真空断路器操动机构动力学仿真及推杆疲劳寿命分析

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.003

电器与能效管理技术 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (11): 14-18.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.11.003

真空断路器操动机构动力学仿真及推杆疲劳寿命分析

吴淑窈, 马少华

沈阳工业大学电气工程学院, 辽宁沈阳 110870

收稿日期:2022-07-08 出版日期:2022-11-30 发布日期:2023-01-04
作者简介:吴淑窈(1996—),女,硕士研究生,研究方向为断路器操动机构。|马少华(1963—),女,教授,博士研究生导师,研究方向为电气可靠性、智能化电器。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51377107)

Dynamic Simulation on Operating Mechanism of Vacuum Circuit Breaker and Fatigue Life Analysis on Push Rod

WU Shuyao, MA Shaohua

School of Electrical Engineering,Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China

Received:2022-07-08 Online:2022-11-30 Published:2023-01-04

摘要/Abstract

摘要：

为了分析断路器电磁操动机构推杆的疲劳寿命特性,针对某型真空断路器电磁操动机构,建立刚柔混合动力学模型;考虑冲击、接触、柔性等因素,利用ADAMS软件,对推杆在分、合闸过程中的受力情况进行仿真研究,并获得其载荷谱。根据推杆的载荷谱,利用Ansys Workbench软件与nCode软件联合仿真,获得其应力分布以及疲劳寿命等情况。分析方法和结果可为断路器电磁操动机构的研究和优化设计提供理论指导和参考依据。

关键词: 断路器, 操动机构, 推杆, 动力学仿真, 疲劳寿命分析

Abstract:

In order to analyze the fatigue life characteristics of the push rod of the circuit breaker electromagnetic operating mechanism,a rigid flexible hybrid dynamic model is established for the electromagnetic operating mechanism of a vacuum circuit breaker.Considering the factors such as the impact,contact and flexibility,using ADAMS software,the stress of the push rod in the process of opening and closing is simulated,and its load spectrum is obtained.According to the load spectrum of the push rod,the joint simulation of Ansys Workbench software and nCode software is used to obtain the stress distribution and fatigue life of the push rod.The analysis methods and results can provide theoretical guidance and reference for the research and optimal design of circuit breaker electromagnetic operating mechanism.

Key words: circuit breaker, operating mechanism, push rod, dynamics simulation, fatigue life analysis

吴淑窈, 马少华. 真空断路器操动机构动力学仿真及推杆疲劳寿命分析[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 14-18.

WU Shuyao, MA Shaohua. Dynamic Simulation on Operating Mechanism of Vacuum Circuit Breaker and Fatigue Life Analysis on Push Rod[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2022, 0(11): 14-18.

图/表 11

图1

表1

图2

图3

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参考文献 13

[1]	马龙涛, 戴铭磊. 塑壳断路器操作机构疲劳寿命仿真研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020(3):8-13.
[2]	SOHN J H, LEE S K, KIM S O, et al. Comparison of spring models for dynamic analysis of a high voltage circuit breaker with a spring operating mechanism[J]. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 2008, 36(2):107-128. doi: 10.1080/15397730701854573
[3]	刘超, 赵伟涛, 张强. 真空断路器弹簧操动机构机械特性的仿真与优化[J]. 高压电器, 2019, 55(8):65-71.
[4]	王增彬, 张拓, 姚聪伟. CT26型断路器操动机构动力学仿真及拐臂疲劳寿命分析[J]. 浙江电力, 2021, 40(5):93-99.
[5]	张晨, 吴伟玉, 刘万里. 基于ADAMS的万能式断路器操作机构缓冲装置动力学仿真及研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022(1):57-62.
[6]	冯赛. 电气化铁路断路器电磁机构驱动杆应力分析与研究[D]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2016.
[7]	宋玉帛. 机车真空断路器电磁操动机构控制系统研究[D]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2020.
[8]	王坤. 高压断路器弹簧操动机构动力学仿真及应力分析[D]. 北京: 华北电力大学, 2017.
[9]	JIANG W, LIU X, CHEN H. Analysis on dynamic characteristics of fast operating mechanism of vacuum circuit breaker," 2020 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices (ASEMD), 2020:1-2.
[10]	唐庭, 汪泰宇, 徐朋生. 一种塑壳断路器操作机构及受力分析研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020(4):47-53.
[11]	XIAO Z Y, LIU Z L, WU X D, et al. Research on new scheme of electric chassis vehicle for switchgear breaker handcart[J]. IOP Conference Series:Earth and Environmental Science, 2020, 546(4):042003.1-042003.8
[12]	GENG Y, YAO X F, DONG J L, et al. Experimental investigation of the prestrike characteristics of a double-break vacuum circuit breaker under DC voltages[J]. Energies, 2020, 13(12):3217. doi: 10.3390/en13123217
[13]	王金龙, 姚进. 真空断路器弹簧操动机构的动力学仿真分析[J]. 低压电器, 2014(1):11-15.

序号	约束部件	约束副类型
1	外壳与地面	固定副
2	线圈骨架与地面	固定副
3	端盖与地面	固定副
4	外壳与端盖	固定副
5	动铁心与地面	移动副
6	推杆与动铁心	固定副
7	推杆与地面	移动副

[1]	陈加明. 永磁断路器合闸机械特性的仿真方法[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(8): 47-50.
[2]	肖林, 蒋顾平. 塑壳断路器双金属片选用与设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(8): 61-66.
[3]	周强. 中压真空断路器操作机构反力特性匹配计算分析及应用[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(7): 67-72.
[4]	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, 0(7): 80-85.
[5]	刘成, 戴道立, 王宁, 陈玲玲, 陈季川. 在线监测中真空断路器刚合点估算方法综述[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 6-9.
[6]	魏波, 赵质胜, 任昌宾, 赵明, 翟子夜, 李海丽. 小型断路器螺管式电磁系统的理论分析与计算[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 69-74.
[7]	薛冰, 杨然, 杨欢红, 孙诗晴, 沈淼, 程祥群. 基于剩余电流保护器的微电网复合保护小型断路器的研制[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 75-79.
[8]	赵策, 郑元昌. 自检自复电能表外置剩余电流动作断路器的设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(4): 60-64.
[9]	潘庆元. 小型断路器双金属片热弯曲特性的实验仿真[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(2): 46-52.
[10]	成达, 张蓬鹤, 熊素琴, 李求洋, 张照资, 高偲智. 新型低压直流断路器研究综述[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 1-8.
[11]	臧卫, 令狐绍江, 葛世伟. 直流微电网短路故障电流保护装置研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 39-45.
[12]	何志鹏, 赵虎. 小型断路器电寿命试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 19-26.
[13]	李罗斌, 司莺歌, 刘瑾. 浅析过电流对电磁式RCBO漏电特性的影响[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 27-30.
[14]	孙广涛, 李树昆, 纪江辉, 王小丽. 一种半控型直流断路器控制器的设计与研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 35-39.
[15]	范建国. 预付费电能表用断路器控制器的关键设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(1): 43-46.

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