發(fā)布時間：2020-04-30 02:19

【摘要】：高壓電磁繼電器在高電壓大功率的電源設(shè)備及系統(tǒng)中承擔(dān)著控制、電路轉(zhuǎn)換、安全接地等重要功能,發(fā)揮著半導(dǎo)體開關(guān)所不能替代的作用。針對傳統(tǒng)高壓電磁繼電器存在耐壓值低、工作振動噪聲大、線圈溫升嚴重等缺點,從整體設(shè)計、局部優(yōu)化、直流供電運行及可靠性測控平臺開發(fā)方面對高壓電磁繼電器進行了深入的研究。在高壓電磁繼電器設(shè)計上,依據(jù)觸頭耐壓、釋放時間、接觸電阻等關(guān)鍵參數(shù)對高壓電磁繼電器進行整體的初步設(shè)計,并采用Ansoft Maxwell進行電磁機構(gòu)的三維有限元動態(tài)仿真,得到了設(shè)備的特性參數(shù),驗證了設(shè)計的可行性,同時分析了分磁環(huán)對于電磁鐵交流供電狀態(tài)下的減振作用及其發(fā)熱情況。對于高壓電磁繼電器的優(yōu)化以文中的初步設(shè)計為基礎(chǔ),分別從低壓側(cè)電磁系統(tǒng)和高壓側(cè)觸頭兩方面進行局部優(yōu)化。對低壓側(cè)應(yīng)用多目標遺傳算法優(yōu)化其體積和線圈的功率,得到最優(yōu)解集并挑選適當(dāng)結(jié)果,在體積幾乎不變情況下降低28%的線圈功率;對觸頭部分應(yīng)用基于COMSOL的參數(shù)化掃描進行尺寸和圓倒角半徑的參數(shù)優(yōu)化,選擇空間中的特定點集進行觀測和評估,并依據(jù)空氣擊穿的場強臨界值選定優(yōu)化后的設(shè)計參數(shù),保證觸頭間電場不被擊穿。針對交流電磁繼電器工作過程中的振動大、噪聲大及發(fā)熱嚴重問題,提出變壓器降壓整流、晶閘管半控整流、MOSFET全控整流三種簡單可行的線圈直流供電運行方案,基于Simulink驗證了可行性,并設(shè)計和搭建了相關(guān)軟硬件電路;設(shè)計并開發(fā)了高壓電磁繼電器可靠性監(jiān)測平臺,可實現(xiàn)自動通斷電控制、故障診斷并記錄工作狀況,用于發(fā)現(xiàn)設(shè)計和加工中的問題,進而提高高壓電磁繼電器的可靠性。最后加工了高壓電磁繼電器樣機,搭建了高壓電磁繼電器直流供電運行電路和可靠性測控平臺,進行了交流供電、直流供電運行及高壓側(cè)的相關(guān)實驗,結(jié)果表明其關(guān)鍵參數(shù)符合設(shè)計指標,優(yōu)化后的性能參數(shù)得到有效提升,直流供電運行方式和可靠性測控平臺均能實現(xiàn)設(shè)計目標,證明了設(shè)計的有效性和正確性。
【圖文】：

9圖 2-2 高壓電磁繼電器示意圖(吸合狀態(tài)) 為動觸頭頂端的壓力彈簧，為動觸頭提供和靜觸頭作過程中保持穩(wěn)定；區(qū)域 2 和 3 分別為高壓動觸頭功能；區(qū)域 4 為環(huán)氧背板區(qū)域，用于固定和連接整動桿，用于帶動高壓動觸頭移動；區(qū)域 6 為固定臺，對連動桿的運動軌跡進行限位；區(qū)域 7 為橡膠減震；區(qū)域 8 為彈簧固定片，用于保證彈簧在工作過程中，為電磁繼電器的彈回提供反力；區(qū)域 10 為鐵芯部觸頭相連，通電時在電磁吸力的作用下完成向下吸合斷電時在彈簧反力的作用下完成彈回動作；區(qū)域 11制和固定；區(qū)域12為線圈部分，是高壓電磁繼電器驅(qū)

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 磁軛部分，用于導(dǎo)磁和產(chǎn)生電磁吸力，，由于磁軛固的凸起部分用于限制反力彈簧的位置，從而保證彈彈出；區(qū)域 14 為鐵芯底面的分磁環(huán)，通過在制作鐵芯加工完成后嵌入分磁環(huán)，達到電磁繼電器交流工力彈簧設(shè)計高壓觸頭是受控部分，用于實現(xiàn)主電路的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)間的高電壓，閉合狀態(tài)下功能相當(dāng)于導(dǎo)線，接通電路圖 2-3 所示：
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM58

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉傳亭;白云飛;曹文宇;;電動汽車用直流接觸器的設(shè)計[J];電器與能效管理技術(shù);2014年23期

2 翟國富;鄒帆;阮永剛;;大功率直動式接觸器節(jié)能控制策略研究[J];電器與能效管理技術(shù);2014年10期

3 李強;胡景泰;潘志剛;;節(jié)能交流接觸器線圈控制分析[J];低壓電器;2014年02期

4 高鐵旦;王華峰;陳超敏;;新型智能高電位治療儀的研制[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2013年03期

5 馬曉紅;;高壓開關(guān)用鎢銅觸頭材料研究[J];黑龍江科技信息;2013年14期

6 康志宏;;交流接觸器節(jié)能控制分析[J];電氣應(yīng)用;2011年22期

7 許軍;李坤;;電接觸的接觸電阻研究[J];電工材料;2011年01期

8 陳德為;張培銘;;采用高速攝像機的智能交流接觸器控制及其測試裝置的研制[J];電工電能新技術(shù);2009年03期

9 孫麗瓊;耿英三;李愛軍;姚建軍;馮濤;;交直流接觸器特性自動測試系統(tǒng)的開發(fā)[J];低壓電器;2008年19期

10 馮士剛;艾芊;;帶精英策略的快速非支配排序遺傳算法在多目標無功優(yōu)化中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報;2007年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊曉紅;超高壓CuW/CuCr整體電觸頭材料的研究[D];西安理工大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 陳亞彬;交流接觸器仿真設(shè)計與智能控制系統(tǒng)研究[D];東南大學(xué);2015年

2 王若愚;電磁式高壓繼電器與高壓小電流隔離開關(guān)的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 陳衛(wèi)華;飛機270V高壓直流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及仿真技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

本文編號：2645282