基本信息·出版社：机械工业出版社 ·页码：369 页 ·出版日期：2009年07月 ·ISBN：7111268776/9787111268772 ·条形码：9787111268772 ·版本：第1版 · ...
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低压断路器的虚拟样机技术 |
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基本信息·出版社：机械工业出版社
·页码：369 页
·出版日期：2009年07月
·ISBN：7111268776/9787111268772
·条形码：9787111268772
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：32
·正文语种：中文
·丛书名：低压电器新技术丛书
·图书品牌：华章图书
内容简介 《低压断路器的虚拟样机技术》是作者及其科研组近年来在这一领域研究工作的汇总。《低压断路器的虚拟样机技术》介绍了低压断路器各种特性数学模型的建立及其不同的数字化求解方法，包括：操作机构的刚性和柔性动力学仿真；热磁脱扣器保护特性仿真；触头与导电部分的电场与磁场计算；热分析；热与电动稳定性计算；电弧数学模型；然后综合各部分内容通过多场域耦合求解，实现断路器开断过程的仿真。《低压断路器的虚拟样机技术》还在仿真的基础上，分析了各种结构方案和参数对断路器特性的影响，使读者对低压断路器结构型式的优选及结构尺寸的优化设计有一个理性的认识。虚拟样机是一种数字化设计技术，通过在计算机上建立的虚拟样机，依靠可视化仿真使样机达到优化设计的目标。低压断路器的虚拟样机技术是一种低压电器新的研发方法，它与传统的依靠经验和估算的方法相比，可大幅度地缩短开发周期，降低开发成本，提高产品的技术经济指标。
《低压断路器的虚拟样机技术》可供从事低压电器设计、制造、试验和运行方面的有关工程技术人员参考，并可作为高等院校有关专业研究生的参考教材。
编辑推荐 《低压断路器的虚拟样机技术》是由机械工业出版社出版的。
目录 前言
第1章 低压电器的虚拟样机技术
1.1 什么叫虚拟样机技术
1.2 虚拟样机技术在低压电器中的应用
1.3 常用仿真软件
1.3.1 三维综合仿真软件ANSYS
1.3.2 多体动力学仿真软件ADAMS
参考文献
第2章 低压断路器机构动态特性的仿真与优化设计
2.1 低压塑壳断路器机构仿真的建模
2.1.1 低压塑壳断路器操作机构简介
2.1.2 操作机构仿真模型的建立
2.2 单断点塑壳断路器操作机构的仿真分析
2.2.1 单断点塑壳断路器操作机构动态特性的仿真
2.2.2 ADAMS软件中触头参数的测量方法
2.3 计及电动斥力效应的断路器分断过程仿真
2.3.1 分断短路电流的试验研究
2.3.2 对动触头所受电动斥力的分析
2.3.3 计及电动斥力效应的断路器分断过程仿真分析
2.4 低压塑壳断路器机构优化设计
2.4.1 影响断路器分断速度的主要因素
2.4.2 以关键轴的位置作为设计变量的操作机构优化设计
2.5 旋转双断点塑壳断路器机构的动态仿真与优化
2.5.1 影响断路器分断速度的主要因素
2.5.2 分断弹簧的刚度对分断速度的影响
2.5.3 操作机构关键轴位置对分断速度的影响及其优化设计
2.5.4 杆件质量对分断速度的影响
2.6 框架断路器操作机构仿真分析
2.6.1 框架断路器操作机构
2.6.2 操作机构仿真模型的建立
2.6.3 ADAMS软件中仿真结果
2.7 提高框架断路器触头开断速度的分析与操作机构的优化设计
2.7.1 开断弹簧刚度系数对开断速度的影响
2.7.2 各个轴的位置对开断速度的影响
2.7.3 杆件的质量和质心对开断速度的影响
2.8 ADAMS软件的二次开发技术
2.8.1 用户界面开发
2.8.2 依靠接口程序的二次开发
参考文献
第3章 低压断路器操作机构的应力分析
3.1 ADAMs软件中柔性体分析的基本原理
3.2 建模与仿真分析过程
3.2.1 建模与仿真的两个部分
3.2.2 在ANSYS程序中生成模态中性文件的步骤
3.3 旋转双断点塑壳断路器机构的应力分析
3.3.1 下连杆的应力分析
3.3.2 上连杆的应力分析
3.3.3 跳扣的应力分析
3.4 框架断路器操作机构构件的应力仿真分析
3.4.1 主轴悬臂的应力分析
3.4.2 连杆1的应力分析
参考文献
第4章 电磁脱扣器保护特性计算
4.1 概述
4.2 拍合式电磁脱扣器保护特性的仿真
4.2.1 脱扣器静态特性计算
4.2.2 脱扣器保护特性计算
4.3 拍合式磁脱扣器保护特性分析
4.3.1 保护特性与反力弹簧特性的关系
4.3.2 保护特性与初始工作气隙的关系
4.4 螺管式磁脱扣器保护特性仿真与分析
4.4.1 螺管电磁铁从磁场仿真到等值磁路的建立
4.4.2 静态特性的磁路计算方法
4.4.3 动态特性的计算
4.5 不同结构的拍合式磁脱扣器保护特性分析
4.6 电磁脱扣器的优化设计
4.7 应用多体动力学方法计算磁脱扣器动特性
参考文献
第5章 低压断路器热分析与热脱扣器保护特性I
5.1 热分析的两种计算方法
5.2 热分析的有限元法和热网络法
5.2.1 用有限元法计算断路器的温度场
5.2.2 热网络法
5.3 热源的计算
5.3.1 触头接触电阻
5.3.2 接线端接触电阻
5.4 导热系数和散热系数的确定
5.4.1 导热系数
5.4.2 散热系数
5.5 连接导线的处理
5.6 基于三维有限元法的塑壳断路器热分析
5.7 热脱扣器保护特性的等效热路计算方法
5.7.1 热脱扣器等效热路的建立
5.7.2 热路参数的计算
5.7.3 断路器等效热路的求解与计算结果的实验对比
5.8 热网络有限差分法的应用
参考文献
第6章 低压断路器吹弧磁场与电场的仿真与分枥
6.1 概述
6.2 塑壳断路器触头区吹弧磁场的仿真分析
6.2.1 吹弧磁场的分析方法与步骤
6.2.2 四种不同结构的触头灭弧系统的吹弧磁场的分析
6.3 两种U形静触头导电回路的电动斥力与吹弧磁场对比分析
6.3.1 两种U形静触头导电回路
6.3.2 不同静导杆结构的电动斥力比较
6.3.3 不同静导杆结构的吹弧磁场比较
6.4 灭弧系统三维磁场分析的积分方程法
6.4.1 积分方程法的基本原理
6.4.2 断路器模型的磁场分析
6.4.3 积分方程法的实验验证
6.5 断路器中电场仿真与电极形状的优化
6.5.1 低压断路器的介质强度
6.5.2 电场计算的简化方法
6.5.3 塑壳断路器电极形状的优化设计
6.6 开断过程灭弧室中电场的计算与分析
6.6.1 燃弧期间与电流过零瞬间的电场分布
6.6.2 两种电场计算方法
6.6.3 电场计算结果
参考文献
第7章 电动斥力与气动斥力分析及其在塑壳断路器中的应用
7.1 概述
第8章 短时耐受电流的计算
第9章 灭弧室压强的仿真与分析
第10章 电弧动态数学模型与低压断路器开断过程的仿真
参考文献
……
序言 低压断路器是低压供配电系统主要的开关电器，随着电力事业的发展，人们对低压断路器不仅在数量上要求大增，对产品性能和可靠性方面更是提出了更高的要求。当前单台低压配电变压器容量增大，低压配电系统进入城市高层建筑，设备安装的空间要求越来越小，因而，开发高性能、小尺寸、智能化和节能型产品是当前低压断路器的发展方向。我国国民经济的飞跃发展给低压电器行业带来前所未有的机遇，要把握好这些机遇，就必须走自主创新的道路，开发具有自主知识产权的低压断路器新一代产品，以适应国内外市场竞争的需要。
长期以来，低压电器的开发主要依靠经验和估算，需要反复制作样机和试验才能确定设计方案，这种传统的方法使开发周期很长，样机制作和试验都要花费很高的成本，并且设计的方案达不到最佳的目标。计算机仿真技术的发展，一方面人们利用交互式图形技术可在计算机屏幕上建立一个三维的可视样机，并且通过精确的仿真技术使这个虚拟样机具有和实际样机同样的性能，人们还可以通过交互手段，改变样机的结构和参数，不但可使样机满足预定的技术条件，并且可实现优化设计。这种新技术就是虚拟样机技术，它可代替周期长、费钱又费力的传统研发方法。
在计算机上建立低压断路器三维虚拟样机，用可视化仿真技术模拟断路器的开断、保护、绝缘和热等特性，需要建立相应的数学模型和拟定求解方法。目前市场上尽管能提供各种场域的仿真软件，包括电磁场、流场、温度场和多体动力学等计算软件，但低压断路器的各种特性往往是多种物理场域的耦合，在创建了仿真的数学模型和计算方法后，还需要通过对商品软件做二次开发或自编程序来获得问题的求解。
文摘 插图：
第1章 低压电器的虚拟样机技术
1.1 什么叫虚拟样机技术
虚拟样机技术属于科学计算可视化（Visualization in Scientifie Computing）技术范畴，后者简称可视化仿真。20世纪80年代，美国科学基金会在华盛顿召开的一次会议上提出“将图形和图像技术应用于科学计算是一个全新的领域”，并把这种技术命名为科学计算可视化。它是涉及计算机图像学、图形处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域的一个崭新的技术领域。在工程设计方面，可视化仿真定义为对科学计算或仿真计算所获得的数据进行可视化加工或三维图形和动画显示，并可通过交互地改变参数来观察计算结果的全貌及其变化。由于可视化仿真对各门学科和工程技术发展有极其重要的意义和使用价值，因而该技术在它一开始出现时就得到人们的极大重视。
计算机用于数值计算已有50年的历史。长期以来，由于计算机软硬件技术水平的限制，数值计算只能以批处理方式进行，不能用图形交互方式处理，大量的输入和输出数据采用人工处理，不仅十分繁琐，所花费时间往往是计算时间的十几倍甚至几十倍，并且不能得到有关计算结果直观形象的整体概念，且可能丢失大量信息。例如，20世纪70～80年代的有限元分析软件，前后处理工作十分繁琐，进行一台大型变压器的电场分析，输入各零部件的三维几何尺寸等原始数据进行自动剖分，一般需要几天甚至几个星期的艰苦劳动。因而，改进科学计算输入数据的前处理和计算结果的后处理已经成为提高科学计算质量和效率的主要问题之一。
