触头电性能的重要手段。本文在总结了现有的触头模拟试验装置优缺点的基础上,利用涡流斥力机构原理,研制了一台综合性能优良的触头模拟试验装置,并应用于银基触头材料的试验研究,为直流电器的设计和触头材料的选择提供基础。本文以试验装置的预期功能和技术指标为导向,通过电磁仿真和数学计算,确定装置用涡流斥力机构、触头弹簧以及永磁体保持机构的相关参数;通过对试验装置的功能解析,拟定合理的总体设计方案;依据方案,采用Solid Works 2020对试验装置的各个零部件进行结构设计,通过模拟装配建立试验装置的总体结构图;在此基础上绘制零部件的工程图并依照图纸完成装置样机本体的制作。通过电容充放电电路以及控制电路的设计,实现装置对触头的分合控制。搭建基于高速摄像机的动态特性测试系统对装置样机进行测试,表明该试验装置具有触头闭合与分断速度易调且调节范围大、触头开距易调、结构简单、通用性强等优点,可灵活应用于各类交直流电器触头电性能的基础试验研究中。利用上述触头模拟试验装置搭建了一套负载试验系统,在直流阻性负载下,分别对四种对称与不对称配对方式的Ag Sn O2(12)和Ag Ni(15)触头开展不同速度的分断试验,记录电弧电压和电弧电流波形,测量并计算分断燃弧时间和燃弧能量,研究不同负载水平下,分断速度对Ag Sn O2(12)和Ag Ni(15)触头电性能的影响。结果表明:同一负载电流下,随着触头分断速度增大,燃弧时间和燃弧能量先减小而后趋于平缓;负载电流越大,触头分断速度对燃弧时间和燃弧能量的影响越大;当分断速度提高到一定值时,重燃几率增加,表明分断直流负载时,触头分断速度的显著提高并不一定有利于熄弧。
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