低壓斷路器的虛擬樣機(jī)技術(shù)

前言

　　低壓斷路器是低壓供配電系統(tǒng)主要的開(kāi)關(guān)電器，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)低壓斷路器不僅在數(shù)量上要求大增，對(duì)產(chǎn)品性能和可靠性方面更是提出了更高的要求。當(dāng)前單臺(tái)低壓配電變壓器容量增大，低壓配電系統(tǒng)進(jìn)入城市高層建筑，設(shè)備安裝的空間要求越來(lái)越小，因而，開(kāi)發(fā)高性能、小尺寸、智能化和節(jié)能型產(chǎn)品是當(dāng)前低壓斷路器的發(fā)展方向。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展給低壓電器行業(yè)帶來(lái)前所未有的機(jī)遇，要把握好這些機(jī)遇，就必須走自主創(chuàng)新的道路，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低壓斷路器新一代產(chǎn)品，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。　　長(zhǎng)期以來(lái)，低壓電器的開(kāi)發(fā)主要依靠經(jīng)驗(yàn)和估算，需要反復(fù)制作樣機(jī)和試驗(yàn)才能確定設(shè)計(jì)方案，這種傳統(tǒng)的方法使開(kāi)發(fā)周期很長(zhǎng)，樣機(jī)制作和試驗(yàn)都要花費(fèi)很高的成本，并且設(shè)計(jì)的方案達(dá)不到最佳的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，一方面人們利用交互式圖形技術(shù)可在計(jì)算機(jī)屏幕上建立一個(gè)三維的可視樣機(jī)，并且通過(guò)精確的仿真技術(shù)使這個(gè)虛擬樣機(jī)具有和實(shí)際樣機(jī)同樣的性能，人們還可以通過(guò)交互手段，改變樣機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，不但可使樣機(jī)滿足預(yù)定的技術(shù)條件，并且可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種新技術(shù)就是虛擬樣機(jī)技術(shù)，它可代替周期長(zhǎng)、費(fèi)錢(qián)又費(fèi)力的傳統(tǒng)研發(fā)方法。　　在計(jì)算機(jī)上建立低壓斷路器三維虛擬樣機(jī)，用可視化仿真技術(shù)模擬斷路器的開(kāi)斷、保護(hù)、絕緣和熱等特性，需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和擬定求解方法。目前市場(chǎng)上盡管能提供各種場(chǎng)域的仿真軟件，包括電磁場(chǎng)、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和多體動(dòng)力學(xué)等計(jì)算軟件，但低壓斷路器的各種特性往往是多種物理場(chǎng)域的耦合，在創(chuàng)建了仿真的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法后，還需要通過(guò)對(duì)商品軟件做二次開(kāi)發(fā)或自編程序來(lái)獲得問(wèn)題的求解。

內(nèi)容概要

　　虛擬樣機(jī)是一種數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上建立的虛擬樣機(jī)，依靠可視化仿真使樣機(jī)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。低壓斷路器的虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種低壓電器新的研發(fā)方法，它與傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)和估算的方法相比，可大幅度地縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，提高產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。　　本書(shū)是作者及其科研組近年來(lái)在這一領(lǐng)域研究工作的匯總。本書(shū)介紹了低壓斷路器各種特性數(shù)學(xué)模型的建立及其不同的數(shù)字化求解方法，包括：操作機(jī)構(gòu)的剛性和柔性動(dòng)力學(xué)仿真；熱磁脫扣器保護(hù)特性仿真；觸頭與導(dǎo)電部分的電場(chǎng)與磁場(chǎng)計(jì)算；熱分析；熱與電動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算；電弧數(shù)學(xué)模型；然后綜合各部分內(nèi)容通過(guò)多場(chǎng)域耦合求解，實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)斷過(guò)程的仿真。本書(shū)還在仿真的基礎(chǔ)上，分析了各種結(jié)構(gòu)方案和參數(shù)對(duì)斷路器特性的影響，使讀者對(duì)低壓斷路器結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選及結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)有一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)?！　”緯?shū)可供從事低壓電器設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和運(yùn)行方面的有關(guān)工程技術(shù)人員參考，并可作為高等院校有關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的參考教材。

書(shū)籍目錄

前言第1章　低壓電器的虛擬樣機(jī)技術(shù)　1.1　什么叫虛擬樣機(jī)技術(shù)　1.2　虛擬樣機(jī)技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用　1.3　常用仿真軟件　　1.3.1　三維綜合仿真軟件ANSYS　　1.3.2　多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS　參考文獻(xiàn)第2章　低壓斷路器機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)　2.1　低壓塑殼斷路器機(jī)構(gòu)仿真的建?！　?.1.1　低壓塑殼斷路器操作機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介　　2.1.2　操作機(jī)構(gòu)仿真模型的建立　2.2　單斷點(diǎn)塑殼斷路器操作機(jī)構(gòu)的仿真分析　　2.2.1　單斷點(diǎn)塑殼斷路器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的仿真　　2.2.2　ADAMS軟件中觸頭參數(shù)的測(cè)量方法　2.3　計(jì)及電動(dòng)斥力效應(yīng)的斷路器分?jǐn)噙^(guò)程仿真　　2.3.1　分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑囼?yàn)研究　　2.3.2　對(duì)動(dòng)觸頭所受電動(dòng)斥力的分析　　2.3.3　計(jì)及電動(dòng)斥力效應(yīng)的斷路器分?jǐn)噙^(guò)程仿真分析　2.4　低壓塑殼斷路器機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)　　2.4.1　影響斷路器分?jǐn)嗨俣鹊闹饕蛩亍　?.4.2　以關(guān)鍵軸的位置作為設(shè)計(jì)變量的操作機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)　2.5　旋轉(zhuǎn)雙斷點(diǎn)塑殼斷路器機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真與優(yōu)化　　2.5.1　影響斷路器分?jǐn)嗨俣鹊闹饕蛩亍　?.5.2　分?jǐn)鄰椈傻膭偠葘?duì)分?jǐn)嗨俣鹊挠绊憽　?.5.3　操作機(jī)構(gòu)關(guān)鍵軸位置對(duì)分?jǐn)嗨俣鹊挠绊懠捌鋬?yōu)化設(shè)計(jì)　　2.5.4　桿件質(zhì)量對(duì)分?jǐn)嗨俣鹊挠绊憽?.6　框架斷路器操作機(jī)構(gòu)仿真分析　　2.6.1　框架斷路器操作機(jī)構(gòu)　　2.6.2　操作機(jī)構(gòu)仿真模型的建立　　2.6.3　ADAMS軟件中仿真結(jié)果　2.7　提高框架斷路器觸頭開(kāi)斷速度的分析與操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)　　2.7.1　開(kāi)斷彈簧剛度系數(shù)對(duì)開(kāi)斷速度的影響　　2.7.2　各個(gè)軸的位置對(duì)開(kāi)斷速度的影響　　2.7.3　桿件的質(zhì)量和質(zhì)心對(duì)開(kāi)斷速度的影響　2.8　ADAMS軟件的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)　　2.8.1　用戶界面開(kāi)發(fā)　　2.8.2　依靠接口程序的二次開(kāi)發(fā)　參考文獻(xiàn)第3章　低壓斷路器操作機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析　3.1　ADAMs軟件中柔性體分析的基本原理　3.2　建模與仿真分析過(guò)程　　3.2.1　建模與仿真的兩個(gè)部分　　3.2.2　在ANSYS程序中生成模態(tài)中性文件的步驟　3.3　旋轉(zhuǎn)雙斷點(diǎn)塑殼斷路器機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析　　3.3.1　下連桿的應(yīng)力分析　　3.3.2　上連桿的應(yīng)力分析　　3.3.3　跳扣的應(yīng)力分析　3.4　框架斷路器操作機(jī)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力仿真分析　　3.4.1　主軸懸臂的應(yīng)力分析　　3.4.2　連桿1的應(yīng)力分析　參考文獻(xiàn)第4章　電磁脫扣器保護(hù)特性計(jì)算第5章　低壓斷路器熱分析與熱脫扣器保護(hù)特性的計(jì)算第6章　低壓斷路器吹弧磁場(chǎng)與電場(chǎng)的仿真與分析第7章　電動(dòng)斥力與氣動(dòng)斥力分析及其在塑殼斷路器中的應(yīng)用第8章　短時(shí)耐受電流的計(jì)算第9章　滅弧室壓強(qiáng)的仿真與分析第10章　電弧動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型與低壓斷路器開(kāi)斷過(guò)程的仿真參考文獻(xiàn)

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