一种断路器弹簧操动机构运动状态判定方法

摘要

本发明公开了一种断路器弹簧操动机构运动状态判定方法，包括：1.确定分、合闸弹簧刚度、自由长度及初压长度这三个参数；2.在断路器合闸操作任意时刻，根据合闸弹簧刚度、自由长度及初压长度计算合闸弹簧的归算力与释放的操作功；3.根据分闸弹簧刚度、自由长度及初压长度计算分闸弹簧的归算力与消耗的功；4.利用Fluent软件仿真获得缓冲器缓冲阻力，并计算其归算力与消耗的功；5.灭弧室运动阻力的归算与其消耗功的计算；6.根据步骤2～5得到归算处的合力与系统的剩余功；7.根据步骤6的计算结果判定弹簧操动机构所处的运动状态。本发明数学模型准确、有效地描述了弹簧操动机构在断路器合闸操作中的运动状态，克服了以往方法效率低、精度不高以及不能反映合闸过程动态变化的局限性，为探索弹簧操动机构的可靠运行提供了良好的理论依据。

主权项

一种断路器弹簧操动机构运动状态判定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.给定分、合闸弹簧的刚度、自由长度、初压长度这三个参数的值；步骤2.由合闸弹簧刚度、自由长度、初压长度计算合闸弹簧在断路器合闸某一时刻的力值，由此计算合闸弹簧力对凸轮转轴的力矩，在此基础上根据能量守恒的换算原则计算合闸弹簧力对输出拐臂转轴的归算力矩，最终得到合闸弹簧力在凸轮与滚子接触点处的归算力；最后依据合闸弹簧在该时刻的压缩量与刚度，获得合闸弹簧释放的操作功；步骤3.由分闸弹簧刚度、自由长度、初压长度计算该时刻分闸弹簧力，由此计算分闸弹簧力对输出拐臂转轴的力矩，在此基础上计算分闸弹簧力在凸轮与滚子接触点处的归算力；最后依据分闸弹簧在该时刻的压缩量与刚度，获得分闸弹簧消耗的功；步骤4.根据缓冲器活塞速度曲线获得该时刻缓冲器缓冲阻力，由此计算缓冲阻力对输出拐臂转轴的力矩，在此基础上计算缓冲阻力在凸轮与滚子接触点处的归算力；最后根据缓冲阻力曲线与活塞行程包围的面积获得缓冲阻力消耗的功；步骤5.由灭弧室运动阻力计算灭弧室运动阻力对输出拐臂转轴的力矩，在此基础上计算灭弧室运动阻力在凸轮与滚子接触点处的归算力，最后依据动触头行程计算灭弧室运动阻力消耗的功；步骤6.根据步骤2～5，计算该时刻归算处的合力与系统的剩余功，其中，该时刻归算处的合力∑F为：∑F＝F₁′‑F₂′‑F₃′‑F₄′，其中，F₁′、F₂′、F₃′、F₄′分别为合闸弹簧力、分闸弹簧力、缓冲阻力，以及灭弧室运动阻力在该时刻在凸轮与滚子接触点处的归算力；所述剩余功∑W为∑W＝W₁‑W₂‑W₃‑W₄，其中，W₁′、W₂′、W₃′、W₄′分别为合闸弹簧力、分闸弹簧力、缓冲阻力，以及灭弧室运动阻力在该时刻的消耗功；步骤7.根据步骤6的计算结果判定断路器合闸操作过程中弹簧操动机构在该时刻所处的运动状态，判定方法为：∑F>0，∑W＝0：弹簧操动机构即将开始运动；∑F>0，∑W>0：弹簧操动机构加速运动；∑F＝0，∑W>0：弹簧操动机构匀速运动；∑F<0，∑W>0：弹簧操动机构减速运动；∑F＝0，∑W＝0：弹簧操动机构停止运动。