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万能式断路器储能弹簧的优化设计
CONTENTS
研究总结
关键技术与实践焦点
研究方法与思路
研究内容
研究背景
应用
与发展
万能式断路器作为基础的配电电器,在电力系统和生活中都
被广泛应用。万能式断路器是低压配电系统中重要的开关设备
具有配电和保护电路的功能。随着日常用电量的日益增多,电网
的输送电量也随着逐渐提高,在确保电网能够安全工作的同时
对断路器可靠运行的要求也越来越高。其中,断路器的要求不仅
局限于保护和控制功能,还包括小型化、高分断、节能性等要求。
研究现状
研究现状
在万能式断路器中触头系统中,储能弹簧和触头弹簧是使触
头快速、可靠动作的关键机械部件。而储能弹簧更是保证触头
可靠闭合的能量来源,为此,合理地设计储能弹黉对触头系统
有重要影响。如果弹簧力设计过小会导致没有足够能量使触头
闭合。而随着低压电器的特性仿真与数字化设计研究与发展
人工智能算法被运用到工程优化中,它取代了传统的通过大量
试算与反复修改参数的设计方法。
研究意义
研究目标
与意义
针对万能式断路器储能弹簧设计中,弹簧结构参数不合理、
试算方法复杂低效等问题,提岀—种改进的云模型粒子群优化算
法对断路器的储单簧进行优化仿真设计,先构造储能单簣数学
优化模型,推导弹簧约束条件,再用改进的算法优化设计储能弹单
簧、计算其设计参数,进步提高设计效率与弹簧设计精度,使
得断路器设计更加小型化,设计效率提高
储能弹簧数学优化模型
弹簧设计约束
研究方法与思路
智能算法选取
储能弹黄数学
优化模型
圆柱形储能弹簧优化分析
基本结构图
K t
其中,弹簧中径D,弹簧丝直径d及弹簧
圈数n,弹簧的长度为H,弹簧螺距为t。
储能弹簧数学
优化模型
1.弹丝的体积为
5.由于万能式断路器所需
2L为弹簧丝的展开长度,弹簧的质量公式:的合闸力较大,因此采用嵌套
M
d-L
的两根弹黉提供合闸力。采用
碳素钢丝做弹单簣丝,密度为
3.弹簧的体积为
p=78×103kg/m3,弹簧的
V=D2H
剪切弹性模量g=8×104MPa。
4.根据断路器的设计要求
外层和内层储销弹黉的弹黉丝
L=r(n+2)D
直径分别为d1、d2,有效圈
数分别为n1、n2,弹簧中径
H=540+1.5d
分别为D1、D2。
储能弹黄数学
优化模型
建立模型
将弹簧直径、有效圈数和中径设为自变量,即
x=[4,n,D2dl,n2D]=[
904
根据质量和体积公式建立相应的目标函数
f(x)=[M(x)+M2(x)]+(1-v(x)+V2(x)
M1(x)=775×103x2(x2+2)x3
M2(x)=7.75×10x4(x5+2)x
V1(x)=42412x+1.18xx2
V2(x)=42412x4+1.18x4x2
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