CAP2自动转换开关电器的研制

摘要

自动转换开关电器是低压电器产品中的重要组成部分，它的产品可靠性在很大程度上取决于操作机构的可靠性。目前国内在自动转换开关电器的设计过程中，大都参照国外的产品进行模仿，设计过程简单，以测绘为主，作图为辅的手段来获得自动转换开关电器特别是其操作机构的整个动作过程。这种做法不仅过程繁琐，而且必须通过样机试验来验证设计的正确性。因此缺乏核心技术，不具备真正意义上的知识产权。
　　本文通过静力学分析的方法对自动转换开关电器的合（分）闸力及力矩矩、电动操作力及力矩、手动操作力及力矩等进行了计算，并根据自动转换开关电器工作的一般条件，确定了自动转换开关电器操作机构力学原理，在此基础上对自动转换开关电器在给定触头参数条件下的操作机构进行创新性建模，并利用虚拟样机仿真软件Adams对该操作机构的运动进行了仿真，分析了操作机构的合（分）闸过程、运动速度，以及分析了机构弹簧参数、轴的形状、杆件的位置对操作机构的影响。根据仿真的结果，试制自动转换开关电器进行了机构动作试验、接通与分断能力试验、短路接通能力试验、电寿命、机械寿命试验等验证仿真结果的正确性。
　　从试验的过程及结果来看，仿真技术有效的指导了整个产品的设计，操作机构的各项性能指标达到了研制要求，操作机构试验结果与仿真结果是相吻合的，该操作机构的研制是成功的，并在常熟开关制造有限公司得到了有效的应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 自动转换开关电器的发展

1．1．1 自动转换开关电器概述

1．1．2 自动转换开关电器的作用

1．1．3 自动转换开关电器的发展过程

1．2 虚拟样机技术应用

1．2．1 虚拟样机的背景和目前的发展状况

1．2．2 虚拟样机技术在自动转换开关电器中的应用

1．3 研究自动转换开关电器的意义

1．3．1 国内自动转换开关电器的研发状态

1．3．2 国外自动转换开关电器的研发状态

1．4 Adams在自动转换开关电器仿真中的应用

1．4．1 Adams简介

1．4．2 Adams的机械仿真过程

1．4．3 仿真分析

1．4．4 精致建模

1．4．5 参数化建模与设计

1．5 本文的主要工作

1．6 本章小结

第二章 自动转换开关电器设计

2．1 触头系统的设计

2．1．1 触头的不带电闭合

2．1．2 触头的带电闭合

2．1．3 触头的无弧开断

2．1．4 触头的有弧开断

2．1．5 电弧电压

2．1．6 触头压力的设计

2．2 灭弧系统的设计

2．2．1 栅片灭弧室的设计准则

2．2．2 CAP2灭弧室的设计

2．3 常见的自动转换开关电器的机械连锁形式

2．3．1 操作机构与机械连锁的关系

2．3．2 适用于PC级ATSE的传动机构主要类型

2．4 CAP2自动转换开关电器的操作机构的设计

2．4．1 操作机构的构成

2．4．2 操作机构的原理设计

2．4．3 弹簧操作机构设计

2．4．4 操作机构的静力学分析

2．4．5 操作机构机械连锁的设计

2．5 重要部件的设计计算

2．5．1 机构齿轮主轴设计、校核计算

2．5．2 选择轴的材料

2．5．3 初步估算轴的直径

2．5．4 传动轴的结构设计

2．5．5 传动轴的强度计算

2．6 本章小结

第三章 CAP2操作机构运动仿真分析

3．1 操作机构的建模

3．2 仿真分析

3．2．1 基本参数条件

3．2．2 仿真分析过程

3．2．3 仿真分析结果描述与改进意见

3．2．4 操作机构结构件强度校核

3．3 本章小结

第四章 CAP2样机试验

4．1 各零部件的工艺参数

4．2 CAP2产品样机试验

4．2．1 样机触头参数测定

4．2．2 操作性能试验

4．2．3 短路能力试验

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

致谢

参考文献