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電壓型螺線管式脫扣器作為一種電磁力執(zhí)行元件，被廣泛地應(yīng)用在低壓電器相關(guān)產(chǎn)品中，作為操作機(jī)構(gòu)部分的脫扣驅(qū)動(dòng)，如剩余電流動(dòng)作的保護(hù)器、過/欠壓保護(hù)器、分勵(lì)脫扣器等。在理論計(jì)算中，由于難以準(zhǔn)確考慮漏磁影響，計(jì)算結(jié)果一般誤差都較大，故在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)常采用類比設(shè)計(jì)、摸底試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)等方法。該設(shè)計(jì)思路主要依賴于試驗(yàn)測(cè)定，只關(guān)注輸入/輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系，無法更全面、準(zhǔn)確地了解電磁力產(chǎn)生及變化的整個(gè)瞬態(tài)過程。隨著有限元分析方法被逐步應(yīng)用到低壓電器的開發(fā)過程中，其靜態(tài)、瞬態(tài)的過程模擬技術(shù)較好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的不足。兩者的結(jié)合，能夠大大縮短脫扣器的設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品的可靠性。本研究從某一電壓型螺線管式脫扣器的結(jié)構(gòu)入手，從理論磁路分析和計(jì)算及三維有限元靜態(tài)、瞬態(tài)仿真兩方面進(jìn)行電磁力的計(jì)算。
理論計(jì)算的結(jié)果依然基于部分假設(shè)及簡(jiǎn)化而得到，這對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性存在一定的影響，且每個(gè)算例只對(duì)應(yīng)唯一解，動(dòng)態(tài)過程的模擬只能反復(fù)計(jì)算不同位置對(duì)應(yīng)的力值，通過描點(diǎn)而得到近似曲線，但無法得到真實(shí)的動(dòng)態(tài)過程。
靜態(tài)工況分析適用于恒定激勵(lì)或者瞬態(tài)激勵(lì)的在某一穩(wěn)態(tài)下特定氣隙的電磁力、磁場(chǎng)分布等的情況。如果在交流激勵(lì)下，包含反力特性在內(nèi)且氣隙不斷變化的瞬變過程，必須借助于下面的瞬態(tài)工況分析方法。
瞬態(tài)工況分析的算例，選擇相同的有限元模型及幾何參數(shù)，激勵(lì)如下：(1)50 Hz交流電壓，有效值220 V，半波整流。(2)線圈繞組6000匝，直流電阻值為300n。(3)反力特性。(4)外部激勵(lì)控制電路。
從理論分析計(jì)算、靜態(tài)仿真分析、瞬態(tài)仿真分析的過程可以得到如下結(jié)論：理論分析計(jì)算時(shí)，為便于計(jì)算常將部分了以DSP為核心，基于檢測(cè)電流上升率和電流幅值保護(hù)原理的直流短路電流快速識(shí)別裝置，響應(yīng)時(shí)間約幾百微秒，保護(hù)范圍從幾千-幾十千安，可根據(jù)不同系統(tǒng)特性修改保護(hù)整定值來實(shí)現(xiàn)。利用振蕩電路模擬產(chǎn)生直流短路電流，完成不同預(yù)期短路電流下裝置的測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明裝置能根據(jù)預(yù)設(shè)整定值及時(shí)響應(yīng)，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，時(shí)間短，判斷準(zhǔn)確可靠。利用F2812的強(qiáng)大性能和豐富外設(shè)，以后可繼續(xù)升級(jí)裝置的保護(hù)算法，并增加其他功能，如實(shí)時(shí)通信、數(shù)據(jù)上傳等。考慮到實(shí)際使用中的電磁環(huán)境，有必要對(duì)裝置的電磁兼容性能進(jìn)行更深入的研究和系統(tǒng)驗(yàn)證。
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