关键词：
交流接触器
多场耦合
温度
动态特性
优化
摘要：
影响接触器性能好坏和电寿命长短的重要因素是动态特性的优劣。动态过程是一个电场、磁场、机械运动、温度场相互作用的复杂过程。传统的动态特性只考虑了机-电-磁场的耦合,忽略了温度对动态特性的影响,而高温与常温寿命的差异说明了温度影响接触器的性能。本文针对一款三相交流密封接触器,建立机电磁热多场耦合模型,进行特性计算和试验验证,基于验证模型研究温度对动态特性的影响,并进行优化设计以提高接触器性能。
首先,本文建立交流接触器的机电磁热多场耦合模型。通过分析三相交流接触器的结构及性能参数,分别建立接触器的磁路、电路、机械运动、温度场模型。研究动态特性影响因素中的温度敏感参数与温度的关系,温度敏感参数包括线圈参数、永磁体磁性能和弹性元件力学性能,并对其受温度影响的机理给出一定的解释,建立温度场与机电磁场的耦合关系。
其次,计算交流接触器的动静态特性。利用有限元方法计算反力特性和静态吸力特性,通过计算得到的吸合、释放电压对模型进行初步校验。将反力曲线加载到校验后的模型中计算动态特性,通过测试时间参数验证模型的正确性。
然后,基于上述模型研究温度对动态特性的影响。通过计算接触器的稳态温升得到各关键部件的温升范围,研究单温度敏感参数随温度的变化对吸力或反力的影响。计算对吸反力影响较大的温度敏感参数都随温度变化的动态特性。通过试验得到时间参数和吸合电压,验证温度与动态特性的关系。
最后,本文提出了两种动态特性优化方案。温升优化方案将铁芯改为硅钢片结构,降低电磁系统的发热,通过电磁系统和接触系统的优化设计,优化后的电磁系统损耗降低,吸合、释放速度增大。结构尺寸优化方案主要是通过增大触点开距来增加接触器分断电弧的能力,通过吸反力的重新设计和仿真计算,优化后的触点开距增大,分断速度提高。通过动态特性的优化结果,预计会提高接触器的寿命指标,并通过试验验证了结构优化方案对寿命的提升效果显著。
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