接线端子磁脉冲连接工艺研究

作     者：陈志腾 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓将华

授予年度：2021年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：磁脉冲连接 接线端子 内孔式 集磁器 结构参数 

摘      要：接线端子是实现电气连接的一种元件,常用传统液压钳进行压接,其外表面压痕明显,且导线压缩不够致密,使得电缆的传输电阻增大,降低了传输效率。采用带集磁器的缩径线圈可实现接线端子的磁脉冲连接,但缩径线圈制作复杂、成本高,本文提出了一种内孔式磁脉冲连接新方法,采用胀形线圈和集磁器来实现接线端子的连接。以DL95型接线端子为研究对象,采用理论分析、数值模拟和工艺试验相结合的方法,对内孔式磁脉冲连接新工艺进行较为系统的研究。通过理论分析,在集磁器原理分析的基础上对接线端子磁脉冲连接过程进行了研究。结果表明,集磁器是一种非理想型的变压器,可用耦合系数来说明集磁器对电流的放大作用和集磁器的传递效率;接线端子受到的磁压力由接线端子与集磁器内表面之间的磁场强度决定;在磁压力作用下,接线端子与电缆的连接过程可分为3个过程;变形阶段、连接阶段和卸载阶段。通过Maxwell 3D软件建立了内孔式集磁器成形系统的分析模型,研究了放电回路参数,线圈结构参数和集磁器结构参数对于工作区磁场强度的影响。结果表明:线圈直径一定,线圈为均衡匝数时,线圈与集磁器耦合程度达到极大值;线圈与线圈孔的间隙越小,越有利于感应电流的产生;集磁器工作区减小,集磁器的总效率下降,工作区越小,总效率下降的越明显,工作区长度存在集磁效率与磁场强度的均衡点。偏置改变了原来的电流密度分布,使得工作区域分配的电流密度不均匀,偏置率越高,磁场的平均损失率越高。通过Lsdyna软件建立了对接线端子磁脉冲连接的全耦合模型,对其动态变形过程进行了研究。结果表明:电缆居中约束式与电缆自然放置式变形情况不同,电缆居中约束式接线端子圆周方向抱紧电缆,而电缆自由放置式是下部不断变形后从最上端完成最后的连接;接线端子内伸可以有效抑制接线端子轴向窜动,内伸1.5mm可以使接线端子在连接时保持在工作区中;电压越大,连接完成的时间越短,完成最后碰撞的速度也越大,越有利于形成良好接头。进行接线端子连接试验,试验结果表明:接线端子内伸1.5mm能更好的形成连接件而没有张口,验证了模拟结果;接线端子磁脉冲连接使接线端子内表面形成了与电缆旋向路径一致的凹槽,接线端子与电缆在16k V成形结合强度比传统液压钳压接接头提升了48.3%,电压越高,接线端子与电缆连接地越致密。