交流接觸器熱特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、交流接觸器在電能傳輸和設(shè)備控制中起到十分關(guān)鍵的作用,隨著電氣設(shè)備日趨復(fù)雜,用戶(hù)對(duì)接觸器的性能和可靠性要求越來(lái)越高。本文研究的接觸器存在溫升過(guò)高、觸點(diǎn)熔焊、電壽命不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題,因此需要對(duì)其熱特性進(jìn)行分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文首先分析了電磁系統(tǒng)的熱特性。通過(guò)計(jì)算鐵芯的渦流和磁滯損耗,并利用ANSYS有限元軟件進(jìn)行磁一熱耦合仿真的方法,可以得到鐵芯的溫度場(chǎng)分布。利用牛頓熱計(jì)算公式對(duì)線(xiàn)圈在吸合狀態(tài)下的焦耳熱損耗和最高溫度進(jìn)行計(jì)算,并通過(guò)實(shí)

2、驗(yàn)對(duì)仿真結(jié)果的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。其次,分析了接觸系統(tǒng)的熱特性,提出了一種粗糙表面接觸電阻計(jì)算和觸點(diǎn)溫升仿真的方法。具體的,先通過(guò)觸點(diǎn)的表面形貌測(cè)量和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,建立觸點(diǎn)接觸的數(shù)學(xué)模型,可以準(zhǔn)確地計(jì)算一定接觸壓力下兩表面的平均距離、接觸斑點(diǎn)數(shù)和實(shí)際接觸面積。然后將接觸模型應(yīng)用到接觸電阻的計(jì)算公式中,得到接觸電阻的數(shù)學(xué)模型。最后通過(guò)建立接觸電阻等效體,進(jìn)行三維有限元熱一電耦合仿真。應(yīng)用該方法,可以準(zhǔn)確計(jì)算接觸電阻和觸點(diǎn)溫升,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3、進(jìn)一步分析得到接觸壓力、通電電流和觸點(diǎn)尺寸對(duì)觸點(diǎn)溫升的影響規(guī)律,為降低觸點(diǎn)溫升和接觸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。綜合以上工作,建立接觸器的整機(jī)熱場(chǎng)數(shù)學(xué)模型和有限元模型,在確定內(nèi)部氣體傳熱方式的基礎(chǔ)上，通過(guò)相似原理計(jì)算主要散熱面的對(duì)流散熱系數(shù),通過(guò)仿真得到接觸器整機(jī)以及關(guān)鍵部件的溫度場(chǎng)分布,利用紅外熱像儀進(jìn)行測(cè)溫,驗(yàn)證仿真模型和結(jié)果的正確性。同時(shí)對(duì)高、低溫環(huán)境下接觸器的熱特性進(jìn)行分析,驗(yàn)證產(chǎn)品耐高、低溫沖擊的能力。最后通過(guò)分析接觸器熱特