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接触器触头系统弹跳行为仿真及影响因素分析

李亚峰 王发展 王雁琨 郭宝良

李亚峰, 王发展, 王雁琨, 郭宝良. 接触器触头系统弹跳行为仿真及影响因素分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(1): 55-62. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200016
引用本文: 李亚峰, 王发展, 王雁琨, 郭宝良. 接触器触头系统弹跳行为仿真及影响因素分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(1): 55-62. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200016
LI Yafeng, WANG Fazhan, WANG Yankun, GUO Baoliang. Bumping Behavior Simulation and Influencing Factors Analysis of Contact System in AC Contactor[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(1): 55-62. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200016
Citation: LI Yafeng, WANG Fazhan, WANG Yankun, GUO Baoliang. Bumping Behavior Simulation and Influencing Factors Analysis of Contact System in AC Contactor[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(1): 55-62. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200016

接触器触头系统弹跳行为仿真及影响因素分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200016
基金项目: 

陕西省自然科学基金项目 2012JM7015

详细信息
    作者简介:

    李亚峰(1993-), 硕士研究生, 研究方向为电器及其智能化, 805627873@qq.com

    通讯作者:

    王发展, 教授, 博士生导师, wangfz10_1@163.com

  • 中图分类号: TM572

Bumping Behavior Simulation and Influencing Factors Analysis of Contact System in AC Contactor

  • 摘要: 为了揭示接触器触头系统弹跳动力学行为及影响因素,从振动角度提出了触头和铁心弹跳全过程分段振动微分方程并得到其数值解。基于ADAMS和ANSYS软件建立了交流接触器三维动态耦合仿真模型,并通过实验对仿真模型和数值解进行验证。实验结果表明,数值解能准确反映触头、铁心弹跳的全过程; 分析了触头曲率半径、线圈匝数对触头弹跳的影响,同时对动静触头分别为圆弧形-圆弧形、圆弧形-平面形、平面形-平面形3种配合情况进行了分析和比较。结果表明,当触头曲率为0.625时,触头弹跳时间最短。采用圆弧形与平面形触头配合可以大幅降低触头弹跳时间。
  • 图  1  交流接触器结构图

    图  2  动静铁心有限元模型

    图  3  电磁力仿真与实验对比图

    图  4  交流接触器模型

    图  5  触头和铁心仿真弹跳曲线

    图  6  仿真与理论对比曲线

    图  7  实验装置图

    图  8  触头实测电流波形

    图  9  不同曲率半径的圆弧形触头

    图  10  触头曲率对触头弹跳的影响

    图  11  静触头为平面触头时, 触头曲率半径对触头弹跳的影响

    图  12  静触头为圆弧形与平面形时, 触头弹跳时间对比

    图  13  触头弹簧刚度系数对触头弹跳的影响

    图  14  触头弹簧初压力对触头弹跳的影响

    图  15  电磁线圈匝数对触头弹跳的影响

    表  1  实测触头弹跳参数与仿真弹跳参数对比

    电流/A 仿真t 实测 相对误差/%
    t/ms N t/ms N
    1.0 1.72 3 1.61 3 6.8
    1.5 2.91 5 2.75 5 5.81
    2.0 3.11 5 2.96 5 5.06
    2.5 3.23 6 3.12 6 3.52
    注:t为弹跳总时间;N为触头弹跳次数。
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    表  2  触头参数

    触头编号 1 2 3 4 5 6 7 8
    触头曲率 1 0.909 0.769 0.625 0.45 0.25 0.11 0
    曲率半径/mm 1 1.1 1.3 1.6 2.2 4.0 9.0
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    表  3  不同触头曲率下, 触头弹跳参数

    动触头
    (静触头)
    vc/(m·s-1) xmax/mm vr/(m·s-1) tbon/ms N
    1(1) 1.19 0.481 2 1.65 3.6 6
    2(2) 1.19 0.469 1 1.65 3.0 5
    3(3) 1.19 0.324 4 1.65 2.3 4
    4(4) 1.19 0.086 4 1.65 1.2 3
    5(5) 1.19 0.726 6 1.65 3.4 7
    6(6) 1.19 0.104 6 1.65 1.7 3
    7(7) 1.19 0.182 7 1.65 2.9 4
    8(8) 1.19 0.122 7 1.65 3.8 7
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    表  4  静触头都为平面触头时, 触头弹跳参数

    动触头 静触头 vc/(m·s-1) xmax/mm vr/(m·s-1) tbon/ms N
    1 1.19 0.383 2 1.65 2.8 4
    2 1.19 0.288 0 1.65 2.1 3
    3 1.19 0.153 2 1.65 1.8 3
    4 1.19 0.062 5 1.65 1.1 2
    5 1.19 0.293 1 1.65 2.3 3
    6 1.19 0.206 0 1.65 1.6 3
    7 1.19 0.106 3 1.65 1.4 2
    8 1.19 0.122 7 1.65 3.8 7
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  • 收稿日期:  2019-09-24
  • 刊出日期:  2021-01-01

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