塑壳式低压断路器设计 二

小型塑壳式低压断路器设计

摘  要：小型断路器属于保护类电器，主要用于家用及工业建筑物以及配电线路终端，其可靠性的高低直接影响到建筑物能否正常供电和配电线路上的设备是否能安全运行，与千家万户的日常生活息息相关；又由于它的产量大、应用范围广，若其可靠性不高，发生故障，会给用户造成重大的经济损失。

本次论文设计的是小型塑壳式低压断路器，在借鉴国外同类产品的设计思想和分析样机的基础下，基于三维有限元分析了电磁系统内部的磁场分布,采用ANSYS软件对断路器电磁机构进行了优化设计，选取最优的设计方案进行设计。设计的主要内容为:触头系统设计与计算，灭弧系统设计与计算和电磁系统设计与计算。

关键词：小型断路器  灭弧室  瞬时脱扣器  电磁系统   优化设计  ANSYS

目  录

摘  要 Ⅰ

Abstract II

第一章  绪论 1

1.1 断路器综述 1

1.1.1 断路器的基本用途 1

1.1.2 断路器的组成 1

1.1.3 断路器的工作原理 2

1.2 小型断路器综述 2

1.2.1 小型断路器概述 2

1.2.2 小型断路器的应用与发展 4

1.2.3 小型断路器标准 6

1.3 课题主要内容和要求 7

1.3.1 课题要求概述 7

1.3.2 研究方法 8

1.3.3 步骤和措施 8

第二章  电磁瞬动机构的设计 10

2.1电磁瞬动机构概述 10

2.2 电磁铁的设计 10

2.2.1 电磁结构的选择 10

2.2.2电磁铁的设计 11

2.3 温升计算 15

2.4 吸力计算与反力计算 16

2.4.1 工作气隙磁导 16

2.4.2 反力计算 16

2.6 计算电磁铁的铜重，铁重及经济重量 18

2.7 电磁脱扣器结构三维视图 19

第三章  热脱扣器设计（热双金属片设计） 20

3.1 概述 20

3.2 双金属片的选择 20

3.2.1 结构形状 20

3.2.2 加热方式 20

3.3 计算确定双金属片尺寸，位移及推力 21

3.3.1 热双金属尺寸计算 21

3.3.2 双金属片的动作特性计算 22

第四章  断路器的导电系统设计 25

4.1 主触头的形式，尺寸和参数 25

4.1.1 触头的基本要求 25

4.1.2 触头的工作情况 25

4.1.3 主触头接触形式与选择 25

4.1.4 断点形式 26

4.1.5 触头材料的选择 26

4.1.6 触头尺寸确定 27

4.1.7 接触电阻 27

4.1.8 触头主要参数的选用 28

4.1.9 触头的开距、压力和超程的设计 28

4.2 触头验算 29

4.2.1 触头热稳定性验算 29

4.2.2 触头动稳定性验算 30

4.2.3 触头热稳定性验算： 31

4.3  载流导体和软连接的设计 31

4.4设计图样 32

第五章  灭弧室设计 33

5.1 电弧的产生 33

5.2 熄弧的原理 33

5.3 几种常用的灭弧方法比较 34

5.4 灭弧性能计算 35

5.5 倒弧板的设计 36

5.6 灭弧室设计图板 38

第六章  三维造型设计 39

6.1 概述 39

6.1.1 Solid Works软件概述 39

6.1.2 SolidWorks2004 主要有以下几个特点 39

6.2 设计图样 41

第七章  ANSYS有限元分析 42

7.1 ANSYS有限元分析软件理论概述 42

7.1.1 ANSYS软件的概述 42

7.1.2 ANSYS软件的特点 42

7.1.3 ANSYS软件操作界面介绍 43

7.2 ANSYS电磁场分析简介 44

7.2.1 电磁场分析概述 44

7.2.2 ANSYS电磁场分析分类 45

7.2.3 ANSYS怎样进行电磁场分析 45

7.2.4 ANSYS8.0电磁场分析的新功能 46

7.2.5 用ANSYS软件对静态磁场进行有限元分析 47

7.2.6 ANSYS电磁场分析的应用领域 47

7.3 三维静态磁场分析 47

7.3.1 三维静态磁场分析步骤 47

7.3.2 电磁铁磁场计算 49

7.4 ANSYS电磁场部分分析结果 51

7.4.1 动、静铁心网格划分 51

7.4.2 磁性材料B－H曲线 52

7.4.3 动、静铁心磁场分布图 52

7.4.4 分析结果 53

参考文献 54

结束语 55

致   谢 56

附录A  SolidWorks模型导入ANSYS方法 57

附录B  ANSYS程序命令流 59