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成套开关设备中使用小型断路器存在问题的分析

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电力设备管理 2024年第2期 295-297页

作者：姚羽谢勤宇桂林五环电器制造有限公司晋江鑫腾连盛机械有限公司

新时代的来临,不仅对社会进步起到推动性作用,同时也在促进各种科学技术的科研与发展,协助我国各行各业完成转型升级。而目前,正在日益增加成套开关设备与小型断路器的使用频率,实现配电与电控水平的提高。鉴于此,本文将重点围绕小型断... 详细信息

新时代的来临,不仅对社会进步起到推动性作用,同时也在促进各种科学技术的科研与发展,协助我国各行各业完成转型升级。而目前,正在日益增加成套开关设备与小型断路器的使用频率,实现配电与电控水平的提高。鉴于此,本文将重点围绕小型断路器应用于成套开关设备中存在的问题及解决建议进行详细分析。

关键词：成套开关设备小型断路器电动斥力

用于小型断路器特性试验的能馈型电子负载设计

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河南理工大学学报（自然科学版） 2023年第3期42卷 118-128页

作者：王尧赵立帅师顺泉侯林明谢振华河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300130 阿滨仪器有限公司天津300410 浙江省机电产品质量检测所有限公司浙江杭州310000

为满足“双碳”目标下小型断路器特性试验需要,针对传统重复控制方法动态性能较差的问题,提出一种用于小型断路器测试的能馈型电子负载双模比例(proportional integral,PI)控制策略。该策略采用奇、偶次谐波内模相并联的结构作为改进型... 详细信息

为满足“双碳”目标下小型断路器特性试验需要,针对传统重复控制方法动态性能较差的问题,提出一种用于小型断路器测试的能馈型电子负载双模比例(proportional integral,PI)控制策略。该策略采用奇、偶次谐波内模相并联的结构作为改进型内模,并与PI控制器结合,既能有效抑制奇、偶次谐波,又能实现对指令电流的快速精确跟踪。搭建能馈型电子负载仿真模型,并研制装置样机。仿真与试验结果相吻合,验证了所提方法的有效性。结果表明,该能馈型电子负载能在启动后的3个基波周期内达到稳定的电流输出,并能在半个基波周期内完成电流切换。同时,在满载条件下输出电流畸变率、输出误差和能量回馈效率分别为2.98%,0.2%,92.4%,满足小型断路器特性试验要求。

关键词：电子负载小型断路器内模原理能量回馈

用于小型断路器过载试验的能量回馈型电子负载研究

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用于小型断路器过载试验的能量回馈型电子负载研究

作者：赵立帅河北工业大学

学位级别：硕士

小型断路器是低压配电系统中广泛应用的一种保护电器,它能在系统发生过载、短路等故障时及时跳闸,保护用电设备和人身安全。为确保小型断路器过载保护的可靠性,产品出厂前必须进行过载试验和28天老化试验。传统试验方法通常采用低电压... 详细信息

小型断路器是低压配电系统中广泛应用的一种保护电器,它能在系统发生过载、短路等故障时及时跳闸,保护用电设备和人身安全。为确保小型断路器过载保护的可靠性,产品出厂前必须进行过载试验和28天老化试验。传统试验方法通常采用低电压恒流源代替全电压进行测试,难以验证小型断路器内部温度升高、绝缘能力降低时电网电压对小型断路器绝缘性能的影响。此外,由于试验周期长、电流大,即使采用较低的试验电压,也会消耗较多电能,不符合我国“碳达峰、碳中和”战略目标的要求。针对传统小型断路器测试方法存在的问题,本文设计了一种能量回馈型三相交流电子负载,该设备能在全电压下完成相应的电流测试,并将大部分电能回馈给电网。本文主要研究内容为:(1)分析常见的能量回馈型电子负载主电路拓扑,选取三相背靠背式双电压型PWM变换器作为能量回馈型电子负载的主电路拓扑。通过对能量回馈型电子负载整体电路结构的分析,建立三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的数学模型。分析能量回馈型电子负载工作原理,其中前级变换器用于负载模拟,后级变换器用于能量回馈,两者之间通过直流侧支撑电容实现能量的传递。(2)研究能量回馈型电子负载控制策略,并进行仿真分析。整体控制策略主要包括锁相环设计、负载模拟器和能量回馈器控制策略研究三部分。为了实时获取电网电压相位,采用基于同步旋转坐标变换的单同步坐标系软件锁相环。负载模拟器采用基于内模原理的双模比例积分控制策略,该策略将重复控制器的内模改进为奇偶次谐波内模的并联结构,并与比例控制器相结合,既实现了对指令电流的快速精确跟踪,又能有效抑制输出电流的奇偶次谐波。能量回馈器采用了电压外环电流内环的双闭环控制策略,其中电流内环采用双模比例积分控制,电压外环采用PI控制,实现了直流支撑电容电压的稳定和输出电流的单位功率因数并网。(3)设计能量回馈型电子负载的软硬件电路,并进行试验验证。在硬件电路方面,对信号检测电路、保护电路和电源供电电路的电路结构与工作原理进行分析。在软件方面,采用高性能、高稳定性的工控触摸屏与DSP芯片构成可靠的控制系统。试验结果表明,所提出的能量回馈型电子负载可在四个基波周期内瞬时启动并稳定输出150 A电流,可在一个基波周期内完成从5 A到50 A的电流切换,在满载条件下输出电流误差在1%以内,能量回馈效率90%以上。

关键词：电子负载小型断路器过载试验能量回馈双模PI控制

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小型断路器操作机构优化设计

电器与能效管理技术 2022年第10期 62-64页

作者：黄佳史克少赵明盛勇兵张彦阳任昌宾浙江天正智能电器有限公司浙江嘉兴314000

针对小型断路器,通过机构简图对操作机构的四连杆尺寸进行调整,增加操作机构的运动总行程;在保持所需触头终压力的条件下,结合静力学分析进行理论计算,反向推导操作机构中零件的关键尺寸;再根据理论计算参数进行零件开模,验证方案可行... 详细信息

针对小型断路器,通过机构简图对操作机构的四连杆尺寸进行调整,增加操作机构的运动总行程;在保持所需触头终压力的条件下,结合静力学分析进行理论计算,反向推导操作机构中零件的关键尺寸;再根据理论计算参数进行零件开模,验证方案可行性。所提方法为小型断路器的结构优化提供设计方向。

关键词：小型断路器操作机构静力学分析优化

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小型断路器磁脱扣优化仿真分析及实验研究

电器与能效管理技术 2022年第1期 51-56,72页

作者：胡金利上海西门子线路保护系统有限公司上海201506

小型断路器一般通过磁脱扣来进行短路保护,优化电磁吸力对小型断路器的设计具有至关重要的作用。利用Creo软件建立了磁脱扣器模型,并设计了4种不同结构的动铁心模型以及5种不同结构的轭铁模型,利用有限元软件Ansys对原始模型和优化模型... 详细信息

小型断路器一般通过磁脱扣来进行短路保护,优化电磁吸力对小型断路器的设计具有至关重要的作用。利用Creo软件建立了磁脱扣器模型,并设计了4种不同结构的动铁心模型以及5种不同结构的轭铁模型,利用有限元软件Ansys对原始模型和优化模型进行了仿真分析,得到了不同结构、不同电流、不同工作间隙时动铁心的电磁吸力和归一加速度。分析结果显示,当动铁心削减体积不大时或者缩短轭铁长度和增大轭铁厚度时,有助于脱扣动作准确快速地执行。最后,对3种断路器进行了瞬时脱扣实验,实验结果和仿真结果相吻合,验证了仿真结果的正确性。

关键词：小型断路器电磁吸力动铁心轭铁脱扣时间

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小型断路器螺管式电磁系统的理论分析与计算

电器与能效管理技术 2022年第6期 69-74页

作者：魏波赵质胜任昌宾赵明翟子夜李海丽浙江天正智能电器有限公司浙江嘉兴314000

围绕电磁吸力展开对小型断路器(MCB)螺管式电磁系统进行整体分析。从磁路分析着手,推导得到直流、交流螺管式电磁系统的吸力公式。利用交流电磁系统的吸力特性进一步分析和推导出电磁吸力的瞬时值、最大值和平均值;利用吸力公式分别对... 详细信息

围绕电磁吸力展开对小型断路器(MCB)螺管式电磁系统进行整体分析。从磁路分析着手,推导得到直流、交流螺管式电磁系统的吸力公式。利用交流电磁系统的吸力特性进一步分析和推导出电磁吸力的瞬时值、最大值和平均值;利用吸力公式分别对直流、交流MCB的电磁系统进行实际应用计算,为设计反力弹簧提供数据支撑。最后,定量分析直流、交流MCB通用性的问题,给出反力弹簧调整方法。

关键词：小型断路器螺管式电磁系统磁路分析直流电磁系统交流电磁系统

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小型断路器双金属片热弯曲特性的实验仿真

电器与能效管理技术 2022年第2期 46-52页

作者：潘庆元北京ABB低压电器有限公司北京100176

以小型断路器热脱扣用双金属片为研究对象,分别从理论计算、试验分析和数值仿真等角度对热弯曲特性进行了分析,提出了双金属片优化设计新思路,并以此为基础建立了双金属片热弯曲特性的仿真平台。开发和设计了热双金属片弯曲性能试验专... 详细信息

以小型断路器热脱扣用双金属片为研究对象,分别从理论计算、试验分析和数值仿真等角度对热弯曲特性进行了分析,提出了双金属片优化设计新思路,并以此为基础建立了双金属片热弯曲特性的仿真平台。开发和设计了热双金属片弯曲性能试验专用成套夹具,完善了试验平台和方法。利用数值仿真替代部分前期试验,结合实验设计方法,可快速求得设计参数最优解,降本增效。仿真平台还可应用于以热脱扣力脱扣行程为校验目标的机构参数协同设计。

关键词：小型断路器双金属片热比弯曲有限元实验仿真

小型断路器热双金属片电-热-结构耦合仿真及优化

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温州大学学报（自然科学版） 2023年第4期44卷 40-49页

作者：孙创胡海清赵升朱翔鸥王玲温州大学电气与电子工程学院浙江温州325035 浙江省高低压电器产品质量检验中心浙江温州325603 温州大学浙江省低压电器智能技术重点实验室浙江温州325002

根据小型断路器的工作原理,对热双金属片的温度及形变特性进行了实验研究,并得到小型断路器的脱扣位移.应用有限元软件ANSYS Workbench,构建热双金属片的有限元模型,采用电-热-结构耦合分析方法探讨在不同整定电流状况下,热双金属片的... 详细信息

根据小型断路器的工作原理,对热双金属片的温度及形变特性进行了实验研究,并得到小型断路器的脱扣位移.应用有限元软件ANSYS Workbench,构建热双金属片的有限元模型,采用电-热-结构耦合分析方法探讨在不同整定电流状况下,热双金属片的温度分布及形变分布规律等关键特征,为小型断路器热双金属片的设计和优化提供方法与依据.基于有限元软件ANSYS Workbench对热双金属片进行优化设计,根据具体工作状况建立参数化模型,并通过粒子群算法分析寻找最优解,从而设计出热双金属片的理想尺寸,并通过实验验证了该设计分析的正确性和可行性.

关键词：小型断路器热双金属片优化设计

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小型断路器双金属片瞬时热分布研究

现代建筑电气 2022年第10期13卷 6-10页

作者：周阳王东戴铭磊国网湖南省电力有限公司建设分公司(咨询公司) 湖南长沙410000

研究了双金属片瞬时温升分布。采用Ansys仿真软件建立了双金属片的有限元模型。模拟了双金属片在电流激励下的发热过程,得到了双金属片的瞬时温度分布规律和瞬时形变,同时完成了相应的温升实验研究。对比分析仿真和实验结果,得到仿真和... 详细信息

研究了双金属片瞬时温升分布。采用Ansys仿真软件建立了双金属片的有限元模型。模拟了双金属片在电流激励下的发热过程,得到了双金属片的瞬时温度分布规律和瞬时形变,同时完成了相应的温升实验研究。对比分析仿真和实验结果,得到仿真和实验的温度最大误差为1.2 K,验证了仿真方法的正确性,可为产品的优化设计提供理论依据。

关键词：小型断路器双金属片热弹性形变瞬时热分布