真空断路器弹簧操动机构的凸轮优化设计

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作者 汤凯航 顾乐 +4 位作者 苏海博 刘俊翔 毕凡 彭振搏 李兴宇 《高压电器》 北大核心 2025年第7期73-81,共9页

在全球提倡绿色能源的大背景下,真空断路器被认为是实现高压开关无氟化的重要技术方案,其机械特性是电气性能实现的前提和基础。由于真空灭弧室独特的性能,目前126 kV真空断路器配用弹簧操动机构在合闸过程中存在合闸不到位的问题。因... 在全球提倡绿色能源的大背景下,真空断路器被认为是实现高压开关无氟化的重要技术方案,其机械特性是电气性能实现的前提和基础。由于真空灭弧室独特的性能,目前126 kV真空断路器配用弹簧操动机构在合闸过程中存在合闸不到位的问题。因此文中以126 kV真空断路器配用CT弹簧操动机构为研究对象,进行输出与负载匹配特性分析计算,基于其匹配优劣结果阐述了一种机构凸轮优化的设计方法,优化后的凸轮通过输出与负载匹配特性分析,结果证明匹配度良好,可以实现可靠合闸。最后通过仿真验证和样机试验,证明了该优化方案的可行性。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 凸轮轮廓曲线

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真空断路器弹簧操动机构的优化 被引量：5

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作者 于宁 曾建斌 +2 位作者 游一民 施政前 王永鑫 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期25-31,共7页

真空断路器触头弹簧压力增大会导致断路器无法可靠合闸,四连杆结构在一定程度上会影响机构的出力特性和机械效益,进而影响断路器合闸的可靠与稳定。文中分析了真空断路器的动作原理,建立弹簧操动机构的数学模型;对机构中的凸轮轮廓、传... 真空断路器触头弹簧压力增大会导致断路器无法可靠合闸,四连杆结构在一定程度上会影响机构的出力特性和机械效益,进而影响断路器合闸的可靠与稳定。文中分析了真空断路器的动作原理,建立弹簧操动机构的数学模型;对机构中的凸轮轮廓、传动拐臂的角度和尺寸、连板与合闸滚子的尺寸参数进行优化,建立弹簧操动机构的仿真模型。动力学仿真表明,优化后的触头弹簧压力增大了58%(从1 700 N提升到2 686 N),仍能保证断路器操动机构可靠合闸。试验结果显示,触头弹簧压力为2 500 N时断路器触头能够可靠吸合,平均合闸速度降至0.68 m/s,弹跳时间缩短了18.4%,整体优化后的方案满足设计要求并具有良好的可靠性与稳定性。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 优化设计 ADAMS仿真 合闸行程曲线

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真空断路器弹簧机构凸轮优化与虚拟样机验证分析 被引量：1

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作者 刘晓明 梁澳 +3 位作者 陈海 史红菲 李培源 史政凯 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期878-884,共7页

机构刚合速度特性是影响真空断路器合闸可靠性的关键因素,为减小机构动态冲击实现可靠关合,文章以10 kV交流真空断路器用弹簧操动机构为研究对象,以真空灭弧室动触头刚合运动特性为设计目标,采用响应面法对凸轮结构进行参数化设计。通... 机构刚合速度特性是影响真空断路器合闸可靠性的关键因素,为减小机构动态冲击实现可靠关合,文章以10 kV交流真空断路器用弹簧操动机构为研究对象,以真空灭弧室动触头刚合运动特性为设计目标,采用响应面法对凸轮结构进行参数化设计。通过改变凸轮结构形面参数以及合闸簧预紧力,实现机构运动特性的优化。比对分析结果表明,在保证机构运动特性的前提下,选择以刚合速度时间特性优化凸轮轮廓可以提高机构合闸运动的可靠性。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 凸轮 合闸运动特性 响应面法

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一种断路器分闸时间调整优化分析方法

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作者 宋广民 段晓辉 +4 位作者 惠勇锋 刘宇 李新刚 李美荣 郭良超 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期206-211,220,共7页

文中提出了一种断路器用弹簧操动机构分闸时间调整方法,该方法可以在不改变断路器操作电压和运动速度的工况下,实现断路器分闸时间的调整,并通过仿真优化和实际样机试验测试,验证了调节分闸时间的有效性,为后续断路器弹簧操动机构的设... 文中提出了一种断路器用弹簧操动机构分闸时间调整方法,该方法可以在不改变断路器操作电压和运动速度的工况下,实现断路器分闸时间的调整,并通过仿真优化和实际样机试验测试,验证了调节分闸时间的有效性,为后续断路器弹簧操动机构的设计、运维检修以及变电站保护时间调整等工作提供优化参考,具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 断路器 弹簧操动机构 分闸时间 优化设计

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高压真空断路器弹簧操动机构的设计 被引量：21

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作者 谭蓉 姜琪 《甘肃工业大学学报》 CAS 2000年第1期36-40,共5页

针对 1 1 0 k V高压真空断路器弹簧操动机构总体方案设计的问题 ,阐述了分、合闸弹簧参数的确定方法 .通过理论分析和比较 ,探讨了分闸弹簧及其放置位置和合闸弹簧参数对操动机构总体方案的影响 .结果表明 :在满足机构所要求的分闸特性... 针对 1 1 0 k V高压真空断路器弹簧操动机构总体方案设计的问题 ,阐述了分、合闸弹簧参数的确定方法 .通过理论分析和比较 ,探讨了分闸弹簧及其放置位置和合闸弹簧参数对操动机构总体方案的影响 .结果表明 :在满足机构所要求的分闸特性的前提下 ,分闸弹簧宜放置在操动机构运动链的中间行程较大之处 ,放置方位应使弹簧力的作用方向与力作用点的速度方向在分闸的整个过程中都趋于一致 .合闸弹簧则要按输出力特性曲线来设计其参数 ,且相应确定操动机构的数目 .对 1 1 0 k V真空断路器 。 展开更多

关键词 操作机构 设计 真空断路器 高压器 弹簧

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真空断路器弹簧操动机构优化理论分析 被引量：8

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作者 苑舜 王季梅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第4期30-34,共5页

本文论述了真空断路器所使用的弹簧操动机构的优化方法，提出对每种断路器皆需要一种动力与之相配合的操动机构，且在１１０ｋＶ真空断路器负载特性给定条件下对传动杆件进行了优化设计分析。

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 优化设计 断路器

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FZW型真空断路器的弹簧操动机构故障分析 被引量：3

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作者 刘雪扬 张文斌 尹志宏 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期115-118,123,共5页

提出一种真空断路器弹簧操动机构故障的分析方法。针对FZW型真空断路器的弹簧操动机构,用Solidworks实体造型软件建立了弹簧操动机构的三维实体模型。阐述了弹簧刚度系数和阻尼的确定方法,并确定了机构中的弹簧及其他构件的参数。最后... 提出一种真空断路器弹簧操动机构故障的分析方法。针对FZW型真空断路器的弹簧操动机构,用Solidworks实体造型软件建立了弹簧操动机构的三维实体模型。阐述了弹簧刚度系数和阻尼的确定方法,并确定了机构中的弹簧及其他构件的参数。最后对弹簧操动机构进行运动学仿真,从各主要构件的运动情况和受力情况中分析了弹簧操动机构可能出现的故障以及防范措施。结果表明,构建弹簧操动机构的实体模型进行运动仿真分析,可以为真空断路器的故障分析提供依据。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 故障分析

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一种双稳态永磁驱动操作机构的设计 被引量：4

8

作者 宋澜 王法 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第12期2073-2076,共4页

为了实现一种结构简单、成本低廉、性能可靠、耗能较低的10 kV真空断路器的操作机构,采用电磁驱动、永磁保持原理的永磁电动操作机构。鉴于永磁电动操作机构在分、合闸过程中易加速、不易减速,分、合闸特性不十分理想,提出了一种永磁驱... 为了实现一种结构简单、成本低廉、性能可靠、耗能较低的10 kV真空断路器的操作机构,采用电磁驱动、永磁保持原理的永磁电动操作机构。鉴于永磁电动操作机构在分、合闸过程中易加速、不易减速,分、合闸特性不十分理想,提出了一种永磁驱动、永磁保持的新型操作机构。并利用Maxwell软件对操作机构的磁场进行优化分析,在此基础之上确定操作机构的整体结构并做出原理样机。 展开更多

关键词 真空断路器 操作机构 永磁驱动 设计

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大功率弹簧操动机构设计开发与应用 被引量：2

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作者 杨志轶 潘艳明 蒋舒 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期48-53,共6页

弹簧操动机构具有结构简单、免维护、高可靠性等优点,在高压断路器中得到广泛应用,然而由于技术水平有限,现有的弹簧操动机构不能满足550 kV及以上高压断路器的要求。笔者提出了基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,完成了一款储... 弹簧操动机构具有结构简单、免维护、高可靠性等优点,在高压断路器中得到广泛应用,然而由于技术水平有限,现有的弹簧操动机构不能满足550 kV及以上高压断路器的要求。笔者提出了基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,完成了一款储能时间小于15 s、合闸(含分闸)操作功为6 600 J、分闸操作功为5 200 J的弹簧操动机构的设计开发,并成功应用在550 kV SF_6断路器上。试验结果表明,开发的弹簧操动机构完全可满足550 kV SF_6断路器开断与关合的设计要求。 展开更多

关键词 弹簧操动机构 SF6断路器 功能设计 虚拟样机仿真 机构设计

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PLC在真空断路器机械寿命测试中的应用 被引量：3

10

作者 张希栋 王立海 张新立 《森林工程》 2005年第6期15-16,共2页

介绍了PLC的应用特点及真空断路器机械寿命测试中存在的问题。测试真空断路器机械寿命通常采用单机串行控制,测试效率低;而采用PLC控制可实现多机并行控制,不仅提高测试效率,还明显提高测试过程的可靠性,是一种行之有效的检测手段。

关键词 真空断路器 机械寿命 弹簧操作机构

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从动力配合角度对真空断路器弹簧操动机构进行优化设计 被引量：5

11

作者 苑舜 王季梅 +1 位作者 谢国辉 刘昕 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 1994年第5期3-7,共5页

论述了真空断路器所使用的弹簧操动机构的优化方法,提出对每种断路器均需要一种动力与之相配合的操动机构,同时在110kV真空断路器样机负载特性给定的条件下,对传动杆件进行了优化设计分析.

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 设计

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VS1型真空断路器合闸弹跳优化方案探析 被引量：5

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作者 王昊晴 段青 +5 位作者 刘宁 赵彩虹 张博健 刘志远 林金阳 李向阳 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期204-210,共7页

当前真空断路器广泛应用于中压领域,操动机构是决定断路器性能的关键部件之一,与电磁操动机构和永磁操动机构相比,弹簧操动机构由于采用小功率交流电机为合闸弹簧储能而使机构动作不受电源影响,更加稳定,并且掉电后仍能操作一次,同时在... 当前真空断路器广泛应用于中压领域,操动机构是决定断路器性能的关键部件之一,与电磁操动机构和永磁操动机构相比,弹簧操动机构由于采用小功率交流电机为合闸弹簧储能而使机构动作不受电源影响,更加稳定,并且掉电后仍能操作一次,同时在分闸时由于参与动作部件少,因而分闸弹簧能实现较好的分闸特性等特点而使用更为广泛。文中的目标是针对目前中国广泛使用的VS1型户内真空断路器,通过运用Adams对VS1型真空断路器的弹簧操动机构进行动力学分析,并结合样机的机械特性实验结果,找出影响VS1型真空断路器合闸弹跳的因素,并提出优化建议。仿真分析和实验测量发现合闸过程之后出现的弹跳问题是由于凸轮机构的配合不当引起。为此针对凸轮机构提出了优化建议,即可以通过修改凸轮轮廓尺寸和提高分闸掣子限位平面来实现减少弹跳,达到提高VS1型真空断路器的合闸可靠性的目的。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 合闸弹跳 凸轮

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真空断路器弹簧操动机构刚柔耦合动力学与仿真 被引量：3

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作者 向霄涵 王金龙 +4 位作者 蒋新雅 罗安栋 杨杰 张宴 姚进 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期110-115,共6页

分析了真空断路器弹簧操动机构运动特征,提出了对部分关键构件柔性化处理的方法,采用虚拟样机技术建立刚柔耦合虚拟样机模型,对其进行分/合闸过程仿真分析。由动态仿真得到绝缘拉杆和动触头的行程及速度特性曲线;对实物样机进行分/合闸... 分析了真空断路器弹簧操动机构运动特征,提出了对部分关键构件柔性化处理的方法,采用虚拟样机技术建立刚柔耦合虚拟样机模型,对其进行分/合闸过程仿真分析。由动态仿真得到绝缘拉杆和动触头的行程及速度特性曲线;对实物样机进行分/合闸操作实验,通过安装在绝缘拉杆上的位移传感器测得相应的机械特性,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,相对于多刚体模型,刚柔耦合模型的输出特性与实验结果吻合更好;进一步分析刚柔耦合模型的速度和加速度,并与多刚体仿真结果对比分析,表明刚柔耦合虚拟样机模型仿真更准确,进而得出刚柔耦合虚拟样机模型的真实性和必要性。这也为以后优化设计、疲劳分析及可靠性提供更真实的依据和指导。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 多柔体动力学 刚柔耦合仿真

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断路器弹簧操动机构凸轮轮廓曲线参数化设计 被引量：7

14

作者 邓慧心 邓斌 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第5期155-158,共4页

在断路器弹簧操动机构中凸轮的使用使得操动机构的输出力特性能够与断路器的负载特性更好地配合。凸轮轮廓曲线的合理设计也直接影响着弹簧操动机构的输出力特性。弹簧操动机构中对凸轮轮廓曲线准确并且方便的设计方法具有重要意义。通... 在断路器弹簧操动机构中凸轮的使用使得操动机构的输出力特性能够与断路器的负载特性更好地配合。凸轮轮廓曲线的合理设计也直接影响着弹簧操动机构的输出力特性。弹簧操动机构中对凸轮轮廓曲线准确并且方便的设计方法具有重要意义。通过对凸轮参数与输出力特性的关系分析,结合摆动从动件滚子凸轮的设计方法建立了弹簧操动机构中凸轮机构设计的数学模型。基于MATLAB利用遗传算法开发了图形用户界面(GUI),弹簧操动机构中凸轮参数化设计直观方便。 展开更多

关键词 断路器弹簧操动机构 凸轮轮廓线 参数化设计 遗传算法 GUI

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真空断路器弹簧操动机构机械特性的仿真与优化 被引量：17

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作者 刘超 赵伟涛 +1 位作者 张强 刘旭旭 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期65-71,共7页

为研究配弹簧操动机构真空断路器在空载条件下的机械特性,文中以72.5 kV真空断路器为研究对象,分析了影响真空断路器机械特性的关键零件,建立了真空断路器的Adams与MATLAB联合仿真模型并完成了动力学仿真。仿真所得机械特性曲线与试验... 为研究配弹簧操动机构真空断路器在空载条件下的机械特性,文中以72.5 kV真空断路器为研究对象,分析了影响真空断路器机械特性的关键零件,建立了真空断路器的Adams与MATLAB联合仿真模型并完成了动力学仿真。仿真所得机械特性曲线与试验曲线吻合,证明了仿真的准确性,并在此基础上对真空断路器机械特性进行优化,为研究真空断路器空载条件下的机械特性提供了有效的手段。 展开更多

关键词 真空断路器 弹簧操动机构 机械特性 联合仿真

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高压断路器弹簧操动机构合闸凸轮优化设计 被引量：10

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作者 郭良超 韩国辉 +4 位作者 刘宇 宋广民 刘煜 惠勇锋 李美荣 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期13-18,共6页

合闸凸轮作为高压断路器弹簧操动机构的核心零部件,其轮廓曲线直接决定着断路器的机械特性。传统的合闸凸轮设计方法是依据断路器合闸行程曲线,反推出凸轮的轮廓曲线。这种方法设计出的凸轮存在动力特性无法准确匹配负载特性、轮廓曲线... 合闸凸轮作为高压断路器弹簧操动机构的核心零部件,其轮廓曲线直接决定着断路器的机械特性。传统的合闸凸轮设计方法是依据断路器合闸行程曲线,反推出凸轮的轮廓曲线。这种方法设计出的凸轮存在动力特性无法准确匹配负载特性、轮廓曲线需要反复试验修正等不足。文中阐述了一种合闸凸轮的优化设计方法,根据该方法设计出的合闸凸轮,动力特性与负载特性匹配性好,输出效率高。最后通过仿真验证和样机试验,证明了该优化设计方法的可行性。 展开更多

关键词 高压断路器 弹簧操动机构 合闸凸轮 优化设计

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混合型快速机构真空断路器设计与试验 被引量：10

17

作者 李志兵 颜湘莲 +3 位作者 刘北阳 王浩 徐晓东 张鹏飞 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1791-1799,共9页

为了满足现代电网快速控制和保护的需求,有必要研制快速操作的快速开关设备作为执行器件。为此充分发挥斥力和永磁机构的优势,设计了电磁斥力与永磁机构构成的混合型快速机构,对机构特性进行了仿真分析,优化了机构的线圈骨架、外罩和T... 为了满足现代电网快速控制和保护的需求,有必要研制快速操作的快速开关设备作为执行器件。为此充分发挥斥力和永磁机构的优势,设计了电磁斥力与永磁机构构成的混合型快速机构,对机构特性进行了仿真分析,优化了机构的线圈骨架、外罩和T形衔铁等本体结构,进行了防合闸弹跳设计。在此基础上研制了快速机构,改进了真空灭弧室强度,成套了12/40.5kV快速真空断路器样机,完成了出厂性能调试。参考现有断路器标准,制定了产品技术规范,提出了设备的技术参数,在电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心通过了绝缘、机械、温升、短时电流耐受、开断和关合能力等性能验证试验,结果表明12kV样机合闸时间≤10ms,分闸时间≤3ms,机械寿命5000次;40.5kV样机的合闸时间≤15ms,分闸时间≤5ms,机械寿命3000次。 展开更多

关键词 混合型快速机构 斥力机构 永磁机构 真空断路器 样机设计

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10kV真空断路器弹簧操动机构合闸传动优化设计 被引量：7

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作者 孙栎翀 刘晓明 +4 位作者 陈海 姜文涛 李培源 史政凯 刘易雄 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期745-750,共6页

真空断路器弹簧操动机构中四杆机构杆件结构与合闸弹簧参数对动触头合闸速度和位移特性具有直接影响,包括冲程弹跳与机构磨损量等。以10kV断路器用弹簧操动机构为对象,采用SolidWorks软件建立运动系统三维模型;引入动力学仿真软件ADAMS... 真空断路器弹簧操动机构中四杆机构杆件结构与合闸弹簧参数对动触头合闸速度和位移特性具有直接影响,包括冲程弹跳与机构磨损量等。以10kV断路器用弹簧操动机构为对象,采用SolidWorks软件建立运动系统三维模型;引入动力学仿真软件ADAMS对三维模型进行运动特性分析。在保证分闸储能位分闸弹簧压缩量不变的条件下,以连架杆与连杆尺寸、合闸弹簧预紧拉力为优化变量,以动触头最高瞬时速度最低和相对杆长之和最小为目标,采用DOE参数化分析方法对机构进行多参数多目标优化设计,以调控机构输出特性。 展开更多

关键词 弹簧操动机构 机械特性 优化 真空断路器

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CT26弹簧操动机构合闸保持结构的改进 被引量：4

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作者 曹辰 孙晓宇 +3 位作者 胡大政 梁传涛 王超 贾丽丽 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期203-209,共7页

随着高压断路器开断电流不断增大,要求配用的弹簧操动机构应具有更大的操作功。在机构合闸过程中,冲击变大,合闸保持结构的稳定性降低,偶尔会出现机构合闸后立即分闸的“空合”现象。文中首先对CT26弹簧操动机构合闸保持结构进行了研究... 随着高压断路器开断电流不断增大,要求配用的弹簧操动机构应具有更大的操作功。在机构合闸过程中,冲击变大,合闸保持结构的稳定性降低,偶尔会出现机构合闸后立即分闸的“空合”现象。文中首先对CT26弹簧操动机构合闸保持结构进行了研究,通过采取增大机构合闸过冲量、加快合闸保持掣子复位速度、增大滚子与分闸掣子扣接区域等措施,对合闸保持结构进行了设计改进,并通过试验进行了验证。最终,消除了操动机构的“空合”现象,提高了断路器动作的可靠性。 展开更多

关键词 高压断路器 弹簧操动机构 合闸保持 设计改进 机械特性试验

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转动惯量对断路器弹簧机构系统性能的优化分析 被引量：3

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作者 宋广民 韩国辉 +3 位作者 刘宇 郭良超 惠勇锋 李美荣 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期230-235,共6页

断路器是电网系统的重要开关设备,500 kV及以下电压等级的断路器通常采用弹簧操动机构作为其驱动装置。提高弹簧操动机构的输出效率,降低弹簧操作功,能够改善弹簧操动机构零部件的受力状况,对提高断路器开关的可靠性具有重要意义。文中... 断路器是电网系统的重要开关设备,500 kV及以下电压等级的断路器通常采用弹簧操动机构作为其驱动装置。提高弹簧操动机构的输出效率,降低弹簧操作功,能够改善弹簧操动机构零部件的受力状况,对提高断路器开关的可靠性具有重要意义。文中对断路器弹簧操动机构的运动零部件转动惯量进行分析,通过仿真优化和试验验证的方法,得到运动零部件转动惯量对高压断路器弹簧操动机构性能的影响,为后续断路器弹簧操动机构的设计与优化指明方向,具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 高压断路器 弹簧操动机构 转动惯量 优化设计

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