交流接觸器現(xiàn)代設(shè)計關(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)定運行的重要組成部分。隨著計算機技術(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)計技術(shù)隨之出現(xiàn)，并逐步發(fā)展成為先進制造技術(shù)的核心和靈魂。一般說來，電器現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)包括虛擬樣機、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、智能計算機輔助設(shè)計、動態(tài)設(shè)計與分析、價值工程、穩(wěn)健設(shè)計、反求工程設(shè)計和智能工程等諸多技術(shù)。本文從虛擬樣機、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、動態(tài)設(shè)計與分析等電器現(xiàn)代設(shè)計

2、關(guān)鍵技術(shù)入手，以智能交流接觸器為研究對象，重點研究上述關(guān)鍵技術(shù)在智能交流接觸器的設(shè)計、測試和分析環(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。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，首先對電磁變量進行求解，然后將計算結(jié)果以數(shù)值網(wǎng)格的形式代入機械動力學(xué)方程求解機械變量，最終得到耦合計算結(jié)果。由于該方法加載的信號均為靜態(tài)、離散的電流和位移序列，無法體現(xiàn)電磁機構(gòu)動作時引起的系統(tǒng)

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

4、交流接觸器動態(tài)特性的相關(guān)因素，其中包括線圈動態(tài)電感、合閘初始相位角以及溫度對接觸器動態(tài)特性的影響，并用仿真和實驗手段量化了這些因素對接觸器動態(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，該模型能補償接觸器因溫度影響而產(chǎn)生的動態(tài)特性誤差。
　?。?）采用改進后的遺傳算法對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)進行可靠性優(yōu)化設(shè)計，論述了在非線性約束多目標條件下的建模過程，并對優(yōu)化后的主觸頭彈簧和電磁系

5、統(tǒng)進行實驗測試。實驗結(jié)果表明：經(jīng)過可靠性優(yōu)化設(shè)計后的彈簧質(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)化后的電磁機構(gòu)動鐵芯的閉合末速度較優(yōu)化前有明顯降低。上述實驗結(jié)果驗證了可靠性優(yōu)化設(shè)計方法的正確性和可行性。
　?。?）提出了對交流接觸器智能化的PWM分時控制策略及支持向量機回歸參數(shù)優(yōu)化方法。通過在不同P