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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，作為操作機構(gòu)部分的脫扣驅(qū)動，如剩余電流動作的保護器、過/欠壓保護器、分勵脫扣器等。在理論計算中，由于難以準(zhǔn)確考慮漏磁影響，計算結(jié)果一般誤差都較大，故在實際產(chǎn)品設(shè)計時常采用類比設(shè)計、摸底試驗、結(jié)構(gòu)改進等方法。該設(shè)計思路主要依賴于試驗測定，只關(guān)注輸入/輸出對應(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)較好地彌補了傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足。兩者的結(jié)合，能夠大大縮短脫扣器的設(shè)計周期，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算及三維有限元靜態(tài)、瞬態(tài)仿真兩方面進行電磁力的計算。
理論計算的結(jié)果依然基于部分假設(shè)及簡化而得到，這對結(jié)果準(zhǔn)確性存在一定的影響，且每個算例只對應(yīng)唯一解，動態(tài)過程的模擬只能反復(fù)計算不同位置對應(yīng)的力值，通過描點而得到近似曲線，但無法得到真實的動態(tài)過程。
靜態(tài)工況分析適用于恒定激勵或者瞬態(tài)激勵的在某一穩(wěn)態(tài)下特定氣隙的電磁力、磁場分布等的情況。如果在交流激勵下，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)外部激勵控制電路。
從理論分析計算、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：理論分析計算時，為便于計算常將部分了以DSP為核心，基于檢測電流上升率和電流幅值保護原理的直流短路電流快速識別裝置，響應(yīng)時間約幾百微秒，保護范圍從幾千-幾十千安，可根據(jù)不同系統(tǒng)特性修改保護整定值來實現(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試試驗。試驗結(jié)果表明裝置能根據(jù)預(yù)設(shè)整定值及時響應(yīng)，發(fā)出動作信號，時間短，判斷準(zhǔn)確可靠。利用F2812的強大性能和豐富外設(shè)，以后可繼續(xù)升級裝置的保護算法，并增加其他功能，如實時通信、數(shù)據(jù)上傳等。考慮到實際使用中的電磁環(huán)境，有必要對裝置的電磁兼容性能進行更深入的研究和系統(tǒng)驗證。
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