真空開關(guān)技術(shù)

前言
第1章真空開關(guān)概論1
11真空開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1
12真空開關(guān)的分類4
13真空開關(guān)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀7
14下一代真空開關(guān)展望9
參考文獻(xiàn)17
第2章真空開關(guān)的工作任務(wù)18
21電力系統(tǒng)的短路及斷路器關(guān)合短路18
22真空開關(guān)開斷短路電流的物理過程19
221真空開關(guān)短路開斷零區(qū)的介質(zhì)恢復(fù)
與電壓恢復(fù)19
222暫態(tài)恢復(fù)電壓的表征20
23不同負(fù)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(yīng)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(guān)的型式試驗30
251絕緣試驗30
252機(jī)械性能試驗30
253短路試驗31
254操動機(jī)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(xiàn)35
第3章真空滅弧室技術(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)51
第4章真空開關(guān)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(diǎn)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(guān)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(xiàn)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(qiáng)度70
512影響真空絕緣的設(shè)計與工藝
因素73
513擊穿弱點(diǎn)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(shè)計75
52真空滅弧室弧后動態(tài)絕緣78
521暫態(tài)恢復(fù)電壓79
522真空介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)與TRV79
523多斷口串聯(lián)高壓真空開關(guān)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(luò)機(jī)理及其
影響因素81
532真空開關(guān)外絕緣分析82
參考文獻(xiàn)83
第6章真空開關(guān)的操動機(jī)構(gòu)及其
控制84
61真空開關(guān)的運(yùn)動特性與操動機(jī)構(gòu)
參數(shù)84
611真空開關(guān)對操動機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性及機(jī)
械參數(shù)的需求84
612操動機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)87
613運(yùn)動特性與開斷能力88
62彈簧操動機(jī)構(gòu)90
621彈簧機(jī)構(gòu)的構(gòu)成90
622彈簧機(jī)構(gòu)的工作原理91
63永磁機(jī)構(gòu)與磁力機(jī)構(gòu)92
631永磁操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理93
632磁力操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理93
633永磁與磁力機(jī)構(gòu)的電磁場分析94
634永磁機(jī)構(gòu)的有限元分析與設(shè)計97
635影響永磁與磁力機(jī)構(gòu)出力特性的
因素101
64斥力機(jī)構(gòu)102
641快速斥力機(jī)構(gòu)的工作原理102
642斥力機(jī)構(gòu)特性分析103
643影響斥力機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性的因素104
644三種電磁機(jī)構(gòu)的比較105
65電磁類操動機(jī)構(gòu)的調(diào)控105
651基本控制105
652調(diào)速控制107
參考文獻(xiàn)111
第7章直流真空開關(guān)112
71機(jī)械式直流真空斷路器113
711基本原理113
712拓?fù)潆娐贩治?15
713高壓直流真空開關(guān)的典型結(jié)構(gòu)116
714高壓直流真空開關(guān)的參數(shù)試驗117
72真空開關(guān)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(guān)模塊的串聯(lián)122
731模塊結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計125
74混合式直流斷路器中的快速真空隔離
開關(guān)127
741混合式直流斷路器拓?fù)?27
742快速開關(guān)的工作條件129
743快速真空開關(guān)的運(yùn)動參數(shù)130
75中低壓直流真空開關(guān)135
751直流配電斷路器135
752軌道牽引與艦船直流真空開關(guān)139
753雙電源快速切換開關(guān)140
參考文獻(xiàn)144
第8章真空開關(guān)的智能化145
81智能真空開關(guān)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(guān)量檢測方法152
82相控真空開關(guān)154
821相控開關(guān)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(guān)的應(yīng)用實(shí)例158
83多斷口真空開關(guān)的同步補(bǔ)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(shí)施案例166
84真空開關(guān)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(guān)的可靠性評價171
參考文獻(xiàn)176第1章緒論1
11礦井提升機(jī)1
111背景1
112摩擦式提升機(jī)2
113纏繞式提升機(jī)3
12我國礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀4
13現(xiàn)代設(shè)計方法在礦井提升機(jī)設(shè)計
中的應(yīng)用5
14數(shù)值計算方法在礦井提升機(jī)設(shè)計
中的應(yīng)用6
第2章礦井提升機(jī)鋼絲繩的動力學(xué)
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(xué)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(xué)方程11
23基于絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的鋼絲繩
動力學(xué)模型13
231絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)方程14
232絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)方程約束的
添加20
233基于絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的鋼絲繩
多體動力學(xué)方程22
24基于相對節(jié)點(diǎn)方程的鋼絲繩
建模方法25
241單元的劃分25
242相對節(jié)點(diǎn)方程26
243節(jié)點(diǎn)彈性力的計算31
244鋼絲繩接觸模型34
245系統(tǒng)運(yùn)動方程求解36
第3章鋼絲繩動力學(xué)建模方法在
礦井提升機(jī)設(shè)計中的
應(yīng)用41
31礦井提升機(jī)設(shè)計與鋼絲繩相關(guān)的
動力學(xué)問題41
32鋼絲繩的提升能力41
321單繩纏繞式提升機(jī)提升方式的
極限提升能力41
322鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)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(guān)的結(jié)構(gòu)
設(shè)計實(shí)例44
331結(jié)構(gòu)設(shè)計方案選擇的應(yīng)用
實(shí)例44
332鋼絲繩纏繞過程的運(yùn)動耦合
特征的應(yīng)用實(shí)例47
333摩擦提升機(jī)的動力學(xué)特性及
影響因素50
334超深井多繩摩擦式提升機(jī)的
極限提升能力54
335大尺度強(qiáng)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(jī)振動特性的
建模及仿真實(shí)例75
41摩擦式提升機(jī)的縱向振動75
411摩擦式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)75
412摩擦式提升機(jī)的縱向振動
模型76
413摩擦式提升機(jī)的縱向
振動模型參數(shù)分析77
414摩擦式提升機(jī)的縱向振動
方程79
415摩擦式提升機(jī)縱向振動
方程的求解82
42摩擦式提升機(jī)的橫向振動83
421摩擦式提升機(jī)的橫向振動
模型84
422摩擦式提升機(jī)的橫向振動
方程84
423摩擦式提升機(jī)的橫向振動
能量分析86
424摩擦式提升機(jī)橫向振動
方程的求解87
43JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提升機(jī)的
振動特性仿真分析90
431JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升機(jī)的縱向振動分析91
432JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升機(jī)的橫向振動分析100
44摩擦式提升機(jī)的摩擦傳動
動力學(xué)模型109
441平面梁單元的絕對節(jié)點(diǎn)
坐標(biāo)方程109
442平面梁單元的絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)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(jī)的摩擦傳動動
力學(xué)方程120
445摩擦式提升機(jī)的摩擦傳動動
力學(xué)方程求解122
446JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提升
機(jī)的摩擦傳動仿真分析124
第5章有限元法和虛擬樣機(jī)
技術(shù)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(jī)技術(shù)139
521虛擬樣機(jī)139
522虛擬樣機(jī)技術(shù)的理論
基礎(chǔ)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(jī)
設(shè)計中的應(yīng)用148
61引言148
62有限元法在礦井提升機(jī)主軸裝置
設(shè)計中的應(yīng)用148
621礦井提升機(jī)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(yīng)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(jī)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(xué)分析中的應(yīng)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(xué)分析176
66有限元法在纏繞式提升機(jī)主軸裝置
分析中的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用187
671卷筒的優(yōu)化設(shè)計189
672卷筒支輪的優(yōu)化設(shè)計190
68有限元法在承載結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析
中的應(yīng)用192
681礦井提升機(jī)卷筒的疲勞
壽命192
682礦井提升機(jī)主軸的疲勞
壽命194
683礦井提升機(jī)天輪的疲勞
壽命194
第7章虛擬樣機(jī)技術(shù)在礦井
提升機(jī)設(shè)計中的應(yīng)用197
71柔性體建模技術(shù)197
711基于模態(tài)坐標(biāo)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(shù)中柔性體的
描述200
72摩擦式提升機(jī)的虛擬樣機(jī)
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(jī)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(jī)的虛擬樣機(jī)
仿真216
731虛擬樣機(jī)模型216
732雙提升電動機(jī)作用下鋼絲繩
高速纏繞過程的運(yùn)動耦合
特征224
74礦井提升機(jī)虛擬樣機(jī)建模與緊急
制動動力學(xué)仿真227
741分析對象227
742礦井提升機(jī)模型的簡化與
建立227
743雙卷筒礦井提升機(jī)的邊界條件
施加和虛擬樣機(jī)建模228
744雙卷筒礦井提升機(jī)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(shù)在礦井提升機(jī)
分析中的應(yīng)用237
81分析目的237
82疲勞設(shè)