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摘要
针对目前采用单一电磁场无法反映出电磁斥力机构开断过程中关键部位形变的问题,该文提出一种电磁场、结构分析场及瞬态力场的协同仿真方法,围绕着斥力线圈外壳材料、厚度、径向匝数、核心连接部件尺寸等参数对快速开关进行了多场协同仿真的应力与形变研究。其次,针对直流断路器在较大额定工作电流条件下需要快速开关提供较高合闸保持力的问题,仿真研究了T形衔铁结构对合闸保持力的影响,并探究其对分闸过程斥力线圈外壳的形变与应力影响。最后,依据电磁斥力机构多场协同仿真结果,设计了一种混合式双线圈型快速电磁斥力机构。研究结果表明厚度适中且材料为Q235的斥力线圈外壳应力及形变小、分闸速度较快;中心支撑杆与斥力线圈尺寸存在相互影响的制约关系;T形衔铁台阶宽度、厚度的增加使合闸保持力上升率先快后慢。相同电路参数下合闸保持力升高使得分闸速度降低但形变与应力会减小,相互制约存在临界最优情况。该文通过多物理场协同仿真对应力与形变的研究为快速开关设计与优化提供了理论指导,为工程应用提供一定技术参考。
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