交流接觸器現(xiàn)代設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、交流接觸器屬于控制電器，廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)中，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一種融合多學(xué)科理論及方法的電器現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)隨之出現(xiàn)，并逐步發(fā)展成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心和靈魂。一般說來，電器現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)包括虛擬樣機(jī)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與分析、價(jià)值工程、穩(wěn)健設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)和智能工程等諸多技術(shù)。本文從虛擬樣機(jī)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與分析等電器現(xiàn)代設(shè)計(jì)

2、關(guān)鍵技術(shù)入手，以智能交流接觸器為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究上述關(guān)鍵技術(shù)在智能交流接觸器的設(shè)計(jì)、測(cè)試和分析環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，為其在工程中推廣應(yīng)用方面提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。本文研究工作的主要內(nèi)容包括：
　?。?）研究基于靜態(tài)磁分析的接觸器耦合方程數(shù)值求解方法，首先對(duì)電磁變量進(jìn)行求解，然后將計(jì)算結(jié)果以數(shù)值網(wǎng)格的形式代入機(jī)械動(dòng)力學(xué)方程求解機(jī)械變量，最終得到耦合計(jì)算結(jié)果。由于該方法加載的信號(hào)均為靜態(tài)、離散的電流和位移序列，無法體現(xiàn)電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)引起的系統(tǒng)

3、感應(yīng)電流和動(dòng)態(tài)電感的變化。因此，在接觸器電磁機(jī)構(gòu)三維有限元靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，本文提出了基于時(shí)域協(xié)同的接觸器電-磁-機(jī)械動(dòng)態(tài)耦合模型及求解方法，通過動(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)，在時(shí)間域內(nèi)動(dòng)態(tài)劃分空氣域包含的網(wǎng)格，從而將機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程和磁路的電磁場(chǎng)控制方程進(jìn)行動(dòng)態(tài)耦合，在時(shí)間域內(nèi)同時(shí)完成電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中電磁變量和機(jī)械變量的求解，而且電磁能、動(dòng)態(tài)電感等參數(shù)也可以求解。該模型對(duì)優(yōu)化接觸器有限元分析技術(shù)有參考價(jià)值。
　　（2）分析影響智能

4、交流接觸器動(dòng)態(tài)特性的相關(guān)因素，其中包括線圈動(dòng)態(tài)電感、合閘初始相位角以及溫度對(duì)接觸器動(dòng)態(tài)特性的影響，并用仿真和實(shí)驗(yàn)手段量化了這些因素對(duì)接觸器動(dòng)態(tài)特性的影響程度。在此基礎(chǔ)上，提出了溫度與輸入電壓PWM占空比的數(shù)學(xué)模型，該模型能補(bǔ)償接觸器因溫度影響而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)特性誤差。
　?。?）采用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)智能交流接觸器的主觸頭彈簧和電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，論述了在非線性約束多目標(biāo)條件下的建模過程，并對(duì)優(yōu)化后的主觸頭彈簧和電磁系

5、統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)后的彈簧質(zhì)量比優(yōu)化前減小16.2％，可靠度由原來的94.5%提升為99.9%；優(yōu)化后的電磁系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)溫升為28.8℃，比較優(yōu)化前的55.1℃有顯著降低；在保證接觸器可靠吸合的條件下，優(yōu)化后的電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵芯的閉合末速度較優(yōu)化前有明顯降低。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的正確性和可行性。
　　（4）提出了對(duì)交流接觸器智能化的PWM分時(shí)控制策略及支持向量機(jī)回歸參數(shù)優(yōu)化方法。通過在不同P