双电源自动转换开关机构的特性仿真与优化.docx

分类号： 密级： U D C： 编号： ***硕士学位论文双电源自动转换开关机构的特性仿真与优化论 文 作 者:***学 生 类 别：全日制学 科 门 类：工学学 科 专 业：电气工程指 导 教 师：***职 称：***Dissertation Submitted to***for The Master Degree of Electrical EngineeringOperation MechanismSimulation and Optimization of Double Power Automatic?Transfer?Switching?Equipment?By***Supervisor: Prof.***March 2017摘要双电源自动转换开关(ATSE)具有在某一路供电系统发生事故或故障时，自动断开故障相电流并及时转换至正常供电线路的功能，从而保证用电负荷可以连续可靠的运行,避免不必要的损失。也正因为它是提升电路可靠性、安全性的关键因素之一，因此其本身也应该具有高的工作可靠性。本文针对一种具有新型电磁式操作机构的双电源自动转换开关进行了深入研究，建立该自动转换开关操作机构的三维实体模型，在不同电压幅值和合闸相角下研究了产品的动态特性。同时，研究了机构的反力特性，对机构的某些关键部位进行参数化设计，为优化电磁机构和操作机构提供了可靠的数据支持。首先，根据设计图纸采用专业的三维建模软件PRO/ENGINEER建立该型号双电源自动转换开关的三维实体模型。采用ANSOFT MAXWELL 3D有限元分析软件建立电磁机构仿真模型，仿真计算了不同气隙和不同电流下对应的磁链和电磁吸力等静态特性数据。同时将建立的三维实体模型和仿真后得到的磁链和电磁吸力导入到机械动力学仿真软件ADAMS中，结合电压平衡方程以及磁链方程对该虚拟样机进行动力学仿真分析。将仿真得出的电压和电流曲线与实测出的电压和电流波形进行对比，验证有其虚拟样机仿真模型的正确性。其次，在不同电压下对机构的动态特性进行动力学仿真分析。分别在额定电压220V、欠压85%以及过压115%三种情况下，分析了产品动态特性。包括动铁心吸合速度、动静铁心间气隙以及电流和电磁吸力等随时间变化的情况。此外，还分析了不同的合闸相角对电磁机构电流、电磁吸力以及动铁心吸合速度等过程的影响。通过曲线的形式显示了各连杆间的传动过程以及触头间接触压力和转换时间等。再次，本课题对产品操作机构的反力特性进行深入分析。提出了两种反力特性研究方法：分别利用仿真法和解析法两种方法得到不同气隙下操作机构对动铁心的反力特性曲线并相互验证。同时，将反力特性曲线与之前仿真得出的吸力特性曲线配合分析，给出电磁机构动作所需的电流值。最后，利用ADAMS内置的参数化建模功能分别对操作机构拉簧、固定限位销位置、上连杆起始端位置以及触头质量进行参数化设计。分析了不同参数的改变对机构和触头转换速度的影响，并以此给出个别构件安装时公差范围。选出了对机构传动影响敏感度较大的三个参数，对操作机构进行优化设计。优化后，提升了操作机构和触头的平均转换速度，实现了在保证产品动作可靠性的前提下，减小自动转换开关转换总时间的目的。关键词：自动转换开关 机构动力学仿真 反力特性 参数化设计ABSTRACTDual power automatic transfer switch (ATSE) has the function of automatically disconnecting the fault phase current and timely conversion to normal operation line when an accident or a fault in a power supply system happened，which can ensure the electricity load to be continuously and reliably and at the same time, avoidunnecessary losses in many cases. As one of the key factors to improve the reliability and safety of the circuit, ATSE should also have high reliability itself . In this paper, a new type of electromagnetic operating mechanism of ATSEwas studied.Establish