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第1章 绪论1

1.1 低压电器1

1.1.1 低压电器的定义1

1.1.2 低压电器的分类1

1.1.3 低压电器的主要特征2

1.1.4 我国低压电器的发展现状3

1.2 虚拟样机技术4

1.2.1 虚拟样机技术简介4

1.2.2 虚拟样机技术在低压电器中的应用5

1.3 控制与保护开关电器6

1.3.1 CPS简介6

1.3.2 CPS在电控系统中的技术优势7

1.3.3 CPS的基本结构及工作原理9

1.3.4 CPS的适用范围12

1.3.5 CPS的发展趋势12

第2章 常用仿真软件14

2.1 三维综合仿真软件ANSYS14

2.1.1 ANSYS简介14

2.1.2 ANSYS基本使用方法简介16

2.2 多体动力学仿真软件ADAMS25

2.2.1 ADAMS软件概述25

2.2.2 ADAMS软件基本模块26

2.2.3 ADAMS软件扩展模块29

2.2.4 ADAMS软件接口模块30

2.2.5 ADAMS的动态仿真过程32

2.3 三维建模软件UG36

2.3.1 常用三维建模软件UG的介绍36

2.3.2 UG在低压电器产品设计中的应用38

2.4 数值计算软件MATLAB40

2.4.1 数值分析与计算软件MATLAB的介绍40

2.4.2 MATLAB的主要特点41

2.4.3 MATLAB的优势42

第3章 低压电器操作机构动力学仿真分析44

3.1 低压电器操作机构简介44

3.2 操作机构的可靠性分析47

3.3 基于ADAMS的操作机构运动过程的仿真分析52

3.3.1 ADAMS分析步骤52

3.3.2 CPS操作机构的ADAMS分析52

3.4 基于ADAMS的操作机构故障状态的仿真分析57

3.4.1 操作机构不能正常脱扣的故障分析及优化59

3.4.2 操作机构手柄故障分析64

3.4.3 辅助机构报警故障分析66

第4章 低压电器电磁系统静态特性仿真分析70

4.1 低压电器电磁系统的设计及分类70

4.1.1 按特性配合选择电磁系统的结构形式70

4.1.2 按结构因数选择电磁系统的结构形式74

4.2 电流型螺管式电磁铁特性分析75

4.2.1 短路脱扣器的ANSYS电磁仿真方法75

4.2.2 短路脱扣器电磁静态特性分析79

4.3 电流型拍合式电磁铁特性分析80

4.3.1 建立三维有限元模型80

4.3.2 拍合式电磁铁的静态仿真结果及分析80

4.4 E形电磁铁特性分析82

4.4.1 基于ANSYS的三维静态吸力计算82

4.4.2 静态吸力-反力特性研究83

4.5 磁通变换器特性分析86

4.5.1 磁通变换器的结构及工作原理86

4.5.2 磁通变换器的ANSYS静态电磁特性仿真87

4.5.3 磁通变换器静态特性仿真结果与分析94

4.5.4 改变磁通变换器模型设计参数对仿真结果的影响98

第5章 低压电器触头灭弧系统动态仿真分析100

5.1 触头灭弧系统电动斥力分析100

5.1.1 导电桥模型及触头间电动斥力分析101

5.1.2 导电回路电动斥力分析103

5.1.3 电动斥力的ANSYS仿真分析105

5.1.4 短路脱扣器电磁力分析113

5.2 CPS短路分断过程仿真分析与验证114

5.2.1 CPS接触组短路分断过程及数学模型114

5.2.2 模型参数与仿真实现118

5.2.3 CPS短路分断仿真120

5.2.4 结果分析与验证123

5.3 CPS短路分断仿真应用125

5.3.1 分断电压对CPS短路分断的影响125

5.3.2 电压合闸相角对CPS短路分断的影响127

5.3.3 CPS触头系统出厂调试方法及现象分析130

第6章 低压电器电磁系统动态计算仿真方法研究135

6.1 磁通变换器的数学模型135

6.1.1 磁通变换器及其驱动电路介绍135

6.1.2 磁通变换器动态数学模型136

6.2 电磁系统动态仿真的实现137

6.2.1 动态仿真主程序流程图138

6.2.2 动态特性仿真结果与分析138

6.3 电磁系统动态仿真的应用140

6.3.1 改变电阻对动态特性的影响140

6.3.2 改变电容对动态特性的影响141

6.3.3 改变电压对动态特性的影响142

第7章 低压电器集成仿真分析143

7.1 CPS主体模块内部机构仿真分析与优化设计143

7.1.1 操作机构动力学仿真分析与优化设计143

7.1.2 电磁传动机构仿真分析146

7.1.3 主电路接触组仿真分析150

7.2 主电路接触组与操作机构集成仿真分析与优化设计155

7.2.1 主电路接触组与操作机构集成仿真分析156

7.2.2 主电路接触组与操作机构集成仿真优化设计167

7.3 接触组与电磁传动机构集成仿真分析与优化设计170

7.3.1 接触组与电磁传动机构集成仿真分析171

7.3.2 弹簧刚度系数对开关分断性能的影响175

7.4 主体三大部件集成仿真分析与优化设计179

7.4.1 KB0系列CPS主体三大部件集成仿真分析180

7.4.2 主体三大部件集成仿真优化设计184

第8章 低压电器短路分断对通信功能影响的仿真研究186

8.1 低压电器通信网络电磁环境分析186

8.1.1 通信电路电磁环境分析186

8.1.2 开关主体电磁环境分析189

8.1.3 配电系统电磁环境分析191

8.2 电磁耦合有限元模型的建立191

8.2.1 实体模型参数191

8.2.2 实体模型材料设置191

8.2.3 网格划分192

8.2.4 边界条件设置193

8.2.5 激励源设置194

8.2.6 外电路设置194

8.3 结果分析与验证195

8.3.1 电磁场仿真结果分析195

8.3.2 感应电压电流仿真结果分析197

8.4 通信电路抗干扰分析200

8.4.1 通信线布线方向对通信的影响201

8.4.2 控制器与主回路的距离对通信的影响203

8.4.3 分断电流对通信的影响204

参考文献209