基于Maxwell 3D/ADAMS的小型断路器脱扣过程仿真

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.05.012

电器与能效管理技术 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (7): 74-78.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.05.012

基于Maxwell 3D/ADAMS的小型断路器脱扣过程仿真

王冰青, 张森林

上海电器科学研究所(集团)有限公司, 上海 200063

收稿日期:2024-04-22 出版日期:2024-07-30 发布日期:2024-06-25
作者简介:王冰青(1992—),男,工程师,主要从事低压电器产品设计与仿真、产品健康管理研究工作。|张森林(1991—),男,工程师,主要从事低压电器产品的设计研发与直流灭弧机理研究工作。
基金资助:
普陀区科技研发平台项目(2022SX01)

Simulation of Tripping Process of Miniature Circuit Breaker Based on Maxwell 3D/ADAMS

WANG Bingqing, ZHANG Senlin

Shanghai Electrical Appliance Research Institute (Group) Co.,Ltd., Shanghai 200063, China

Received:2024-04-22 Online:2024-07-30 Published:2024-06-25

摘要/Abstract

摘要：

为解决传统动力学仿真结果准确性低的问题,采用虚拟样机技术,进行基于Maxwell 3D/ADAMS的断路器瞬时脱扣过程仿真。首先使用Maxwell 3D耦合外电路,建立脱扣器的电磁瞬时动态仿真有限元模型,计算得到瞬动电磁铁的运动特性仿真结果;然后将计算结果导入ADAMS软件,对断路器的瞬时脱扣运动过程进行仿真计算;最后对实际样机的瞬时脱扣试验进行高速拍摄。结果有效证明了联合仿真能够提升动力学仿真的准确性。

关键词: 微型断路器, 瞬时脱扣过程, 联合仿真, 动态特性

Abstract:

To improve the accuracy of traditional dynamic simulation,the virtual prototyping technology is used to simulate the instantaneous trip process of circuit breaker based on Maxwell 3D and ADAMS.Firstly,the electromagnetic transient dynamic simulation finite element model of the tripper is established by using Maxwell 3D,and the simulation results of the transient electromagnet motion characteristics are obtained by calculation.Then the calculation results are imported into ADAMS to simulate the instantaneous tripping process of circuit breaker.Finally,the instantaneous release test of the actual prototype is taken by high-speed photography.The correctness of the simulation is verified.The co-simulation can improve the accuracy of dynamic simulation.

Key words: miniature circuit breaker, instantaneous release process, co-simulation, dynamic characteristics

中图分类号:

TM561

王冰青, 张森林. 基于Maxwell 3D/ADAMS的小型断路器脱扣过程仿真[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(7): 74-78.

WANG Bingqing, ZHANG Senlin. Simulation of Tripping Process of Miniature Circuit Breaker Based on Maxwell 3D/ADAMS[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(7): 74-78.

图/表 9

图1

图2

图3

图4

图5

表1

图6

表2

图7

参考文献 15

[1]	陈德桂, 李兴文. 低压断路器的虚拟样机技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009.
[2]	NOWAK L, KOWALSKI K. The 3D coupled tield-circuit simulation of transients in nonlinear systems[J]. IEEE Transaction on Magnetics, 1996, 32(3):1078-1081.
[3]	REN Z, RAZEK A. A strong coupled model for analyzing dynamic behaviours of non-linear electro-mechanical system[J]. IEEE Transaction on Magnetics, 1994, 30(5):3252-3255.
[4]	许志红. 电器理论基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 2014.
[5]	耿立新, 胡义琴, 陈琳. 电磁脱扣器瞬时动作特性的仿真分析[J]. 电器与能效管理技术, 2019(21):33-37.
[6]	苏斌, 张超, 任万滨. 螺管式电磁铁静态吸力特性的实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023(1):24-27.
[7]	郑一鸣, 钱平, 李晨, 等. 磁控电抗器铁心的磁力耦合有限元仿真与分析[J]. 电力电容器与无功补偿, 2022, 43(5):50-56.
[8]	汪橙紫. 中压真空接触器电磁机构的动静态特性分析[D]. 厦门: 厦门理工学院, 2016.
[9]	黄仁灿. 基于Maxwell的交流接触器电磁系统优化仿真[J]. 电气开关, 2018, 56(5):48-52.
[10]	徐小剑, 段伟. 基于ABAQUS的汽车方向盘模态仿真与试验分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2019, 33(1):31-34.
[11]	邢垒垒. 基于有限元仿真软件的多刚体及刚-柔耦合分析在万能式断路器中的应用[J]. 电器与能效管理技术, 2022(7):80-85.
[12]	徐党国, 彭兆伟, 黄诗洋, 等. 机械式直流断路器用快速电磁斥力机构设计仿真与优化[J/OL]. 高压电器, 1-10[2024-07-25]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1127.TM.20231117.0919.002.html.
[13]	李军. ADAMS实例教程[M]. 北京: 北京理工大学出版社, 2002.
[14]	方鸿发. 低压电器及其测试技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 1982.
[15]	陈立平. 机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005.

瞬动电流/A	时间//ms
瞬动电流/A	脱扣开始	触头分离	达到最大开距	触头打开时长
240	6.52	6.95	8.98	2.03
320	4.87	32.17	34.29	2.12

对比项	瞬动电流/A	时间/ms
对比项	瞬动电流/A	触头分离	达到最大开距	触头打开时长
样机1	240	6.77	8.91	2.14
样机1	320	46.93	49.35	2.42
样机2	240	6.89	9.11	2.22
样机2	320	拒动	拒动	—

基于Maxwell 3D/ADAMS的小型断路器脱扣过程仿真

Simulation of Tripping Process of Miniature Circuit Breaker Based on Maxwell 3D/ADAMS

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 15

相关文章 8

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	赵勇, 吴端健, 刘雷. 磁保持继电器动态特性一维仿真及试验[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(10): 76-80.
[2]	董莉, 马少华. 灭磁开关中快速斥力机构动态特性影响因素分析[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(10): 8-13.
[3]	朱艺青. 基于正交试验的直流电磁继电器优化设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(3): 63-71.
[4]	赵鋆, 艾远高, 向强铭, 夏国强, 黄家志. 适用于电流源型逆变器的SVPWAM调制策略及其损耗分析[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(12): 61-69.
[5]	孔凡良, 徐凯, 马子文. 中压直流断路器电磁斥力脱扣机构优化设计与试验验证[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(7): 34-39.
[6]	郭树财, 马彦深, 王喜莲. 交流接触器电磁特性分析[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(2): 14-18.
[7]	周宝石, 刘向军. 高压直流继电器双线圈涡流斥力机构仿真优化设计[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(9): 7-12.
[8]	柴彬, 周俊明, 李伟伟, 展山山, 赵雪. 外岛港区电站网络的动态特性分析与仿真[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(3): 28-37.