真空開關技術

前言
第1章真空開關概論1
11真空開關的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1
12真空開關的分類4
13真空開關的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀7
14下一代真空開關展望9
參考文獻17
第2章真空開關的工作任務18
21電力系統(tǒng)的短路及斷路器關合短路18
22真空開關開斷短路電流的物理過程19
221真空開關短路開斷零區(qū)的介質(zhì)恢復
與電壓恢復19
222暫態(tài)恢復電壓的表征20
23不同負荷常規(guī)電流的合分24
231空載長線的合分24
232電容器組的投切25
233開斷小電感電流27
24電力系統(tǒng)的常規(guī)應力與頻繁操作28
241絕緣要求與環(huán)境28
242受力29
243頻繁操作與壽命29
25真空開關的型式試驗30
251絕緣試驗30
252機械性能試驗30
253短路試驗31
254操動機構(gòu)與輔助回路32
255控制系統(tǒng)的電磁兼容試驗33
參考文獻35
第3章真空滅弧室技術36
31真空滅弧室的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展36
32真空滅弧室的結(jié)構(gòu)與原理37
321真空滅弧室的結(jié)構(gòu)37
322真空滅弧室的工作原理39
33電弧控制技術42
331真空電弧的形態(tài)42
332橫向磁場觸頭結(jié)構(gòu)及熄弧原理43
333縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)及熄弧原理43
34焊接與封接技術45
341對封接金屬的要求45
342封接結(jié)構(gòu)46
35觸頭材料與動密封47
351觸頭材料47
352動密封48
36老煉與真空測試49
361真空滅弧室的老煉49
362真空測試50
參考文獻51
第4章真空開關開斷過程的物理描述與
仿真52
41真空電弧的基本特性52
411真空電弧的伏安特性52
412陰極斑點53
413真空電弧的形態(tài)58
42真空電弧零區(qū)現(xiàn)象60
421低氣壓等離子體鞘層發(fā)展60
422弧后金屬蒸氣密度衰減規(guī)律61
423真空電弧的弧后電流63
424真空開關的截流現(xiàn)象64
43真空電弧的磁場調(diào)控67
431觸頭結(jié)構(gòu)及其磁場分布67
432TMF-AMF組合磁場觸頭圖像
分析68
參考文獻69
第5章高壓真空絕緣70
51真空間隙的靜態(tài)絕緣70
511真空間隙的靜態(tài)絕緣強度70
512影響真空絕緣的設計與工藝
因素73
513擊穿弱點與電極材料74
514基于電場數(shù)值分析的126kV雙斷口
真空斷路器滅弧室內(nèi)絕緣設計75
52真空滅弧室弧后動態(tài)絕緣78
521暫態(tài)恢復電壓79
522真空介質(zhì)強度恢復與TRV79
523多斷口串聯(lián)高壓真空開關的動態(tài)
絕緣80
53真空中的固體介質(zhì)81
531真空中固體介質(zhì)表面閃絡機理及其
影響因素81
532真空開關外絕緣分析82
參考文獻83
第6章真空開關的操動機構(gòu)及其
控制84
61真空開關的運動特性與操動機構(gòu)
參數(shù)84
611真空開關對操動機構(gòu)運動特性及機
械參數(shù)的需求84
612操動機構(gòu)的工作參數(shù)87
613運動特性與開斷能力88
62彈簧操動機構(gòu)90
621彈簧機構(gòu)的構(gòu)成90
622彈簧機構(gòu)的工作原理91
63永磁機構(gòu)與磁力機構(gòu)92
631永磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理93
632磁力操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理93
633永磁與磁力機構(gòu)的電磁場分析94
634永磁機構(gòu)的有限元分析與設計97
635影響永磁與磁力機構(gòu)出力特性的
因素101
64斥力機構(gòu)102
641快速斥力機構(gòu)的工作原理102
642斥力機構(gòu)特性分析103
643影響斥力機構(gòu)運動特性的因素104
644三種電磁機構(gòu)的比較105
65電磁類操動機構(gòu)的調(diào)控105
651基本控制105
652調(diào)速控制107
參考文獻111
第7章直流真空開關112
71機械式直流真空斷路器113
711基本原理113
712拓撲電路分析115
713高壓直流真空開關的典型結(jié)構(gòu)116
714高壓直流真空開關的參數(shù)試驗117
72真空開關的中頻開斷119
721中頻換流參數(shù)119
722臨界開斷參數(shù)120
723系統(tǒng)剩余能量的消納122
73直流真空開關模塊的串聯(lián)122
731模塊結(jié)構(gòu)設計案例123
732多斷口直流真空斷路器的同步
控制124
733同步控制系統(tǒng)及冗余設計125
74混合式直流斷路器中的快速真空隔離
開關127
741混合式直流斷路器拓撲127
742快速開關的工作條件129
743快速真空開關的運動參數(shù)130
75中低壓直流真空開關135
751直流配電斷路器135
752軌道牽引與艦船直流真空開關139
753雙電源快速切換開關140
參考文獻144
第8章真空開關的智能化145
81智能真空開關的信號檢測系統(tǒng)145
811現(xiàn)場參量及植入傳感器146
812電量傳感器146
813非電量傳感器149
814開關量檢測方法152
82相控真空開關154
821相控開關的基本結(jié)構(gòu)155
822短路故障的相控開斷156
823相控真空開關的應用實例158
83多斷口真空開關的同步補償160
831多斷口真空斷路器的基本操作
控制160
832多斷口真空斷路器的主動異步
開斷162
833實施案例166
84真空開關的電磁兼容與可靠性167
841電磁干擾源168
842電磁干擾的抑制168
843電磁兼容試驗170
844智能真空開關的可靠性評價171
參考文獻176第1章緒論1
11礦井提升機1
111背景1
112摩擦式提升機2
113纏繞式提升機3
12我國礦井提升機的現(xiàn)狀4
13現(xiàn)代設計方法在礦井提升機設計
中的應用5
14數(shù)值計算方法在礦井提升機設計
中的應用6
第2章礦井提升機鋼絲繩的動力學
建模方法9
21基于集中參數(shù)離散模型的鋼絲繩
縱向振動力學方程10
22基于分布參數(shù)連續(xù)模型的鋼絲繩
橫向振動力學方程11
23基于絕對節(jié)點坐標法的鋼絲繩
動力學模型13
231絕對節(jié)點坐標方程14
232絕對節(jié)點坐標方程約束的
添加20
233基于絕對節(jié)點坐標法的鋼絲繩
多體動力學方程22
24基于相對節(jié)點方程的鋼絲繩
建模方法25
241單元的劃分25
242相對節(jié)點方程26
243節(jié)點彈性力的計算31
244鋼絲繩接觸模型34
245系統(tǒng)運動方程求解36
第3章鋼絲繩動力學建模方法在
礦井提升機設計中的
應用41
31礦井提升機設計與鋼絲繩相關的
動力學問題41
32鋼絲繩的提升能力41
321單繩纏繞式提升機提升方式的
極限提升能力41
322鋼絲繩公稱抗拉強度對提升
能力的影響42
323鋼絲繩結(jié)構(gòu)對提升能力的
影響43
33與鋼絲繩承載性能有關的結(jié)構(gòu)
設計實例44
331結(jié)構(gòu)設計方案選擇的應用
實例44
332鋼絲繩纏繞過程的運動耦合
特征的應用實例47
333摩擦提升機的動力學特性及
影響因素50
334超深井多繩摩擦式提升機的
極限提升能力54
335大尺度強時變?nèi)嵝蕴嵘到y(tǒng)的
縱振、橫振和扭振特性59
第4章礦井提升機振動特性的
建模及仿真實例75
41摩擦式提升機的縱向振動75
411摩擦式提升機的結(jié)構(gòu)75
412摩擦式提升機的縱向振動
模型76
413摩擦式提升機的縱向
振動模型參數(shù)分析77
414摩擦式提升機的縱向振動
方程79
415摩擦式提升機縱向振動
方程的求解82
42摩擦式提升機的橫向振動83
421摩擦式提升機的橫向振動
模型84
422摩擦式提升機的橫向振動
方程84
423摩擦式提升機的橫向振動
能量分析86
424摩擦式提升機橫向振動
方程的求解87
43JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提升機的
振動特性仿真分析90
431JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升機的縱向振動分析91
432JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升機的橫向振動分析100
44摩擦式提升機的摩擦傳動
動力學模型109
441平面梁單元的絕對節(jié)點
坐標方程109
442平面梁單元的絕對節(jié)點坐標方程的修正114
443鋼絲繩與摩擦輪的摩擦接觸
模型117
444摩擦式提升機的摩擦傳動動
力學方程120
445摩擦式提升機的摩擦傳動動
力學方程求解122
446JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提升
機的摩擦傳動仿真分析124
第5章有限元法和虛擬樣機
技術133
51有限元法133
511概述133
512有限元法的思想134
513有限元建模135
514有限元常用軟件137
515ANSYS Workbench的
介紹137
516ANSYS Workbench的
分析步驟138
52虛擬樣機技術139
521虛擬樣機139
522虛擬樣機技術的理論
基礎140
53RecurDyn軟件145
531概述145
532RecurDyn V8R1的基本
模塊145
533建模和仿真的步驟147
第6章有限元法在礦井提升機
設計中的應用148
61引言148
62有限元法在礦井提升機主軸裝置
設計中的應用148
621礦井提升機的主軸裝置148
622主軸裝置建模149
623計算結(jié)果及分析151
63有限元法在鋼絲繩張力耦合變化
特性分析中的應用157
631鋼絲繩纏繞模型的建模157
632不同包角下鋼絲繩股內(nèi)各
絲張力分布的仿真分析162
64礦井提升機制動過程的熱-結(jié)構(gòu)
耦合分析168
641分析內(nèi)容168
642制動過程中的載荷及邊界
條件施加168
643緊急制動工況下制動器的熱-
結(jié)構(gòu)仿真計算與分析169
65有限元法在鋼絲繩-提升容器作業(yè)
過程力學分析中的應用174
651鋼絲繩-提升容器有限元
建模174
652鋼絲繩-提升容器作業(yè)過程的
動力學分析176
66有限元法在纏繞式提升機主軸裝置
分析中的應用180
661卷筒結(jié)構(gòu)的受力分析180
662主軸結(jié)構(gòu)的受力分析183
663承載結(jié)構(gòu)作業(yè)過程中的動
態(tài)應力分析185
67有限元法在卷筒部分的結(jié)構(gòu)優(yōu)
化中的應用187
671卷筒的優(yōu)化設計189
672卷筒支輪的優(yōu)化設計190
68有限元法在承載結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析
中的應用192
681礦井提升機卷筒的疲勞
壽命192
682礦井提升機主軸的疲勞
壽命194
683礦井提升機天輪的疲勞
壽命194
第7章虛擬樣機技術在礦井
提升機設計中的應用197
71柔性體建模技術197
711基于模態(tài)坐標的柔性體
建模方法197
712有限元多柔性體建模
原理200
713多柔性體技術中柔性體的
描述200
72摩擦式提升機的虛擬樣機
仿真205
721主軸裝置的建模205
722鋼絲繩的建模209
723提升容器及配重的建模209
724外部載荷的輸入209
725虛擬樣機模型209
726數(shù)值仿真及結(jié)果分析209
727鋼絲繩受力不平衡的
分析214
73纏繞式提升機的虛擬樣機
仿真216
731虛擬樣機模型216
732雙提升電動機作用下鋼絲繩
高速纏繞過程的運動耦合
特征224
74礦井提升機虛擬樣機建模與緊急
制動動力學仿真227
741分析對象227
742礦井提升機模型的簡化與
建立227
743雙卷筒礦井提升機的邊界條件
施加和虛擬樣機建模228
744雙卷筒礦井提升機的緊急制
動特性仿真229
745滿載提升容器的緊急
制動229
746滿載提升容器在井底附近時的
緊急制動232
第8章數(shù)值仿真技術在礦井提升機
分析中的應用237
81分析目的237
82疲勞設