低壓真空斷路器傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、二十世紀(jì)六十年代初期發(fā)展起來的真空斷路器由于具有無火災(zāi)、零污染、高壽命、無海拔限制以及優(yōu)異的開斷性能等優(yōu)點(diǎn)，已在我國中壓(10～35kV)電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位，但在低壓《1140V)領(lǐng)域中受諸多因素限制尚未得到大量推廣。
　　觸頭開距和合分閘過程中的預(yù)振動(dòng)是制約當(dāng)前低壓真空斷路器研制進(jìn)度和技術(shù)性能水平的兩個(gè)主要關(guān)鍵問題。包括操作機(jī)構(gòu)在內(nèi)的整個(gè)連桿傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞與之密切關(guān)聯(lián)。同時(shí)，國內(nèi)設(shè)計(jì)真空斷路器仍主要通過

2、引進(jìn)和類比設(shè)計(jì)的方式完成，缺少相關(guān)的理論和方法指引。在此背景下，根據(jù)真空斷路器具有觸頭開距小、負(fù)載特性存在突變的特點(diǎn)，從力和運(yùn)動(dòng)兩方面的角度出發(fā)對(duì)連桿傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，使斷路器實(shí)現(xiàn)可靠關(guān)合及分?jǐn)?，具有十分重要的理論和?shí)踐意義，有助于進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。
　　本課題結(jié)合企業(yè)某型低壓真空斷路器的研制過程開展研究，首先調(diào)研了國內(nèi)外真空斷路器的發(fā)展及其機(jī)械可靠性研究的現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前產(chǎn)品研發(fā)中存在的主要問題和解決關(guān)鍵。根

3、據(jù)穩(wěn)健優(yōu)化理論和設(shè)計(jì)方法，提出了一種基于穩(wěn)健優(yōu)化的斷路器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法。
　　根據(jù)產(chǎn)品關(guān)鍵目標(biāo)技術(shù)參數(shù)要求，在詳細(xì)研究真空斷路器開斷電弧的物理機(jī)理特點(diǎn)以及包括機(jī)械特性在內(nèi)的影響要素基礎(chǔ)上，通過比較和綜合現(xiàn)有成熟技術(shù)方案，確定了傳動(dòng)系統(tǒng)的總體組成方案。
　　在滿足運(yùn)動(dòng)位移要求下，對(duì)中間傳動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了討論和研究;從解決當(dāng)前低壓真空斷路器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵瓶頸-觸頭開距和合分閘過程中的預(yù)振動(dòng)

4、問題角度出發(fā)，引入了穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想和方法，以斷路器開距誤差最小化且以傳動(dòng)桿件尺寸在其容差范圍內(nèi)變化時(shí)開距的最大波動(dòng)量最小為設(shè)計(jì)目標(biāo)建立穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，獲得連桿精確尺寸，提高斷路器輸出開距的穩(wěn)健性，保證產(chǎn)品的分?jǐn)嘈阅堋?br>　　在對(duì)斷路器合、分閘過程中的彈跳問題進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析基礎(chǔ)上，通過建立以觸頭彈簧剛度系數(shù)誤差最小化且以彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)在其容差范圍內(nèi)變化時(shí)彈簧剛度系數(shù)的最大波動(dòng)量最小為設(shè)計(jì)目標(biāo)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過計(jì)算達(dá)到了間接

5、控制觸頭彈跳幅值，從而改善了斷路器關(guān)合和分?jǐn)嘈阅堋?br>　　對(duì)穩(wěn)健優(yōu)化改進(jìn)后的斷路器樣機(jī)進(jìn)行了機(jī)械特性測試，進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，使傳動(dòng)系統(tǒng)滿足產(chǎn)品性能的設(shè)計(jì)要求。
　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，低壓真空斷路器的應(yīng)用將越為廣泛，對(duì)其性能及穩(wěn)健性要求也將進(jìn)一步提高。本課題的開展必將為產(chǎn)品技術(shù)的提升開拓出一條理論與實(shí)踐緊密結(jié)合并現(xiàn)實(shí)有效的路徑，有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值，增強(qiáng)國家的科技實(shí)力