[发明专利]一种微型断路器模块化设计方法

说明书

本发明涉及一种微型断路器模块化设计方法，包括以下步骤：建立微型断路器模块化零部件模型；对零部件模型进行特性分析，并将得到的结果与零部件模型存入数据库；根据不同壳架电流和额定电流的大小，进入参数设置模块，设置性能参数指标；根据性能参数指标，搜索已有的数据库，确定各个零部件的选型；进入多物理场的计算模块，包括电磁机构电磁场的计算、操作机构多体动力学分析、热双金属的推力计算、导电回路与壳体的温升计算和触头的电动斥力计算；通过多物理场耦合计算，实现微型断路器的综合性能分析，并进行零部件修正，输出最优设计方案。本发明实现了微型断路器的综合性能分析，并进行零部件修正，输出设计方案。

技术领域

本发明涉及一种微型断路器模块化设计方法。

背景技术

随着社会和经济的飞速发展，人们在工业、农业、商业和日常生活中，对电能的需求和用电安全的要求都越来越高，因此保证人身和设备的安全成为越来越重要的问题。在家用及类似场所电气线路中，传统的闸刀开关加熔丝的组合由于体积大、安全性低且更换熔丝麻烦，逐渐被微型断路器所替代。微型断路器作为线路的终端保护电器，它能在线路发生过载或者短路故障时及时切断回路，避免了故障的进一步扩大。同时，当故障消除后，无需更换，又能重新投入使用。因此，研究和开发高性能的微型断路器，对提升配电网络运行的安全性有着重要的帮助。

长期以来微型断路器的设计主要依靠经验，通过样机的试制和实验来进行反复的修改，由此带来的是不菲的成本和大量的时间浪费。随着计算机的发展和有限元分析技术的成熟，国内外学者也开始采用计算机，通过各种商业软件对微型断路器整体特性进行仿真分析。微型断路器的工作状态包括合闸稳定工作与过载或断路分断过程，当微型断路器处于额定运行状态或过载时，由于导体电阻和接触电阻的存在，回路电流通过时将产生焦耳热。由于微型断路器内部空间狭小，不易散热，产生的热量会使断路器本体温度升高。断路器中过高的温度会加速绝缘材料的老化，降低使用寿命，还可能使外壳等零部件受热变形，产生安全隐患，严重时导致局部外壳烧焦、影响断路器的正常动作。微型断路器开断的整个过程包括了脱扣器的运动和操作机构动作。在这过程中，动铁芯运动的快慢与动触头的分断速度直接影响到微型断路器的分断性能。目前对于微型断路器进行仿真研究的主要目的是为了提高产品的研发速度与性能（分断能力和限流性能），因此需要对其分断过程时机构的运动情况进行研究。

目前，常用的微型断路器仿真设计方法是通过将已有的模型修改后导入软件，或者在商用软件系统中直接建模，这种仿真方法如果对其中某一个部件进行设计改变结构和尺寸后，整体相连部件全部需要重新建模和修正，不具有实际操作性，因此，极大的制约了低压电器的智能化设计水平。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微型断路器模块化设计方法，实现了微型断路器的综合性能分析，并进行零部件修正，输出设计方案。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微型断路器模块化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立微型断路器模块化零部件模型；

步骤S2：对零部件模型进行特性分析，并将得到的结果与零部件模型存入数据库；

步骤S3：根据不同壳架电流和额定电流的大小，进入参数设置模块，设置性能参数指标；

步骤S4：根据性能参数指标，搜索已有的数据库，确定各个零部件的选型；

步骤S5：进入多物理场的计算模块，包括电磁机构电磁场的计算、操作机构多体动力学分析、热双金属的推力计算、导电回路与壳体的温升计算和触头的电动斥力计算；

步骤S6：通过多物理场耦合计算，实现微型断路器的综合性能分析，并进行零部件修正，输出最优设计方案。

进一步的，所述零部件模型为通过绘制或直接导入其三维模型。