电磁继电器触头动熔焊特性的模拟实验研究

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导师姓名
任万滨
学科专业
电气工程
文献出处
哈尔滨工业大学   2015年
关键词
电磁继电器论文  触点材料论文  动熔焊论文  闭合回跳论文  机械调整参数论文
论文摘要

触头动熔焊问题现已成为制约电磁继电器高可靠与长寿命发展的关键,通过相关实验获得继电器电寿命实验过程中的触头材料退化信息,不仅有利于触头材料的电性能科学评价,同时亦有益于继电器熔焊失效机理和影响因素的分析。本文以所开发的电磁继电器动熔焊特性模拟实验系统为基础,针对触头分断过程中伴随的动熔焊现象和闭合回跳进行了全面的实验研究,同时深入分析并阐述了熔焊力与回跳的关系以及相关参数的影响规律。首先,提出并设计了一种新型电磁继电器触头动熔焊特性模拟实验系统。该系统通过五自由度联合机械调整机构实现了待测继电器弹簧反力、闭合超行程/静压力、磁间隙和触点开距等参数的调整;以压电石英力传感器、激光位移传感器等电参数测试单元实现了触点动态接触力、动态位移、触点电压/压降、触点电流、线圈电流等信号的监测。基于LabVIEW软件开发的友好型人机交互界面实现了实验参数设置、测试数据/波形显示及存储等功能。其次,引入了触点碰撞力、静压力提取方法,且通过设计静压力校准实验验证了其计算方法的准确性;对触点分断过程典型熔焊力波形进行了解析,建立了以静触点为受力分析对象的熔焊过程物理力学模型,设计了熔焊力等参数的下位机提取算法。再次,建立了触点回跳过程的力学模型,研究了碰撞速度、静压力与回跳宽度、回跳高度的数学模型;分别研究了磁间隙与触点回跳、闭合超行程与触点回跳、电负载与触点回跳和负载电压与回跳宽度的关系。最后,基于电寿命实验中回跳总时间、回跳次数、最后一次回跳宽度与熔焊力的分布关系,建立了闭合回跳时触点形变恢复力与熔焊力竞争的物理力学模型,阐述了动熔焊的形成过程;统计分析了熔焊力、静压力、回跳等参数在电寿命实验中的退化特征与继电器失效机理。还得到了触点在不同电负载条件下的熔焊力分布特性。本文所开发的继电器熔焊特性模拟实验系统不仅可为触点材料组分设计、制造工艺优化提供实验平台,也可为继电器机械调整参数的优化和触点材料的优选提供实验验证。

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摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题的研究目的和意义

1.3 国内外研究现状分析

1.4 本文的主要研究内容

第2章 电磁继电器触头动熔焊特性模拟实验系统设计

2.1 引言

2.2 系统总体方案设计

2.2.1 系统主要功能与技术指标

2.2.2 总体方案

2.3 机械系统设计

2.3.1 机械反力调整机构

2.3.2 磁间隙调整机构

2.3.3 超行程调整机构

2.4 硬件电路设计

2.4.1 电参数测量模块

2.4.2 动态力测量模块

2.4.3 触点动态位移测量模块

2.4.4 六通道高速十六位数据采集与处理模块

2.5 系统软件设计

2.6 测试结果分析

2.7 本章小结

第3章 电磁继电器动作过程力学特性的实验研究

3.1 引言

3.2 触头闭合过程

3.2.1 碰撞力和静压力的提取方法

3.2.2 静压力的校准

3.3 触头分断过程

3.3.1 典型熔焊力波形解析

3.3.2 熔焊力物理模型

3.3.3 熔焊力提取算法

3.4 本章小结

第4章 电磁继电器机械调整参数与触点回跳关系的实验研究

4.1 引言

4.2 触点回跳过程的力学模型

4.3 磁间隙与触点回跳关系的实验研究

4.4 超行程与触点回跳关系的实验研究

4.5 电负载与触点回跳关系的实验研究

4.6 本章小结

第5章 电寿命实验中触头动熔焊特性的研究

5.1 引言

5.2 电磁继电器电寿命模拟实验研究

5.2.1 触头回跳与熔焊力关系

5.2.2 触头动熔焊失效机理分析

5.3 负载电流与熔焊力的实验研究

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢

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