空气断路器运动仿真分析.docx

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1、空气断路器运动仿真分析空气断路器运动仿真分析 本文关键词：断路器，仿真，空气，运动，分析空气断路器运动仿真分析 本文简介：摘要：本文以空气断路器的合闸与分闸运动过程为探讨对象，针对断路器合闸与分闸速度、合闸过冲的问题，利用UG软件对空气断路器进行3D建模；利用虚拟样机技术，以3D模型和相关测量数据为主要参数，在ADAMS仿真软件中构建空气断路器仿真模型，进行运动过程仿真，依据仿真数据曲线分析断路器速度特性和过冲特性，为空气断路器运动仿真分析 本文内容：摘要：本文以空气断路器的合闸与分闸运动过程为探讨对象，针对断路器合闸与分闸速度、合闸过冲的问题，利用UG软件对空气断路器进行3D建模；利用虚拟样

2、机技术，以3D模型和相关测量数据为主要参数，在ADAMS仿真软件中构建空气断路器仿真模型，进行运动过程仿真，依据仿真数据曲线分析断路器速度特性和过冲特性，为优化断路器的结构设计供应理论依据。关键词：断路器；合闸速度；分闸速度；ADAMS软件虚拟样机试验仿真(简称VPES)技术是近年来应用比较广泛的试验理论和工程设计技术，是一种基于并行工程的计算机仿真模型的产品数字化设计方法。工程师首先须要在计算机上采纳UG/proE等3D建模软件建立样机的3D模型，对3D模型进行各种动态性能的分析，然后改进样机的设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机试验，将UG软件建立的3D模型导入ADAMS软件，系统可以

3、便利地建立参数化的实体模型并采纳多刚体系统动力学原理进行仿真计算。本文以项目组目前正在开发的一款空气断路器作为探讨对象，采纳UG软件建立空气断路器的3D模型并导入ADAMS软件，进行运动过程仿真，依据仿真数据曲线分析断路器的相关特性。1建立3D模型导入ADAMS软件中本文涉及的空气断路器由弹簧操作机构、触头系统、灭弧系统、电磁脱扣器等组成。其中触头系统包括导电回路及相关的操作部件，动触头采纳旋转式设计，可以转动实现断路器的合闸与分闸。考虑本文主要针对空气断路器的触头运动速度进行探讨，故采纳UG软件进行3D建仿照真时，可省略灭弧系统、电磁脱扣器等系统，简化ADAMS运动仿真的过程，对于UG软件建

4、立空气断路器的3D的模型的过程，本文不做赘述。空气断路器的3D简化模型建成后，可以导入ADAMS仿真软件，导入并添加相应的约束和运动副（如图1所示），详细方法有两种：（1）ADAMS软件可运用parasolid形式的UG导出文件，因此UG软件可以选择导出为parasolid文件，保存为.x_t格式，在ADAMS软件中导入之前生成的.x_t文件，后对零件要添加约束和对应的运动副；（2）UG/motion模块在任何步骤中都可以导成ADAMS可用的文件，导出的格式为.cmd（也可以运用其他文件，如.x_t等），导出后全部的零件名称会重新命名，但link名称、运动副名称均可以导入到ADAMS中。由于U

5、G中不便定义方向，因此建议在UG中只把全部的link都定义好，然后把scieno导出为ADAMS格式，在ADAMS软件中依据link的名称来添加运动副等。2断路器合闸与分闸速度仿真与分析断路器正常分、合闸状况下，空气断路器仿真数据分析模型仿真主要参数：机构合闸弹簧预拉力为2768N，机构分闸弹簧预压力为350N,动触头触头弹簧预压力2739N。动触头中部弹簧预压力2337N（假设动触头初始位置S=0，初始时刻t=0），得到断路器位移、速度曲线，如图1所示。图2中，实曲线为断路器动触头合闸、分闸时，水平方向位移曲线，虚曲线为断路器动触头分闸、合闸时水平方向速度曲线。位置为触头初始合闸位置，位置为

6、动触头开口在水平方向行程1mm，位置为行程8mm，位置为动触头分闸位置，位置为动触头合闸前5mm，位置为回到初始位置。由图1可得到动触头在行程01mm内、18mm内和08mm内分闸平均速度，如表1所示。图2中，位置到位置为动触头的运动行程，仿真得到的数据为29.27mm，试验样机的实测值为29.5mm，仿真数据与试验样机的实测值基本符合。合闸速度：由图2可得到动触头在合闸前位置到位置即05mm行程内平均速度，如表2所示。3断路器的合闸过冲特性分析过冲特性是断路器合闸过程中的重要特性，本文对此特性绽开分析，操作机构的主传动轴旋转角度曲线如图3所示，通过仿真理论分析来指导机构的设计：由图3可知，断

7、路器从合闸状态到分闸状态的过程中，操作机构的主传动轴转动角度为36，如图中位置所示。而由分闸状态到合闸状态的运动过程中，主轴会有2.5的合闸过冲，如图中位置所示。图3中，位置是由于保持推板和对应拐臂之前有间隙，刚起先合闸过程时，保持推板先运动一段空程，后与拐臂接触，进而推动动触头与静触头的闭合，仿真结果也验证了结构设计的结果。4结语（1）本文提出了一种基于UG软件建模和ADAMS软件仿真相结合的虚拟样机仿真方法，为空气断路器的结构设计及优化供应理论依据；（2）通过对空气断路器合闸和分闸速度的ADAMS仿真分析，可指导空气断路器的结构优化，以提高断路器的机械寿命和电气寿命；缩短直流断路的燃弧时间

8、，降低电弧能量，从而提高开断实力；（3）过冲特性是断路器闭合过程中的重要特性，对该特性的ADAMS软件仿真分析，可以分析出动触头合闸时的过冲值，并可以在设计操作机构时通过安装缓冲器来减小合闸过冲。参考文献1陈德桂.低压电器仿真与数字化设计技术进展J.电器与能效管理技术，2022,15（1）：1-6.2余晓松等.船用真空接触器合闸速度探讨J.电器与能效管理技术，2022(13)：11-13.3顾建青.基于ADAMS的高性能塑壳断路器操作机构研制D.南京：东南高校，2022.4管瑞良,王云峰.计算机仿真在断路器操作机构中的应用J.低压电器，2022（3）：7-9.作者：周海东 朱富银 单位：江苏大全凯帆电器股份有限公司第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页