小型断路器机电磨损度量方法的研究

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1、分类号：TM561密级：UDC：621.3编号：201231403005河北工业大学硕士学位论文小型断路器机电磨损度量方法的研究论文作者：姚倩云学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：电气工程指导教师：姚芳职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金No.51107029DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringTHERESEARCHONMINIATURECIRCUITBREAKERMECHAN

2、ICALANDELECTRICALWEARMEASUREMENTMETHODSbyYaoQianyunSupervisor:Prof.YaoFangNovember2014ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51107029.摘要小型断路器是一种广泛应用于低压线路终端的保护设备，当线路发生严重过载、短路等故障时，小型断路器自动脱扣，切断故障电路，起到保护作用。小型断路器使用过程中由于温升、辐射、触头碰撞、机械运动等原因使各关键机电部件产生机械磨

3、损和电气磨损。随着小型断路器的使用，各部件磨损量不断累积，综合作用下导致整机分断性能降低，故障电流时可能造成误动或拒动，影响生产生活的安全，故研究小型断路器机电磨损的度量方法具有重要意义。本文试验、仿真和理论分析结合，研究DZ47-63型小型断路器机电磨损度量的相关问题。首先，建立小型断路器双金属片、电磁脱扣器、触头系统、操作机构的三维实体模型，分析并确定反映各部件疲劳退化的属性参数；研究基于实测电压、电流数据和多场耦合仿真的实时属性参数及其退化极限值的确定方法；针对部件的工作特性，研究各部件疲劳老化状态的评估方法。其次，建立了各部件的

4、数学模型，包括双金属片的电-热-结构耦合数学模型及双金属片自由端推力计算模型、电磁脱扣器内部弹簧数学模型及电磁脱扣器运动模型、电磁脱扣器及触头系统的能耗计算数学模型、操作机构运动数学模型。基于小型断路器触头、电磁脱扣器、双金属片及整机的实测电压及电流波，计算得到小型断路器稳定接通状态和断开过程的各部件能耗，分析各部件能耗占比，对电气磨损量进行度量；基于实测电压、电流及分断时间，对小型断路器的电磁脱扣器、双金属片、触头系统和操作机构进行多场耦合仿真，确定小型断路器各部件稳定接通状态和分断过程中能量损耗的获取方法；针对各部件不同的磨损特征提

5、出不同的机电磨损度量方法。最后，分别在手动闭合、手动分断、故障电流自动分断模式下，研究小型断路器能耗占比的典型特征，并探索小型断路器整机的机电磨损融合方法。关键字：小型断路器机电磨损能耗度量IABSTRACTMiniatureCircuitBreakerisakindofprotectiveequipmentwhichiswidelyusedonlow-voltagelineterminal.Whensevereoverloadorshortcircuitfaultoccursontheline,theMCBautomaticallyt

6、riptocutoffthefaultcircuit.DuringtheuseofMCB,itskeyelectromechanicalcomponentsproducemechanicalwearandelectricalwear,whichareproducedbytemperature,radiation,contactcollision,mechanicalmotionandotherfactors.WiththeuseofMCB,thewearamountcontinuestoaccumulate,resultinginred

7、ucedbreakingreliability,whichmaycausemalfunctionorrejection,andthesafetyofthelinewillbeaffected.Soitissignificanttostudythemeasurementmethodofmechanicalwearandelectricalwear.Inthispaper,test,simulationandtheoreticalanalysismethodsarecombinedtoresearchtheissuesaboutelectr

8、omechanicalwearmeasurementofDZ47-63typeMCB.First,PRO/Eisusedtoestablish3DmodelsofMCBcomponentsasbimetal