ZNⅡ-10型電容器投切真空開關彈簧操動機構的優(yōu)化設計.pdf

1、ZNⅡ-10型電容器投切真空開關是專門為投切電容器組而設計的產(chǎn)品,其工作原理是通過彈簧操動機構控制真空滅弧室的導通與關斷來投切電容器組,從而對10kV電網(wǎng)的無功功率進行動態(tài)補償,滿足電網(wǎng)功率因數(shù)要求。ZNⅡ-10型電容器投切真空開關屬于交流高壓開關的范疇,設計過程中參考交流高壓斷路器的技術標準,但是由于其投切容性負載的特性、投切次數(shù)十分頻繁等惡劣工作環(huán)境,在一些主要技術參數(shù)的選擇上和開關結構又上又有它自己的特點。ZNⅡ-10型電容器投切

2、真空開關的開發(fā)設計過程主要根據(jù)經(jīng)驗通過類比、修正等方法,僅考慮平均合閘速度和平均分閘速度,對于整個運動過程沒有進行深入研究,并且其合閘彈跳時間為4ms超過國家標準2ms的要求,因此原產(chǎn)品的性能還有很大的提高空間。本論文從速度特性出發(fā),對ZNⅡ-10型電容器投切真空開關彈簧操動機構進行優(yōu)化設計,一方面可以提高現(xiàn)有開關的性能,另一方面為將來開關改型尋求一條可借鑒的優(yōu)化設計方法。
　　首先,應用UGNX6軟件對現(xiàn)有產(chǎn)品的速度特性進行仿真

3、分析,檢驗現(xiàn)有產(chǎn)品的速度特性。ZNⅡ-10型電容器投切真空開關彈簧操動機構從未進行過速度特性分析,經(jīng)綜合考慮,應用UG軟件進行速度分析是十分必要的。通過UG的仿真發(fā)現(xiàn)原產(chǎn)品的速度特性不合理,剛合速度及剛分速度數(shù)值偏大,并且在合閘及分閘過程中絕緣拉桿和凸輪輪廓間存在彈跳騰跳現(xiàn)象。
　　然后,對開關機械參數(shù)進行分析,如合閘速度、剛合速度、分閘速度、剛分速度、合閘彈跳時間、分閘彈振、自閉力等,根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值對設計參數(shù)做初始選定。然后,分別

4、對開關分閘過程和合閘合閘過程的運動進行數(shù)學建模,分析各零件參數(shù)和開關速度特性的關系。綜合考慮上述分析,以實際合閘速度曲線和理想合閘速度曲線間的重合度作為優(yōu)化函數(shù),根據(jù)開關機械參數(shù)要求選定合理的零件參數(shù)的取值范圍,應用MATLAB軟件的優(yōu)化工具箱根據(jù)優(yōu)化函數(shù)和選取的零件參數(shù)范圍進行優(yōu)化設計。最終得到與理想合閘速度曲線相近的實際合閘速度特性,同時各零件相關尺寸、參數(shù)、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量也得以確認。
　　最后,應用UG和MATLAB對ZNⅡ