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(guó)低壓電器的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù) 4
1.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介 4
1.2.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用 5
1.3 控制與保護(hù)開關(guān)電器 6
1.3.1 CPS簡(jiǎn)介 6
1.3.2 CPS在電控系統(tǒng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 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(shì) 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(jiǎn)介 14
2.1.2 ANSYS基本使用方法簡(jiǎn)介 16
2.2 多體動(dòng)力學(xué)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(kuò)展模塊 29
2.2.4 ADAMS軟件接口模塊 30
2.2.5 ADAMS的動(dòng)態(tài)仿真過(guò)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(shè)計(jì)中的應(yīng)用 38
2.4 數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB 40
2.4.1 數(shù)值分析與計(jì)算軟件MATLAB的介紹 40
2.4.2 MATLAB的主要特點(diǎn) 41
2.4.3 MATLAB的優(yōu)勢(shì) 42
第3章 低壓電器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析 44
3.1 低壓電器操作機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 44
3.2 操作機(jī)構(gòu)的可靠性分析 47
3.3 基于ADAMS的操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的仿真分析 52
3.3.1 ADAMS分析步驟 52
3.3.2 CPS操作機(jī)構(gòu)的ADAMS分析 52
3.4 基于ADAMS的操作機(jī)構(gòu)故障狀態(tài)的仿真分析 57
3.4.1 操作機(jī)構(gòu)不能正常脫扣的故障分析及優(yōu)化 59
3.4.2 操作機(jī)構(gòu)手柄故障分析 64
3.4.3 輔助機(jī)構(gòu)報(bào)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(shè)計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)仿真結(jié)果的影響 98
第5章 低壓電器觸頭滅弧系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析 100
5.1 觸頭滅弧系統(tǒng)電動(dòng)斥力分析 100
5.1.1 導(dǎo)電橋模型及觸頭間電動(dòng)斥力分析 101
5.1.2 導(dǎo)電回路電動(dòng)斥力分析 103
5.1.3 電動(dòng)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?jǐn)噙^(guò)程仿真分析與驗(yàn)證 114
5.2.1 CPS接觸組短路分?jǐn)噙^(guò)程及數(shù)學(xué)模型 114
5.2.2 模型參數(shù)與仿真實(shí)現(xiàn) 118
5.2.3 CPS短路分?jǐn)喾抡?120
5.2.4 結(jié)果分析與驗(yàn)證 123
5.3 CPS短路分?jǐn)喾抡鎽?yīng)用 125
5.3.1 分?jǐn)嚯妷簩?duì)CPS短路分?jǐn)嗟挠绊?125
5.3.2 電壓合閘相角對(duì)CPS短路分?jǐn)嗟挠绊?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(dòng)態(tài)計(jì)算仿真方法研究 135
6.1 磁通變換器的數(shù)學(xué)模型 135
6.1.1 磁通變換器及其驅(qū)動(dòng)電路介紹 135
6.1.2 磁通變換器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 136
6.2 電磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn) 137
6.2.1 動(dòng)態(tài)仿真主程序流程圖 138
6.2.2 動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果與分析 138
6.3 電磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真的應(yīng)用 140
6.3.1 改變電阻對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響 140
6.3.2 改變電容對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響 141
6.3.3 改變電壓對(duì)動(dòng)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(jī)構(gòu)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 143
7.1.1 操作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 143
7.1.2 電磁傳動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu)集成仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 155
7.2.1 主電路接觸組與操作機(jī)構(gòu)集成仿真分析 156
7.2.2 主電路接觸組與操作機(jī)構(gòu)集成仿真優(yōu)化設(shè)計(jì) 167
7.3 接觸組與電磁傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集成仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 170
7.3.1 接觸組與電磁傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集成仿真分析 171
7.3.2 彈簧剛度系數(shù)對(duì)開關(guān)分?jǐn)嘈阅艿挠绊?175
7.4 主體三大部件集成仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 184
第8章 低壓電器短路分?jǐn)鄬?duì)通信功能影響的仿真研究 186
8.1 低壓電器通信網(wǎng)絡(luò)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(guān)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(shí)體模型參數(shù) 191
8.2.2 實(shí)體模型材料設(shè)置 191
8.2.3 網(wǎng)格劃分 192
8.2.4 邊界條件設(shè)置 193
8.2.5 激勵(lì)源設(shè)置 194
8.2.6 外電路設(shè)置 194
8.3 結(jié)果分析與驗(yàn)證 195
8.3.1 電磁場(chǎng)仿真結(jié)果分析 195
8.3.2 感應(yīng)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(duì)通信的影響 203
8.4.3 分?jǐn)嚯娏鲗?duì)通信的影響 204
參考文獻(xiàn) 209