电器与能效管理技术

电磁继电器的剩余使用寿命预测方法综述

马东坤, 王召斌, 何天洋

2024(7): 1-8. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.001

摘要 ( 138 )

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介绍了电磁继电器剩余使用寿命预测技术的研究现状,系统梳理并比较了现有的电磁继电器剩余使用寿命预测方法,综合评述了灰色系统模型、统计分析与神经网络等多种预测技术的应用,通过梳理近年来的研究文献,总结了各种方法的优势与局限性,以提升电力系统的可靠性。尽管各种方法均能在一定程度上实现电磁继电器剩余使用寿命的预测,但在准确性、适用性以及易用性等方面仍存在显著差异。未来研究的方向为研发集成多种预测技术的混合模型、实时监测数据的实用预测系统,以提高预测的准确性与适用性。

密封电磁继电器多物理场双向交互耦合分析方法研究

崔向前, 由佳欣, 丁丁, 薛雨同, 史利兵, 田聪

2024(7): 9-18. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.002

摘要 ( 85 )

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航空航天领域中,密封电磁继电器(HSER)的工作状态涉及机、电、磁等多个物理过程,传统基于静态数据表的动态特性分析方法的效率与精度难以满足可靠性分析需求。以无网格节点柔性体模型为多体动力学模型核心,搭建瞬态机械转矩-电磁力-形位参数间的实时交互通道,引入针对刚柔耦合模型非线性接触、碰撞问题的隐式积分算法与基于麦克斯韦方程组的电磁场有限元数值解算方法,建立多体动力学-电磁有限元双向交互耦合计算模型,实现HSER机-电-磁动态特性的实时耦合计算分析;搭建HSER电参数、时间参数、力参数测试系统,对比原理样机测试数据与分析计算结果,其中吸合保持力-动合压力平均误差为2.21%,验证了所提方法的有效性。

基于耦合谐振及新型空间全向耦合机构的无线电能传输系统

陈威, 董振宇, 陈冲, 李智

2024(7): 19-27. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.003

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针对传统无线电能传输系统中发射机构和接收机构相对位置发生偏移时,传输功率和效率急剧下降的问题,提出了一种基于耦合谐振及新型空间全向耦合机构的无线电能传输系统。首先通过有限元仿真分析发射机构的磁场分布特性,设计了适应其磁场分布的接收机构;然后基于串-串谐振补偿结构建立系统数学模型,分析系统传输特性;在此基础上提出了最优输出方式选择方法和传输特性优化方法。最后,通过试验验证了所提系统多自由度传输能量的可行性和有效性。试验结果表明,接收机构在多角度情况下的输出功率维持在35 W以上,传输效率稳定在60%~75%。

基于改进TOPSIS算法的低压多台区柔性互联运行评价方法研究

黄诗婷, 缪希仁

2024(7): 28-35. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.004

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为解决光伏高渗透低压台区的电压越限、三相不平衡等问题,引入含储能柔性互联装置(FID),实现台区间的功率互济与优化运行。针对低压多台区柔性互联的运行评价方法,提出一种基于AHP-CRITIC组合赋权的改进TOPSIS评价模型。首先,从含储能FID接入对台区改善较为明显的运行电压、运行功率、运行经济3个方面建立评价体系;其次,通过AHP法与CRITIC法确定主、客观权重,利用纳什均衡理论实现AHP-CRITIC组合赋权;然后,基于加权灰色关联度改进TOPSIS,进一步反映指标内部变化。最后,以实际台区为算例,分析所提方法的有效性。

基于高压电缆局部放电TDR法的便携式转发器研究

王建伟, 郑祥

2024(7): 36-41. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.005

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针对局部放电信号在高压电缆传播中的衰减问题,设计一款基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的时域反射(TDR)法的全球移动通信系统(GSM)短信通信便携式转发器。主要用于数据采集,滤除局部放电中窄带干扰、白噪声干扰等,检测出准确的局部放电信号并将其幅值、平均放电时长等特征信息以短信的形式反馈给近端检测设备,同时将产生的较大脉冲代替远端反射的局部放电信号,再利用计算机模拟局部信号噪声环境进行去噪实验。实验表明,所提装置不仅能够等效增强局部放电信号,而且可以提高定位精度,测试结果满足相关要求。

断续模式下的半无桥Boost PFC变换器设计

黄康, 毛行奎

2024(7): 42-49. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.006

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半无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器凭借其桥臂无直通风险的优势,广泛应用于军工、医疗等高可靠性应用场合。电流断续模式(DCM)下,Boost PFC变换器具有零电流开通、二极管无反向恢复等优点。针对传统控制方式下输入电压过高导致的电流畸变和功率因数降低等问题,首先在恒定占空比控制的基础上详细推导了变占空比的控制方式,从而在全范围内提高功率因数。其次,为解决传统的半无桥Boost PFC变换器使用2个功率电感带来的系统体积、占板面积大等问题,采用完全解耦的磁集成方式来提高功率密度。最后,搭建了1台150 W基于完全解耦磁集成的半无桥Boost PFC变换器,实验验证了所提方案的有效性。

智慧小型断路器操作机构设计与分析

盛勇兵, 唐付龙, 张进, 茹德志, 李军挺, 乐康

2024(7): 50-53. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.007

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针对智慧小型断路器,绘制机构运动简图,并调整操作机构四连杆尺寸,分析操作机构的运动轨迹。结合静力学分析操作机构在某些状态位置的受力情况,计算智慧小型断路器触头参数(开距、超程、终压力、驱动单元力),为其操作机构的设计与分析提供一种新的方向。

一种塑壳断路器电子脱扣器的设计

张振阳

2024(7): 54-59. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.008

摘要 ( 107 )

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随着我国智能电网建设的推进,电子式脱扣器的应用日益广泛。采用双心电流互感器采样主回路电流,配备液晶屏幕与按键,设计了一种可以连续调整保护参数的电子脱扣器。实践表明,所设计的脱扣器保护精度高、保护种类繁多,且具备状态显示、脱扣器自诊断、辅助输入输出、历史日志、通信等功能,满足智能电网对断路器的智能化要求。

纯铁性能与继电器软磁材料及其热处理工艺选择研究

石磊, 吴端健, 廖羽申, 吴远进

2024(7): 60-64. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.009

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纯铁的磁性能影响继电器的核心功能。主要探究在不同的热处理工艺下几种不同纯铁材料磁性能的差异,并仿真研究对继电器相关性能的影响。结合继电器的实际使用情况,提出了继电器纯铁材料以及热处理工艺选择的建议。

万能式断路器触头磨损传感器的仿真设计

周英姿, 陈正馨, 王冰青

2024(7): 65-68. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.010

摘要 ( 86 )

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触头系统是万能式断路器的关键部件,触头磨损程度是反映万能式断路器寿命的关键参数,但难以在线直接测量。针对触头磨损程度的测量,提出通过直接测量主轴转动速度来间接测量触头磨损情况的方法。首先利用电磁感应原理设计传感器,用于主轴转动速度的测量;然后采用有限元电磁仿真对传感器的具体参数进行优化设计;最后加工模型样机,进行触头不同磨损程度的试验对比。试验结果验证了所设计传感器的有效性。

电子式电压互感器二次信号准确度研究

郅娇娇, 师进强

2024(7): 69-73. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.011

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电子式电压互感器在配电设备智能化中具有重要作用,其二次信号准确度是实现配电设备智能化的关键。首先以10 kV电阻型电子式电压互感器为例,构建仿真模型,开展线缆长度对电子式电压互感器二次信号准确度影响的仿真分析;然后搭建电子式电压互感器准确度测试环境,完成不同长度线缆下的准确度测试。最后,对仿真试验和测试数据进行分析,得到线缆长度对二次信号准确度的影响规律。研究结果对合理选取线缆长度、提高二次信号准确度具有一定实践意义。

基于Maxwell 3D/ADAMS的小型断路器脱扣过程仿真

王冰青, 张森林

2024(7): 74-78. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.05.012

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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。

电连接器高温振动失效仿真研究

朱宁, 翟国富

2024(7): 79-86. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.07.013

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应用Ansys软件对电连接器整体模型在高温振动环境下的动态响应进行仿真,深入分析接触件尾部线缆质量、温度、分离力、应力松弛等指标对微动幅值的影响。基于仿真得出原设计在高温振动中会发生失效的结论,优化设计接触正压力和尾部线缆质量。结合仿真分析结果和计算,得到电连接器在指定高温振动条件下不发生失效的设计指标范围,即分离力应尽量接近上限值2.5 N,每个接触件尾部线缆质量应尽量控制在1.2 g以内。通过试验验证了仿真和优化的正确性,研究结果可为电连接器抗高温振动提供设计与优化思路。

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