CN112883613B - 直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法 - Google Patents
直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112883613B CN112883613B CN202110183421.2A CN202110183421A CN112883613B CN 112883613 B CN112883613 B CN 112883613B CN 202110183421 A CN202110183421 A CN 202110183421A CN 112883613 B CN112883613 B CN 112883613B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- attraction
- impact energy
- design
- contactor
- simulation model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,所述方法在接触器吸反力设计前期阶段给出了冲击能量下限,即实现无弹跳设计的最小吸反力差值,使得设计过程在给定吸力曲线的情况下可以迅速匹配反力曲线,大大减少了设计中后期阶段的计算量。相比于传统吸反力曲线反复计算配合达到设计目标的方法,有效提升了设计效率。使得接触器吸反力设计前期阶段给出了准确的接触器回跳下限阈值,吸反力匹配效果突出,减少了设计方案可能出现的吸合电压大或释放电压小问题,实现了更好的设计效果。直接针对回跳问题,在设计阶段即专注于寿命问题解决的核心,冲击能量下限设计方法直击问题关键点,针对性更强。
Description
技术领域
本发明属于接触器技术领域,涉及一种用于直动式电磁接触器冲击能量下限的设计方法。
背景技术
直动式电磁接触器在工业控制***中有着广泛的应用,为了保证控制电路的长期、可靠运行,抑制或减少直动式电磁接触器回跳十分重要。传统抑制或减少回跳的仿真方法,是在接触器吸反力设计初期,通过吸反力曲线反复计算配合达到抑制或减少接触器回跳的目的,这种方法需要反反复复的调整仿真模型,耗时较长,设计阈值不明确;而传统抑制或减少回跳的装配方法,是调整接触器样机的吸反力匹,这种方法要求设计人员对接触器本体有足够的了解,同时又具有装配经验,调整人员的要求高,设计成本高;两种传统方法的不足之处在于:由于匹配设计过程中设计阈值不明确,设计结果中会出现理论匹配而实际吸合电压大等问题,且存在相对设计周期较长、计算资源成本较高的问题。
发明内容
为了提高设计效率,减少设计成本,本发明提供了一种直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,预先得到吸合冲击能量和回跳时间、回跳次数的关系,计算接触器回跳为零时的冲击能量下限值。本发明在接触器吸反力设计前期阶段,给出了冲击能量下限,即实现无弹跳设计的最小吸反力差值,减少了因吸反力匹配不佳造成的吸合电压大或释放电压小的问题,从而提升设计效率、降低设计成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,包括如下步骤:
步骤S1:实测直动式接触器所有零件全部尺寸,并绘制CAD模型;
步骤S2:根据实测绘制的CAD模型,转换成静态电磁有限元仿真模型,得到电磁吸力仿真结果;
步骤S3:直动式接触器测绘零件装配的电磁***,测试额定电压、吸合电压、释放电压下三条电磁吸力曲线;
步骤S4:利用测试的电磁吸力曲线,修正静态电磁有限元仿真模型,确保仿真结果的正确性,得到可用来准确计算电磁吸力的静态有限元仿真模型;
步骤S5:利用多体动力学仿真软件,建立反力***的多体动力学仿真模型;
步骤S6:利用实测的复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度,修正反力***的多体动力学仿真模型,得到可准确计算回跳时间、回跳次数的修正后的多体动力学仿真模型;
步骤S7:根据步骤S4中得到的静态有限元仿真模型,仿真计算电磁吸力曲线(即图1中A处),根据步骤S6中得到的多体动力学仿真模型(即图1中B处),仿真计算反力曲线,进行吸反力配合,计算吸合冲击能量,所述吸合冲击能量为吸合电压曲线与反力曲线,从衔铁动作开始,到触头吸合位置合围的面积;
步骤S8:根据步骤S4中得到的静态有限元仿真模型,修改静态有限元仿真模型,得到多种电磁吸力曲线,根据步骤S6中得到的多体动力学仿真模型,修改复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度,得到多种反力曲线,吸反力配合,得到不同的冲击能量,对多体动力学仿真模型给定不同的吸合冲击能量,仿真得到吸合冲击能量与回跳时间、回跳次数的关系;
步骤S9:分析吸合冲击能量和回跳时间、回跳次数的关系,得到回跳为零时冲击能量的下限值。
相比于现有技术,本发明具有如下优点:
1、在接触器吸反力设计前期阶段给出了冲击能量下限,即实现无弹跳设计的最小吸反力差值,使得设计过程在给定吸力曲线的情况下可以迅速匹配反力曲线,大大减少了设计中后期阶段的计算量。相比于传统吸反力曲线反复计算配合达到设计目标的方法,有效提升了设计效率。
2、使得接触器吸反力设计前期阶段给出了准确的接触器回跳下限阈值,吸反力匹配效果突出,减少了设计方案可能出现的吸合电压大或释放电压小问题,实现了更好的设计效果。
3、直接针对回跳问题,在设计阶段即专注于寿命问题解决的核心,与传统的单纯增加吸力、降低反力等吸反力曲线配合方法相比,冲击能量下限设计方法直击问题关键点,针对性更强。
附图说明
图1为直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计流程图;
图2为同类型直动式电磁接触器示意立体图;
图3为直动式接触器吸合冲击能量;
图4为直动式接触器吸合冲击能量与回跳时间、回跳次数关系图;
图5为测试直动式接触器所有零件全部尺寸数据;
图6为测试数据建立CAD模型转换成的静态有限元仿真模型;
图7为静态有限元仿真得到电磁吸力仿真结果;
图8为直动式接触器电磁***额定电压、吸合电压、释放电压下三条电磁吸力曲线;
图9为建立多提体动力学仿真模型;
图10为仿真与实测反力对比曲线;
图11为吸反力曲线配合计算吸合冲击能量曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,如图1所示,所述方法包括如下步骤:
步骤S1:实测直动式接触器所有零件全部尺寸,每个尺寸测试三次,取平均值,并绘制CAD模型,其中:如图2所示,直动式接触器运动方式为上下运动,具有衔铁行程、触点开距、触点超程,反力***由复原弹簧、超程弹簧、辅助触点组成;
步骤S2:根据实测绘制的CAD模型,转换成静态有限元仿真模型,得到电磁吸力仿真结果;
步骤S3:直动式接触器测绘零件装配的电磁***,测试额定电压、吸合电压、释放电压下三条电磁吸力曲线,每条曲线测试三次,取平均值;
步骤S4:利用静态有限元仿真结果与测试的电磁吸力曲线对比,修正静态有限元仿真模型,确保仿真结果的正确性,得到可准确计算电磁吸力的仿真模型;
步骤S5:测试直动式接触器复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度;
步骤S6:利用多体动力学仿真软件,建立反力***的多体动力学仿真模型;
步骤S7:利用实测的复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度修正反力***的多体动力学仿真模型,验证反力***的多体动力学仿真模型的正确性,得到可准确计算回跳时间、回跳次数的修正后的多体动力学仿真模型;
步骤S8:利用给定的吸反力曲线计算吸合冲击能量,所述吸合冲击能量即吸合电压曲线与反力曲线,从衔铁动作开始,到触头吸合位置合围面积,具体如图3所示;
步骤S9:利用修正后的多体动力学仿真模型,按吸合冲击能量百分比计算给定不同的吸合冲击能量,输入仿真得到的不同的冲击能量与回跳时间、回跳次数的关系;
步骤S10:分析冲击能量和回跳时间、回跳次数的关系曲线,如图4所示,进而得到回跳为零时的冲击能量,该能量值即为冲击能量下限值。
实施例:
以某型号直动式电磁接触器为例,按照如下步骤进行直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计:
第一,实测直动式接触器所有零件全部尺寸,每个尺寸测试三次,取平均值,测试数据如图5所示,绘制CAD模型,根据实测绘制的CAD模型,转换成静态有限元仿真模型,如图6所示,得到电磁吸力仿真结果如图7;
第二,测试直动式接触器测绘零件装配的电磁***额定电压、吸合电压、释放电压下三条电磁吸力曲线,如图8所示,利用静态有限元仿真结果与测试的电磁吸力曲线对比,修正静态有限元仿真模型,确保仿真结果的正确性,得到可准确计算电磁吸力的仿真模型;
第三,建立多提体动力学仿真模型,如图9所示,仿真得到反力仿真结果,测试直动式接触器复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度,如图10所示,利用实测的复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度修正反力***的多体动力学仿真模型,得到可准确计算回跳时间、回跳次数的修正后的多体动力学仿真模型;
第四,利用给定的吸反力曲线计算吸合冲击能量,所述吸合冲击能量,即吸合电压曲线与反力曲线,从衔铁动作开始,到触头吸合位置合围面积的积分,如图11所示,图中阴影区域面积的积分,计算吸合能量数值为77.5N·mm时,回跳为0,即吸合能量下限值。
Claims (3)
1.一种直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:
步骤S1:实测直动式接触器所有零件全部尺寸,并绘制CAD模型;
步骤S2:根据实测绘制的CAD模型,转换成静态电磁有限元仿真模型,得到电磁吸力仿真结果;
步骤S3:直动式接触器测绘零件装配的电磁***,测试额定电压、吸合电压、释放电压下三条电磁吸力曲线;
步骤S4:利用测试的电磁吸力曲线,修正静态电磁有限元仿真模型,确保仿真结果的正确性,得到可用来准确计算电磁吸力的静态有限元仿真模型;
步骤S5:利用多体动力学仿真软件,建立反力***的多体动力学仿真模型;
步骤S6:利用实测的复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度,修正反力***的多体动力学仿真模型,得到可准确计算回跳时间、回跳次数的修正后的多体动力学仿真模型;
步骤S7:根据步骤S4中得到的静态有限元仿真模型,仿真计算电磁吸力曲线,根据步骤S6中得到的多体动力学仿真模型,仿真计算反力曲线,进行吸反力配合,计算吸合冲击能量,所述吸合冲击能量为吸合电压曲线与反力曲线,从衔铁动作开始,到触头吸合位置合围的面积;
步骤S8:根据步骤S4中得到的静态有限元仿真模型,修改静态有限元仿真模型,得到多种电磁吸力曲线,根据步骤S6中得到的多体动力学仿真模型,修改复原弹簧刚度、超程弹簧刚度及辅助触点刚度,得到多种反力曲线,吸反力配合,得到不同的冲击能量,对多体动力学仿真模型给定不同的吸合冲击能量,仿真得到吸合冲击能量与回跳时间、回跳次数的关系;
步骤S9:分析吸合冲击能量和回跳时间、回跳次数的关系,得到回跳为零时冲击能量的下限值。
2.根据权利要求1所述的直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,其特征在于所述直动式接触器运动方式为上下运动,具有衔铁行程、触点开距、触点超程。
3.根据权利要求1所述的直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法,其特征在于所述反力***由复原弹簧、超程弹簧、辅助触点组成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110183421.2A CN112883613B (zh) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | 直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110183421.2A CN112883613B (zh) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | 直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112883613A CN112883613A (zh) | 2021-06-01 |
CN112883613B true CN112883613B (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=76056425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110183421.2A Active CN112883613B (zh) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | 直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112883613B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113449455B (zh) * | 2021-07-21 | 2022-05-03 | 哈尔滨工业大学 | 削薄衔铁的切削阈值确定方法 |
CN113777924B (zh) * | 2021-09-10 | 2023-07-07 | 福州大学 | 一种接触器的直接吸力闭环控制方法及*** |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005063940A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-03-10 | Omron Corp | 電磁石駆動装置および電磁リレー |
CN1996532A (zh) * | 2006-12-05 | 2007-07-11 | 上海电器科学研究所(集团)有限公司 | 用于电路转换的触头单元 |
CN103985606A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 一种消除合闸弹跳的触头结构及方法 |
CN204809158U (zh) * | 2015-06-12 | 2015-11-25 | 西安开天铁路电气股份有限公司 | 一种桥式双断点直流电磁接触器 |
CN105810506A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-07-27 | 福州大学 | 低压电磁开关能量循环控制*** |
CN108231441A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-06-29 | 西安开天铁路电气股份有限公司 | 一种触头结构 |
-
2021
- 2021-02-08 CN CN202110183421.2A patent/CN112883613B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005063940A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-03-10 | Omron Corp | 電磁石駆動装置および電磁リレー |
CN1996532A (zh) * | 2006-12-05 | 2007-07-11 | 上海电器科学研究所(集团)有限公司 | 用于电路转换的触头单元 |
CN103985606A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 一种消除合闸弹跳的触头结构及方法 |
CN204809158U (zh) * | 2015-06-12 | 2015-11-25 | 西安开天铁路电气股份有限公司 | 一种桥式双断点直流电磁接触器 |
CN105810506A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-07-27 | 福州大学 | 低压电磁开关能量循环控制*** |
CN108231441A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-06-29 | 西安开天铁路电气股份有限公司 | 一种触头结构 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
A Sensorless Method for Controlling the Closure of a Contactor;Antonio Garcia Espinosa 等;《IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS》;20071031;第43卷(第10期);3896-3903 * |
AC Contactor Electromagnetic Mechanism Dynamic Simulation Study;Guo Rong-yan 等;《The Open Electrical & Electronic Engineering Journal》;20141231;第8卷;419-427 * |
双线圈智能同步接触器控制***与控制方法研究;陈迪忠;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20160615(第(2016)06期);C042-276 * |
额定限制短路电流试验后接触器的故障分析;贾峰 等;《电器与能效管理技术》;20191130(第11期);32-35 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112883613A (zh) | 2021-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112883613B (zh) | 直动式电磁接触器动触头冲击能量下限设计方法 | |
CN106934157B (zh) | 基于支持向量机和多体动力学仿真的高压断路器识别方法 | |
CN107862127B (zh) | 一种基于分段线性动力学方程的接触器动态特性计算方法 | |
CN102081686B (zh) | Mos晶体管工艺角spice模型的建模方法 | |
Wada et al. | Dynamic analysis and simulation of electromagnetic contactors with AC solenoids | |
CN103105571B (zh) | 一种基于仿真的绝缘栅双极型晶体管的电流特性测定方法 | |
CN108416169B (zh) | 一种接触器触头***带载多物理场耦合仿真优化设计*** | |
CN111006845B (zh) | 一种大缩比栅格舵高速风洞试验模拟方法 | |
CN107885930A (zh) | 继电器弹性金属材料加速贮存退化失效机理变化判别方法 | |
CN109800456A (zh) | 一种基于Ogden本构模型的排气***包络面分析方法 | |
CN111475925B (zh) | 一种电力设备的状态评估方法、装置及存储介质 | |
CN110929437A (zh) | 基于响应面的动铁式比例电磁铁恒力预测方法 | |
CN114936428A (zh) | 一种基于adams的转向机构多体动力学建模及参数确认方法 | |
CN106405388B (zh) | 一种数字芯片功能测试方法及*** | |
CN108090288B (zh) | 一种通过机器学习获取时序参数的方法 | |
Ji et al. | Analysis and improvement of linkage transfer position for the operating mechanism of MCCB | |
CN111650496B (zh) | 统计延时分析方法与*** | |
CN108846171A (zh) | 仿真mosfet温度电学特性的子电路模型的建立方法 | |
CN103235866B (zh) | 基于蒙特卡洛模拟的接触器吸合电压合格率预测方法 | |
CN103294853B (zh) | 基于蒙特卡洛模拟的接触器吸合时间合格率预测方法 | |
CN112380693B (zh) | 基于电流曲线获得电磁接触器电磁吸力的方法及*** | |
CN103246777B (zh) | 基于蒙特卡洛模拟的接触器动触头超程时间合格率预测方法 | |
CN110083987B (zh) | 智能电能表内置负荷开关静态反力分析方法、***及介质 | |
Stratigopoulos et al. | A general method to evaluate RF BIST techniques based on non-parametric density estimation | |
CN110232211B (zh) | 一种考虑结构热场作用的接触器弹跳特性计算方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |