热场影响下新能源用接触器弹跳特点的研究

开拓和利用再生能源对减少环境污染、实现能源的可持续利用具有主要意义。

然而利用这些可再生能源须要用到不同的电器设备，个中打仗器常被用于掌握电力负载。
因此，深入开展打仗器的性能剖析对提高能源利用率、办理能源压力具有主要的浸染。

有学者指出，多物理场耦合打算和弹跳特性研究是衡量电器性能的主要方法。
打仗器利用多匝线圈，且永劫光事情会导致构造温升发生变革，进而影响打仗器的事情状态和打仗特性。
永劫光事情的大功率打仗器构造温升变革明显，因忽略温度而产生的打算偏差较大。

传统的打仗器弹跳特性剖析或温度场剖析，集中于电磁-运动、电磁-热场耦合研究，并没有将繁芜的动作过程与其电场、磁场、热场进行耦合并综合剖析。
因此，建立考虑热场影响的打仗器机-电-磁-热多物理场耦合模型对完善弹跳模型、深入开展多物理场耦合打算及弹跳机理研究具有主要意义。

图2 打仗器构造剖面

为研究热场影响下打仗器的弹跳特性，须要对打仗器进行热场、电磁场和机器力学浸染剖析。
刘颖异等认为，触头及铁心的振动弹跳直接影响打仗器的寿命，为此采取虚拟样机技能研究了智能打仗器的闭合过程，但建立的振动弹跳模型没有考虑打仗器温度变革对其动作特性的影响。

有学者借助动力学软件建立了电器的仿真模型。
个中，李兴文等用耦合电路、电磁和机器运动方程研究了不同合闸相角下的触头碰撞征象。
有学者建立了互换打仗器的全仿真模型，剖析了衔铁和动触头的弹跳情形。
为提高打算效率，Lambrecht等采取传输线法加速继电器电磁打仗弹跳打算。
Hotta等通过实验研究了打仗弹跳如电弧引起的打仗焊接机理。
但以上研究均没有考虑构造发热对电器动态特性的影响。
Liu等基于ANSYS仿照了额定电流下的打仗器温度场分布情形。
后来，林抒毅等剖析了匝数、材料厚度等参数对电磁阀温度分布的影响。

以上文献对建立热场影响下的打仗器弹跳模型，实现打仗器机-电-磁-热多物理场的耦合打算和弹跳特性研究具有很好的借鉴意义。

哈尔滨工业大学电器与电子可靠性研究所的研究职员，首先建立了某型号新能源用大功率打仗器的热场模型、电磁特性模型及振动碰撞力学模型。
之后依据打仗器电-磁、机-电-磁、电-磁-热场间的耦合关系实现了三个模型的机-电-磁-热场间的耦合打算。
接着，利用触头弹跳丈量装置验证了文中多物理场模型打算结果的精确性。
末了，研究了温度、永劫光反复短时事情、可动部件质量成分对打仗器弹跳特性的影响规律，得到如下结论：

图6 机-电-磁-热耦合打算模块

1）热场浸染下打仗器弹跳模型适用于考虑热场影响的打仗器动态特性打算及弹跳特性剖析，打算结果与实验吻合良好，偏差能掌握在8%以内。
2）打仗器的机-电-磁-热多物理场耦合打算方法能够实时通报热场模型、电磁模型及振动碰撞模型的耦合参数。
3）掌握打仗器可动部件质量可抑制衔铁和动触头的弹跳情形，而且合理地掌握衔铁尺寸对抑制打仗器弹跳情形具有更好的效果。
4）打仗器的衔铁和动触头弹跳幅值与温度呈线性关系，且两者的闭合速率均随温度增加而减小。
合理掌握温度，能有效抑制打仗器弹跳情形。

研究结论对实现新能源用打仗器的多物理场剖析和弹跳特性研究具有主要的参考代价，且研究思路和耦合打算方法可以运用于其他同类电器和干系设备的改进设计中。

以上研究成果已揭橥在2019年第22期《电工技能学报》，论文标题为“热场影响下新能源用打仗器弹跳特性研究”，作者为杨文英、刘兰喷鼻香、翟国富。