国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

交流接觸器是一種應(yīng)用廣泛的控制電器，其工作可靠性和各項性能指標(biāo)直接影響系統(tǒng)的運行情況。吸力與反力特性的合理配合是保證交流接觸器可靠性及工作性能的關(guān)鍵。研究人員提出了許多交流接觸器電磁機構(gòu)的優(yōu)化方法以改善吸力特性。但是單純優(yōu)化吸力特性是不全面的，還應(yīng)考慮彈簧系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。交流接觸器常使用圓柱螺旋彈簧和截錐螺旋彈簧配合構(gòu)成反力系統(tǒng)，其設(shè)計參數(shù)多，且力學(xué)特性非線性，因此，需要重點研究如何設(shè)計一個合理的彈簧系統(tǒng)。

虛擬樣機技術(shù)能夠有效提高設(shè)計效率，有學(xué)者采用等效磁路模型計算電磁機構(gòu)動態(tài)特性。等效磁路法有著計算快、建模方便等優(yōu)點，但誤差較大，且涉及一些重要參數(shù)難以精確計算。有學(xué)者將有限元理論引入電磁機構(gòu)的計算中，利用電磁有限元軟件計算電磁機構(gòu)的動態(tài)過程。有限元法考慮了電磁機構(gòu)內(nèi)磁場的分布情況，比等效磁路法更接近實際工作情況。以上文獻未考慮觸頭系統(tǒng)及其他部件，只對電磁系統(tǒng)建模計算。

有學(xué)者采用實驗方法對接觸器和繼電器的觸頭彈跳影響因素進行探究，分析觸頭閉合瞬時速度、彈簧剛度、觸頭規(guī)格等因素對彈跳振動的影響。有學(xué)者建立真空斷路器觸頭合閘彈跳的動力學(xué)理論模型，分析觸頭彈跳影響因素，但該模型將機構(gòu)等效為質(zhì)點和理想桿件，進行較大的簡化和理想化處理，不適用于定量計算。有學(xué)者通過機械動力學(xué)軟件建立含觸頭系統(tǒng)的接觸器模型，引入觸頭系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)的碰撞彈跳。碰撞彈跳計算需要確定接觸剛度系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，但文獻并未給出這些參數(shù)的確定方法。

為了獲得最優(yōu)設(shè)計參數(shù)，在虛擬樣機的基礎(chǔ)上，研究人員通過優(yōu)化算法對接觸器進行優(yōu)化。有學(xué)者建立電磁機構(gòu)有限元模型，對分磁環(huán)結(jié)構(gòu)進行分析和優(yōu)化。有學(xué)者采用遺傳算法和模擬退火算法對永磁接觸器的永磁體進行優(yōu)化。有學(xué)者采用徑向基函數(shù)（Radial Basis Function, RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子群算法對螺管式接觸器進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。上述文獻僅從靜態(tài)特性角度進行優(yōu)化。

福州大學(xué)的研究人員提出一種電磁-機械耦合仿真方法和基于梁單元的實體彈簧仿真方法，實現(xiàn)交流接觸器電磁場與機械動作過程的耦合仿真和圓柱螺旋彈簧、截錐螺旋彈簧力學(xué)特性的計算。

圖1 交流接觸器結(jié)構(gòu)

他們在動態(tài)仿真方法的基礎(chǔ)上，首次在交流接觸器彈簧系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計中引入基于灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和響應(yīng)曲面法的綜合優(yōu)化方法，從動態(tài)特性角度對彈簧系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。通過中心復(fù)合試驗，以最少的試驗次數(shù)為響應(yīng)曲面優(yōu)化提供足夠的數(shù)據(jù)。通過灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)決策問題。最后采用響應(yīng)曲面法對交流接觸器的彈簧系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計。

圖2 實驗現(xiàn)場

科研人員最后總結(jié)研究成果如下：

1）提出一種電磁-機械耦合的交流接觸器仿真方法，引入赫茲彈性接觸理論確定各部件之間的接觸參數(shù)，能考慮交流接觸器鐵心、觸頭等部件之間的多體作用，模擬交流接觸器工作全過程電磁過程、運動過程耦合計算。

2）建立了圓柱螺旋彈簧和截錐螺旋彈簧的實體模型，分析了不同自由高度和有效圈數(shù)下圓柱螺旋彈簧的剛度系數(shù)變化情況以及截錐螺旋彈簧非線性力學(xué)特性的變化情況。對于圓柱螺旋狀的觸頭彈簧，彈簧自由高度對彈簧剛度系數(shù)沒有影響，可以通過調(diào)整自由高度調(diào)整初壓力；圓柱螺旋彈簧的剛度系數(shù)與有效圈數(shù)呈負相關(guān)。對于截錐螺旋狀的反力彈簧，其剛度是非線性的。在線性區(qū)域，剛度系數(shù)不受自由高度影響，進入非線性段后，自由高度小的截錐螺旋彈簧的力學(xué)特性曲線更加陡峭；截錐螺旋彈簧的剛度系數(shù)與有效圈數(shù)呈負相關(guān)。

3）設(shè)計中心復(fù)合試驗，計算不同結(jié)構(gòu)彈簧系統(tǒng)下交流接觸器的吸合與分斷動態(tài)特性，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法和響應(yīng)面法對彈簧系統(tǒng)進行多目標(biāo)優(yōu)化，得到觸頭彈簧自由高度、觸頭彈簧有效圈數(shù)、反力彈簧自由高度和反力彈簧有效圈數(shù)的最優(yōu)匹配，使得觸頭吸合時間縮短4.5%，觸頭彈跳時間縮短31.1%，鐵心閉合時間縮短16.2%，鐵心閉合速度減小19.9%，觸頭剛分速度提高4.6%，有助于提高交流接觸器的速動性，減小觸頭彈跳引起的觸頭燒蝕，對觸頭的電壽命具有積極意義。

本文編自2022年第2期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“基于響應(yīng)面法的交流接觸器彈簧系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法”，作者為唐昭暉、許志紅。