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真空断路器弹簧操动机构的优化 被引量:1
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作者 于宁 曾建斌 +2 位作者 游一民 施政前 王永鑫 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期25-31,共7页
真空断路器触头弹簧压力增大会导致断路器无法可靠合闸,四连杆结构在一定程度上会影响机构的出力特性和机械效益,进而影响断路器合闸的可靠与稳定。文中分析了真空断路器的动作原理,建立弹簧操动机构的数学模型;对机构中的凸轮轮廓、传... 真空断路器触头弹簧压力增大会导致断路器无法可靠合闸,四连杆结构在一定程度上会影响机构的出力特性和机械效益,进而影响断路器合闸的可靠与稳定。文中分析了真空断路器的动作原理,建立弹簧操动机构的数学模型;对机构中的凸轮轮廓、传动拐臂的角度和尺寸、连板与合闸滚子的尺寸参数进行优化,建立弹簧操动机构的仿真模型。动力学仿真表明,优化后的触头弹簧压力增大了58%(从1 700 N提升到2 686 N),仍能保证断路器操动机构可靠合闸。试验结果显示,触头弹簧压力为2 500 N时断路器触头能够可靠吸合,平均合闸速度降至0.68 m/s,弹跳时间缩短了18.4%,整体优化后的方案满足设计要求并具有良好的可靠性与稳定性。 展开更多
关键词 真空断路器 弹簧操动机构 优化设计 ADAMS仿真 合闸行程曲线
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弹簧操动机构分闸扣板冲击疲劳寿命估算
2
作者 王镔 赵大勇 李谦 《电器与能效管理技术》 2024年第1期31-37,46,共8页
针对弹簧操动机构分闸扣板在工作过程中失效的问题,提出了一种适用于受强冲击载荷的疲劳寿命计算方法。运用RecurDyn对整体弹簧操动机构进行运动学分析,得到合闸速度、行程与弹簧力。基于运动学模型利用Lsdyna进行冲击动力学仿真,得到... 针对弹簧操动机构分闸扣板在工作过程中失效的问题,提出了一种适用于受强冲击载荷的疲劳寿命计算方法。运用RecurDyn对整体弹簧操动机构进行运动学分析,得到合闸速度、行程与弹簧力。基于运动学模型利用Lsdyna进行冲击动力学仿真,得到合闸过程中分闸扣板应力集中处的时间应力曲线。针对其失效特点,采用局部应力应变法加冲击损伤修正方法进行寿命估算,得到的结果为9216次,与实际测试次数10000次相比,误差为7.8%,符合工程要求。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 冲击疲劳寿命 局部应力应变法 冲击损伤修正
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弹簧操动机构储能弹簧应力松弛对断路器机械特性影响研究
3
作者 黄晓伟 马峰 +2 位作者 张强 邰雪峰 安宁 《今日制造与升级》 2024年第8期166-169,共4页
弹簧操动机构储能弹簧发生应力松弛时,会导致断路器动作时出力不足,严重时将造成断路器开断或关合失败。文中以一种新型大功率弹簧操动机构为研究对象,建立了储能弹簧应力松弛数学模型及实验系统,结合动力学仿真数据,获得了储能弹簧应... 弹簧操动机构储能弹簧发生应力松弛时,会导致断路器动作时出力不足,严重时将造成断路器开断或关合失败。文中以一种新型大功率弹簧操动机构为研究对象,建立了储能弹簧应力松弛数学模型及实验系统,结合动力学仿真数据,获得了储能弹簧应力松弛对断路器机械特性的影响规律。 展开更多
关键词 高压断路器 大功率弹簧操动机构 储能弹簧 应力松弛 机械特性
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五连杆弹簧操动机构的凸轮优化设计方法 被引量:1
4
作者 吴小钊 郑晓果 李燕燕 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期150-155,共6页
目前中国弹簧操动机构的凸轮优化设计都是针对四连杆机构,对五连杆机构的凸轮优化设计研究较少,目前五连杆机构的凸轮设计还是依靠经验,无法使输出力特性与负载特性合理匹配,导致五连杆机构存在合闸速度大、合闸不可靠的问题。文中根据... 目前中国弹簧操动机构的凸轮优化设计都是针对四连杆机构,对五连杆机构的凸轮优化设计研究较少,目前五连杆机构的凸轮设计还是依靠经验,无法使输出力特性与负载特性合理匹配,导致五连杆机构存在合闸速度大、合闸不可靠的问题。文中根据能量守恒定律提出了一种五连杆弹簧操动机构的凸轮优化设计方法。该方法根据合闸过程中不同位移点的阻力矩,通过设置凸轮轮廓线上对应点动力矩的裕度,使输出力特性根据负载特性的变化进行合理匹配,以获得理想的合闸速度,提高合闸可靠性。试验验证表明,该方法优化后的凸轮即使在合闸弹簧衰减20%能量后,依然能够合上,有效解决了五连杆弹簧操动机构依靠经验设计时合闸速度大、合闸不可靠的问题,并已在工程实际中得到广泛应用。 展开更多
关键词 五连杆弹簧操动机构 凸轮优化 负载合理匹配 高可靠性
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基于局部应力应变法的弹簧操动机构关键部件疲劳寿命分析
5
作者 丁庚鑫 朱晔 +2 位作者 吴建达 关天民 董华军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期8161-8170,共10页
针对操动机构关键部件在运行中受到强冲击载荷进而导致疲劳失效的问题,该文提出一种基于局部应力应变法计算冲击疲劳寿命的方法。根据机构特点应用显示动力学LS-DYNA对弹簧操动机构强冲击部位进行数值模拟计算,得到关键部件在强冲击载... 针对操动机构关键部件在运行中受到强冲击载荷进而导致疲劳失效的问题,该文提出一种基于局部应力应变法计算冲击疲劳寿命的方法。根据机构特点应用显示动力学LS-DYNA对弹簧操动机构强冲击部位进行数值模拟计算,得到关键部件在强冲击载荷下的应力应变;在此基础上,修正Manson-Coffin公式,结合弹簧操动机构运动特点,建立适合于弹簧操动机构的冲击疲劳寿命计算模型;最后,搭建实验平台验证关键部件冲击载荷计算方法的准确性。结果表明:磙子与合闸锁闩应力集中部分与实际测试过程中零部件的失效区域相同,合闸锁闩的实际所受应力与仿真结果变化趋势相近,相对误差为18.27%;修正后的局部应力应变法得到疲劳寿命为1862次,与实际寿命相差12.3%,满足工程需求。结果对于弹簧操动机构疲劳寿命的计算具有一定参考。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 冲击力学 局部应力应变法 疲劳寿命
原文传递
CT26弹簧操动机构辅助脱扣装置优化改造
6
作者 赵水汨 张熙昊 +2 位作者 张前进 葛瑞 张瑄 《电世界》 2023年第6期10-15,共6页
1工程概况,泗阳泵站位于泗阳县城主城区东南方向的中运河输水线上,是南水北调东线第四梯级、江苏省江水北调第四梯级、淮水北调第一梯级控制性工程。该站设计抽水流量165m^(3)/s,设计扬程6.3m,装设6台套3100ZLQ33-6.3型立式液压全调节... 1工程概况,泗阳泵站位于泗阳县城主城区东南方向的中运河输水线上,是南水北调东线第四梯级、江苏省江水北调第四梯级、淮水北调第一梯级控制性工程。该站设计抽水流量165m^(3)/s,设计扬程6.3m,装设6台套3100ZLQ33-6.3型立式液压全调节轴流泵,叶轮直径3.1m,叶轮中心高程6.75m,单机设计流量33m^(3)/s,配TL3000-48型10kV立式同步电动机,单机功率3MW,总装机容量18MW。由110kV户内变电所供电,主变110kV配电设备采用SF。气体绝缘金属封闭开关设备,进线断路器为ZF10-126/CB型SF_(6)断路器,其操动机构为CT26弹簧操动机构。 展开更多
关键词 气体绝缘金属封闭开关设备 弹簧操动机构 总装机容量 配电设备 脱扣装置 叶轮直径 单机功率 设计扬程
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VS1型手车式断路器弹簧操动机构常见故障及检修 被引量:1
7
作者 李慕子 易永利 《电气防爆》 2023年第1期26-29,35,共5页
弹簧操动机构作为手车式断路器的核心部分,其运行可靠性直接关系到电网安全运行。介绍了VS1型手车式断路器弹簧操动机构工作原理,分析机构储能故障、合闸故障、分闸故障等常见故障,提出较为实用的检修思路及方法。
关键词 手车式断路器 弹簧操动机构 故障分析 检修方法
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利用合闸复位时间差提高高压断路器弹簧操动机构合闸锁扣可靠性 被引量:14
8
作者 于冉冉 余砾 +4 位作者 王建华 耿英三 刘志远 卫世平 游肇贵 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期40-44,49,共6页
合闸锁扣机构是高压断路器弹簧操动机构保持合闸状态的重要组成部分。当今广泛用于126 kV断路器上的CT20弹簧操动机构在操作更大负载的断路器时可能偶尔出现合闸保持不住的现象。为了解决这个由于合闸锁扣机构造成的问题,笔者提出了复... 合闸锁扣机构是高压断路器弹簧操动机构保持合闸状态的重要组成部分。当今广泛用于126 kV断路器上的CT20弹簧操动机构在操作更大负载的断路器时可能偶尔出现合闸保持不住的现象。为了解决这个由于合闸锁扣机构造成的问题,笔者提出了复位时间差的概念,即合闸保持过程中合闸锁扣机构的大掣子和小掣子达到稳定状态的时间差。通过增大复位时间差可以提高合闸锁扣机构的可靠性,并分析了对合闸复位时间差有影响的参数。通过ADAMS软件仿真得到,增大合闸保持大掣子弹簧的预压力可以有效地增大复位时间差,增大小掣子弹簧的预压力以及减小小掣子弹簧的刚度,可以有效地减小弹跳对合闸复位可靠性的影响,从而降低出现合闸保持不住现象的概率。该研究结果可以为改进CT20弹簧操动机构的合闸锁扣机构提供参考。 展开更多
关键词 合闸锁扣机构 高压断路器 弹簧操动机构 复位时间差 合闸
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高压断路器弹簧操动机构的优化与仿真 被引量:27
9
作者 张应中 徐可新 +1 位作者 阎崇毅 罗晓芳 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期66-71,共6页
根据VS1型高压断路器弹簧操动机构的分闸运动原理,考虑超行程运动阶段,改进能量法,建立高压断路器弹簧操动机构的运动方程。为了控制分闸过程,以给定的分闸特性曲线为目标,以分闸弹簧、分闸拉杆和连杆长度为优化参数,对分闸性能进行优... 根据VS1型高压断路器弹簧操动机构的分闸运动原理,考虑超行程运动阶段,改进能量法,建立高压断路器弹簧操动机构的运动方程。为了控制分闸过程,以给定的分闸特性曲线为目标,以分闸弹簧、分闸拉杆和连杆长度为优化参数,对分闸性能进行优化。然后使用ADAMS建立弹簧操动机构的动力学模型,对优化前后的机构性能进行对比。仿真结果表明,改进后的能量法能够准确分析整个分闸过程,优化方法能够从整体上改进弹簧操动机构的运动特性。 展开更多
关键词 高压断路器 弹簧操动机构 优化 仿真
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考虑间隙的弹塑性断路器弹簧操动机构动力学特性研究 被引量:9
10
作者 孟凡刚 巫世晶 +3 位作者 贾俊峰 张增磊 肖杨 李星 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期75-82,共8页
基于碰撞理论及Johnson-Cook模型,建立了含间隙某型高压断路器弹簧操动机构有限元弹塑性动力学模型,研究了机械系统中分、合闸过程大功率脉冲诱发的复杂宽带非线性动力学特性,探讨了销轴及轴套挤压变形及失效破坏的产生机理,同时采用动... 基于碰撞理论及Johnson-Cook模型,建立了含间隙某型高压断路器弹簧操动机构有限元弹塑性动力学模型,研究了机械系统中分、合闸过程大功率脉冲诱发的复杂宽带非线性动力学特性,探讨了销轴及轴套挤压变形及失效破坏的产生机理,同时采用动力显示积分法、通过试验测试及能量平衡理论验证了模型的准确性。研究表明:间隙会导致销轴和轴套发生接触碰撞,弹塑性会导致碰撞过程中弹簧操动机构的构件发生挤压变形,运动副间隙和构件弹塑性共同分配操动机构输入能量,需综合考虑才能得到较真实的机构动力学响应;适当增加间隙会将弹簧操动机构瞬间的部分驱动能量转换成铰接处接触碰撞的能量,由此降低了构件的弹性变形,缓冲了机构冲击振动。该结果可为机械操动机构研究提供参考。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 有限元 间隙 冲击
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基于稳健优化的真空断路器弹簧操动机构分闸弹簧设计 被引量:6
11
作者 孙波 陈刚 +1 位作者 刘晓明 王尔智 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第18期2214-2218,共5页
将稳健设计思想和优化设计思想相结合,将加工误差等因素引起的影响考虑在设计变量的容差之中,寻求弹簧刚度系数误差最小化,且以弹簧结构参数在其容差内变化时弹簧刚度系数的最大波动量的最小化为优化目标,建立了具有多目标、两级优化的... 将稳健设计思想和优化设计思想相结合,将加工误差等因素引起的影响考虑在设计变量的容差之中,寻求弹簧刚度系数误差最小化,且以弹簧结构参数在其容差内变化时弹簧刚度系数的最大波动量的最小化为优化目标,建立了具有多目标、两级优化的分闸弹簧稳健优化设计数学模型。提出了系列求解该数学模型的优化策略。将稳健优化设计数学模型应用于10kV、12.5kA真空断路器弹簧操动机构中的分闸弹簧的设计,有效改善了分闸弹簧的力特性及真空断路器的分合闸速度特性。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 分闸弹簧 刚度系数 稳健性 优化
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真空断路器弹簧操动机构中凸轮机构的优化设计 被引量:14
12
作者 闫静 马志瀛 金黎 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期420-423,共4页
对与真空断路器相配的弹簧操动机构而言,其输出力特性和开关负载特性的合理匹配取决于凸轮机构的合理设计。按全程输出力大于阻力的原则,采用分段多项式方法确定了凸轮轮廓线。凸轮机构的理论计算与试验结果比较吻合,表明该方法能够有... 对与真空断路器相配的弹簧操动机构而言,其输出力特性和开关负载特性的合理匹配取决于凸轮机构的合理设计。按全程输出力大于阻力的原则,采用分段多项式方法确定了凸轮轮廓线。凸轮机构的理论计算与试验结果比较吻合,表明该方法能够有效地实现凸轮机构的优化设计,在满足操动机构运动特性的前提下,可降低弹簧刚度和输出力。 展开更多
关键词 真空断路器 弹簧操动机构 凸轮机构
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断路器弹簧操动机构参数化建模与优化 被引量:11
13
作者 任效龙 高宏力 +1 位作者 田怀文 何翔 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第2期142-145,共4页
基于断路器弹簧操动机构的运动原理,利用三维软件Solid Works和多体动力学仿真软件ADAMS建立了操动机构的虚拟样机模型。通过现场试验测试了断路器弹簧操动机构的机械特性,试验结果表明,模型仿真的输出特性跟试验结果具有良好的吻合趋势... 基于断路器弹簧操动机构的运动原理,利用三维软件Solid Works和多体动力学仿真软件ADAMS建立了操动机构的虚拟样机模型。通过现场试验测试了断路器弹簧操动机构的机械特性,试验结果表明,模型仿真的输出特性跟试验结果具有良好的吻合趋势,验证了模型的正确性。基于虚拟样机模型的基础上,建立了操动机构的参数化模型,并以动触头的分闸速度为指标,对两个拐臂以及绝缘拉杆进行优化。参数化仿真及实验结果表明,优化后的分闸速度达到了断路器分闸的操作要求。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 优化 仿真 参数化建模 ADAMS
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真空断路器弹簧操动机构中分闸弹簧的多目标综合优化 被引量:10
14
作者 陈刚 孙波 王尔智 《高压电器》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期448-450,459,共4页
针对弹簧设计中簧丝直径、弹簧中径、工作圈数等结构参数均为标准值或是离散变量,且不可避免地存在加工误差等因素使弹簧实际尺寸偏离设计值,导致弹簧力特性改变等实际问题,提出了以弹簧刚度误差最小、在弹簧尺寸变化时弹簧刚度的可能... 针对弹簧设计中簧丝直径、弹簧中径、工作圈数等结构参数均为标准值或是离散变量,且不可避免地存在加工误差等因素使弹簧实际尺寸偏离设计值,导致弹簧力特性改变等实际问题,提出了以弹簧刚度误差最小、在弹簧尺寸变化时弹簧刚度的可能最大变化量最小,并使弹簧的质量最轻的多目标综合优化方案。通过定义功效系数来协调各子目标之间的关系而使多目标综合优化降为单目标优化。结合分闸弹簧的结构特点及技术指标,采用混合离散优化等技术手段进行求解,获得了满足工程实际要求的分闸弹簧的最佳结构参数,使分闸弹簧的力特性得到了改善。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 分闸弹簧 多目标综合优化 离散规划
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真空断路器弹簧操动机构中连杆机构的容差优化 被引量:11
15
作者 陈刚 孙波 王尔智 《高压电器》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期241-243,247,共4页
在对弹簧操动机构运动学、动力学分析的基础上,以真空断路器的分断、合闸速度特性等技术指标为约束条件,以弹簧操动机构的杆件尺寸及其容差为变量,以相对容差大、成本低为目标,将离散随机方向搜索与复合型算法相结合对系统实施了容差优... 在对弹簧操动机构运动学、动力学分析的基础上,以真空断路器的分断、合闸速度特性等技术指标为约束条件,以弹簧操动机构的杆件尺寸及其容差为变量,以相对容差大、成本低为目标,将离散随机方向搜索与复合型算法相结合对系统实施了容差优化。同时给出了能够满足弹簧操动机构分、合闸特性的杆件尺寸及最大容差,为真空断路器弹簧操动机构的设计提供一种新的优化设计方法。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 容差 优化设计
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基于多体动力学的弹簧操动机构的动态特性研究 被引量:6
16
作者 黄亚宇 王立华 董明智 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2007年第2期32-36,42,共6页
利用多刚体系统动力学理论建立弹簧操动机构的动力学模型,研究弹簧操动机构在合闸过程中的动态特性,提示其运动学和动力学规律,然后基于ADAMS建立了该弹簧操动机构的虚拟样机,实现对该机构动态仿真分析,并对其动态特性进行分析研究。通... 利用多刚体系统动力学理论建立弹簧操动机构的动力学模型,研究弹簧操动机构在合闸过程中的动态特性,提示其运动学和动力学规律,然后基于ADAMS建立了该弹簧操动机构的虚拟样机,实现对该机构动态仿真分析,并对其动态特性进行分析研究。通过对弹簧操动机构的数值计算和动态仿真分析研究及两种方法分析结果的相互验证,为弹簧操动机构的动态优化设计和可靠性设计提供了理论基础。 展开更多
关键词 多体力学 弹簧操动机构 态特性 仿真
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真空断路器弹簧操动机构优化理论分析 被引量:8
17
作者 苑舜 王季梅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第4期30-34,共5页
本文论述了真空断路器所使用的弹簧操动机构的优化方法,提出对每种断路器皆需要一种动力与之相配合的操动机构,且在110kV真空断路器负载特性给定条件下对传动杆件进行了优化设计分析。
关键词 真空断路器 弹簧操动机构 优化设计 断路器
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真空断路器弹簧操动机构的稳健优化设计 被引量:2
18
作者 陈刚 孙波 +1 位作者 刘晓明 王尔智 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1073-1079,共7页
在分析10kV/12.5kA真空断路器弹簧操动机构基础上,建立了分合闸速度的计算模型。在此断路器的数学模型基础上,将稳健设计思想和优化设计思想相结合,将弹簧操动机构中各杆件的长度和分合闸弹簧的刚度系数作为设计变量,将加工误差、装配... 在分析10kV/12.5kA真空断路器弹簧操动机构基础上,建立了分合闸速度的计算模型。在此断路器的数学模型基础上,将稳健设计思想和优化设计思想相结合,将弹簧操动机构中各杆件的长度和分合闸弹簧的刚度系数作为设计变量,将加工误差、装配误差、老化、疲劳等因素引起的影响考虑在设计变量的容差之中,以真空断路器的分合闸速度的方差最小化,且当设计变量在其容差内变化时分合闸速度的最大波动量最小化为优化目标,建立了具有多目标、两级优化的弹簧操动机构稳健优化设计数学模型。提出了一系列求解该数学模型的优化策略,运用经典的测试函数验证了所提出算法的可行性和收敛性。对此弹簧操动机构进行稳健优化,改善了真空断路器的分合闸速度特性。给出的数值算例显示了方法的有效性。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 稳健 优化 刚度系数 测试函数
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FZW型真空断路器的弹簧操动机构故障分析 被引量:3
19
作者 刘雪扬 张文斌 尹志宏 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期115-118,123,共5页
提出一种真空断路器弹簧操动机构故障的分析方法。针对FZW型真空断路器的弹簧操动机构,用Solidworks实体造型软件建立了弹簧操动机构的三维实体模型。阐述了弹簧刚度系数和阻尼的确定方法,并确定了机构中的弹簧及其他构件的参数。最后... 提出一种真空断路器弹簧操动机构故障的分析方法。针对FZW型真空断路器的弹簧操动机构,用Solidworks实体造型软件建立了弹簧操动机构的三维实体模型。阐述了弹簧刚度系数和阻尼的确定方法,并确定了机构中的弹簧及其他构件的参数。最后对弹簧操动机构进行运动学仿真,从各主要构件的运动情况和受力情况中分析了弹簧操动机构可能出现的故障以及防范措施。结果表明,构建弹簧操动机构的实体模型进行运动仿真分析,可以为真空断路器的故障分析提供依据。 展开更多
关键词 真空断路器 弹簧操动机构 故障分析
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大功率弹簧操动机构设计开发与应用 被引量:2
20
作者 杨志轶 潘艳明 蒋舒 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期48-53,共6页
弹簧操动机构具有结构简单、免维护、高可靠性等优点,在高压断路器中得到广泛应用,然而由于技术水平有限,现有的弹簧操动机构不能满足550 kV及以上高压断路器的要求。笔者提出了基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,完成了一款储... 弹簧操动机构具有结构简单、免维护、高可靠性等优点,在高压断路器中得到广泛应用,然而由于技术水平有限,现有的弹簧操动机构不能满足550 kV及以上高压断路器的要求。笔者提出了基于功能设计与虚拟样机仿真的现代设计方法,完成了一款储能时间小于15 s、合闸(含分闸)操作功为6 600 J、分闸操作功为5 200 J的弹簧操动机构的设计开发,并成功应用在550 kV SF_6断路器上。试验结果表明,开发的弹簧操动机构完全可满足550 kV SF_6断路器开断与关合的设计要求。 展开更多
关键词 弹簧操动机构 SF6断路器 功能设计 虚拟样机仿真 机构设计
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