环境温度对液压电磁式脱扣器保护特性的影响研究

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液压电磁式断路器是最常用的低压电器之一,其采用液压电磁式脱扣器作为核心部件,由于其保护性能良好、适应环境温度范围广、功耗低等特点,特别适用于通信设备、铁路信号设备及各种自动化终端设备的过载保护与短路保护。液压电磁式脱扣器的动作时间由电磁吸力、弹簧力与阻尼力共同作用而决定。虽然液压电磁式脱扣器中采用的甲基硅油性能较为稳定,但是研究发现当环境温度变化时,断路器脱扣时间出现了较大的变化,在低温条件下其变化更为明显。基于此,提出了环境温度对液压电磁式脱扣器保护特性的影响研究。本文对液压电磁式脱扣器电磁系统进行了冷态与热态下的瞬态热分析;对阻尼液黏温曲线进行拟合,并对延时管内的铁芯进行了阻尼力的分析;进行动力学仿真并与实测结果进行比较,分析了环境温度对其保护特性的影响。首先,利用Pro/E软件建立液压电磁式脱扣器电磁系统的三维模型,将其导入到ANSYS Workbench对液压电磁式脱扣器的电磁部分进行热态与冷态下的瞬态热分析。同时考虑了模型生热与散热随温度的变化,得出不同环境温度与不同电流下其各部分的温度场与温度时间曲线,得出环境温度对阻尼液温度的影响。实时测量通入不同电流时脱扣器线圈部分的温度,验证了瞬态热仿真结果的正确性。其次,测量阻尼液的黏温特性并拟合出黏温曲线,分析并求出模型所用阻尼液的黏温方程,从而将阻尼液温度与黏度对应起来。建立延时管模型,并在FLUENT软件中对模型不同温度对应黏度下的动作特性进行仿真,主要仿真出在各个黏度下的阻尼力。最后,将在ANSYS Workbench与FLUENT中得到的数据嵌入到多体动力学仿真软件ADAMS,对液压电磁式脱扣器保护特性的进行仿真。得出不同环境温度、不同电流下的动作时间。将仿真曲线与实际测量曲线作比较,验证仿真的正确性,并分析误差的原因。根据分析得出环境温度对液压电磁式脱扣器保护特性的影响,并提出切实可行优化方向。本文的研究对液压电磁式断路器过载保护特性的优化提供了依据与方向,同时对高低温环境下保证断路器产品的可靠性与终端设备的维护具有重要的参考价值。
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