目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 低壓電器 1
1.1.1 低壓電器的定義 1
1.1.2 低壓電器的分類 1
1.1.3 低壓電器的主要特征 2
1.1.4 我國低壓電器的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2 虛擬樣機技術 4
1.2.1 虛擬樣機技術簡介 4
1.2.2 虛擬樣機技術在低壓電器中的應用 5
1.3 控制與保護開關電器 6
1.3.1 CPS簡介 6
1.3.2 CPS在電控系統(tǒng)中的技術優(yōu)勢 7
1.3.3 CPS的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 9
1.3.4 CPS的適用范圍 12
1.3.5 CPS的發(fā)展趨勢 12
第2章 常用仿真軟件 14
2.1 三維綜合仿真軟件ANSYS 14
2.1.1 ANSYS簡介 14
2.1.2 ANSYS基本使用方法簡介 16
2.2 多體動力學仿真軟件ADAMS 25
2.2.1 ADAMS軟件概述 25
2.2.2 ADAMS軟件基本模塊 26
2.2.3 ADAMS軟件擴展模塊 29
2.2.4 ADAMS軟件接口模塊 30
2.2.5 ADAMS的動態(tài)仿真過程 32
2.3 三維建模軟件UG 36
2.3.1 常用三維建模軟件UG的介紹 36
2.3.2 UG在低壓電器產(chǎn)品設計中的應用 38
2.4 數(shù)值計算軟件MATLAB 40
2.4.1 數(shù)值分析與計算軟件MATLAB的介紹 40
2.4.2 MATLAB的主要特點 41
2.4.3 MATLAB的優(yōu)勢 42
第3章 低壓電器操作機構(gòu)動力學仿真分析 44
3.1 低壓電器操作機構(gòu)簡介 44
3.2 操作機構(gòu)的可靠性分析 47
3.3 基于ADAMS的操作機構(gòu)運動過程的仿真分析 52
3.3.1 ADAMS分析步驟 52
3.3.2 CPS操作機構(gòu)的ADAMS分析 52
3.4 基于ADAMS的操作機構(gòu)故障狀態(tài)的仿真分析 57
3.4.1 操作機構(gòu)不能正常脫扣的故障分析及優(yōu)化 59
3.4.2 操作機構(gòu)手柄故障分析 64
3.4.3 輔助機構(gòu)報警故障分析 66
第4章 低壓電器電磁系統(tǒng)靜態(tài)特性仿真分析 70
4.1 低壓電器電磁系統(tǒng)的設計及分類 70
4.1.1 按特性配合選擇電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 70
4.1.2 按結(jié)構(gòu)因數(shù)選擇電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 74
4.2 電流型螺管式電磁鐵特性分析 75
4.2.1 短路脫扣器的ANSYS電磁仿真方法 75
4.2.2 短路脫扣器電磁靜態(tài)特性分析 79
4.3 電流型拍合式電磁鐵特性分析 80
4.3.1 建立三維有限元模型 80
4.3.2 拍合式電磁鐵的靜態(tài)仿真結(jié)果及分析 80
4.4 E形電磁鐵特性分析 82
4.4.1 基于ANSYS的三維靜態(tài)吸力計算 82
4.4.2 靜態(tài)吸力-反力特性研究 83
4.5 磁通變換器特性分析 86
4.5.1 磁通變換器的結(jié)構(gòu)及工作原理 86
4.5.2 磁通變換器的ANSYS靜態(tài)電磁特性仿真 87
4.5.3 磁通變換器靜態(tài)特性仿真結(jié)果與分析 94
4.5.4 改變磁通變換器模型設計參數(shù)對仿真結(jié)果的影響 98
第5章 低壓電器觸頭滅弧系統(tǒng)動態(tài)仿真分析 100
5.1 觸頭滅弧系統(tǒng)電動斥力分析 100
5.1.1 導電橋模型及觸頭間電動斥力分析 101
5.1.2 導電回路電動斥力分析 103
5.1.3 電動斥力的ANSYS仿真分析 105
5.1.4 短路脫扣器電磁力分析 113
5.2 CPS短路分斷過程仿真分析與驗證 114
5.2.1 CPS接觸組短路分斷過程及數(shù)學模型 114
5.2.2 模型參數(shù)與仿真實現(xiàn) 118
5.2.3 CPS短路分斷仿真 120
5.2.4 結(jié)果分析與驗證 123
5.3 CPS短路分斷仿真應用 125
5.3.1 分斷電壓對CPS短路分斷的影響 125
5.3.2 電壓合閘相角對CPS短路分斷的影響 127
5.3.3 CPS觸頭系統(tǒng)出廠調(diào)試方法及現(xiàn)象分析 130
第6章 低壓電器電磁系統(tǒng)動態(tài)計算仿真方法研究 135
6.1 磁通變換器的數(shù)學模型 135
6.1.1 磁通變換器及其驅(qū)動電路介紹 135
6.1.2 磁通變換器動態(tài)數(shù)學模型 136
6.2 電磁系統(tǒng)動態(tài)仿真的實現(xiàn) 137
6.2.1 動態(tài)仿真主程序流程圖 138
6.2.2 動態(tài)特性仿真結(jié)果與分析 138
6.3 電磁系統(tǒng)動態(tài)仿真的應用 140
6.3.1 改變電阻對動態(tài)特性的影響 140
6.3.2 改變電容對動態(tài)特性的影響 141
6.3.3 改變電壓對動態(tài)特性的影響 142
第7章 低壓電器集成仿真分析 143
7.1 CPS主體模塊內(nèi)部機構(gòu)仿真分析與優(yōu)化設計 143
7.1.1 操作機構(gòu)動力學仿真分析與優(yōu)化設計 143
7.1.2 電磁傳動機構(gòu)仿真分析 146
7.1.3 主電路接觸組仿真分析 150
7.2 主電路接觸組與操作機構(gòu)集成仿真分析與優(yōu)化設計 155
7.2.1 主電路接觸組與操作機構(gòu)集成仿真分析 156
7.2.2 主電路接觸組與操作機構(gòu)集成仿真優(yōu)化設計 167
7.3 接觸組與電磁傳動機構(gòu)集成仿真分析與優(yōu)化設計 170
7.3.1 接觸組與電磁傳動機構(gòu)集成仿真分析 171
7.3.2 彈簧剛度系數(shù)對開關分斷性能的影響 175
7.4 主體三大部件集成仿真分析與優(yōu)化設計 179
7.4.1 KB0系列CPS主體三大部件集成仿真分析 180
7.4.2 主體三大部件集成仿真優(yōu)化設計 184
第8章 低壓電器短路分斷對通信功能影響的仿真研究 186
8.1 低壓電器通信網(wǎng)絡電磁環(huán)境分析 186
8.1.1 通信電路電磁環(huán)境分析 186
8.1.2 開關主體電磁環(huán)境分析 189
8.1.3 配電系統(tǒng)電磁環(huán)境分析 191
8.2 電磁耦合有限元模型的建立 191
8.2.1 實體模型參數(shù) 191
8.2.2 實體模型材料設置 191
8.2.3 網(wǎng)格劃分 192
8.2.4 邊界條件設置 193
8.2.5 激勵源設置 194
8.2.6 外電路設置 194
8.3 結(jié)果分析與驗證 195
8.3.1 電磁場仿真結(jié)果分析 195
8.3.2 感應電壓電流仿真結(jié)果分析 197
8.4 通信電路抗干擾分析 200
8.4.1 通信線布線方向?qū)νㄐ诺挠绊?201
8.4.2 控制器與主回路的距離對通信的影響 203
8.4.3 分斷電流對通信的影響 204
參考文獻 209