[发明专利]基于黑盒理论分析接触电阻变化规律的方法

说明书

本发明公开了基于黑盒理论分析接触电阻阻抗变化规律的方法，包括以下步骤：a.设定接触电阻为作为导轨的金属圆环和作为电枢的导体滑臂之间电接触时产生的电阻，所述导轨设置在一带金属转轴的绝缘圆盘边部，所述导轨和金属转轴之间通过导体片导通；在电枢末端和金属转轴的一端接入脉冲功率电源构成回路，采用驱动机构驱动金属转轴带动绝缘圆盘上的导轨旋转；b.构建回路的等效电路，再根据回路电压定律，构造等效电路的回路电压方程；c.求解电枢内电流密度，采用数据拟合得到电枢横截面法向电流密度的表达式；测定电枢与导轨的电势差，采用数据拟合得到电势差变化的表达式，根据公式R=U/I得到导轨和电枢间的阻抗变化表达式。

技术领域

本发明涉及一种基于黑盒理论分析接触电阻变化规律的方法。

背景技术

电枢在通电导轨上滑动形成接触电阻，在滑动过程中，受间隙、摩擦产生热量、热量导致的变形等因素影响，二者之间的电阻会不断变化，现有技术还没有能够分析接触电阻变化规律的方法。

发明内容

本发明公开了基于黑盒理论分析接触电阻变化规律的方法，可以分析接触导体间电阻变化规律，有利于提高对接触导体进行控制的精确度。

本发明通过以下技术方案实现：

基于黑盒理论分析接触电阻阻抗变化规律的方法，包括以下步骤：

a.设定接触电阻为作为导轨的金属圆环和作为电枢的导体滑臂之间电接触时产生的电阻，所述导轨设置在一带金属转轴的绝缘圆盘边部，所述导轨和金属转轴之间通过导体片导通；在电枢末端和金属转轴的一端接入脉冲功率电源构成回路，采用驱动机构驱动金属转轴带动绝缘圆盘上的导轨旋转；

b.构建回路的等效电路，再根据回路电压定律，构造等效电路的回路电压方程；

c.求解电枢内电流密度，采用数据拟合得到电枢横截面法向电流密度的表达式；测定电枢与导轨的电势差，采用数据拟合得到电势差变化的表达式，根据公式R＝U/I得到导轨和电枢间的阻抗变化表达式。

本发明的进一步方案是，步骤b构建的等效电路由串联的脉冲功率电源U、接触电阻R_r、电枢电阻R_a、导轨电阻R_c、导轨等效电感L、炮口电压U_r组成；

所述回路电压方程为：

R(t)＝R_c(t)+R_a(t)+R_r(t)，

L(t)＝L'·l(t)，

式中i(t)表示回路电流，R(t)表示回路电阻，L(t)表示回路电感，L'表示导轨的电感梯度，v(t)表示电枢与导轨之间的相对速度，l(t)表示运动过程中导轨长度增加量。

本发明的进一步方案是，步骤c根据MAXWELL电磁理论，建立接触电阻的电磁场分布方程为：

式中表示哈密顿算子，σ、μ、A分别表示电枢的电导率、磁导率、矢量磁位，V表示电枢与导轨间的相对运动速度矢量，J_s表示为源电流密度，t表示时间；

采用Strang算子分裂算法，将电磁场分布方程的每一个时间步[t_n，t_n+1]采用以下A、B分裂格式：

式中v_x表示导轨与电枢之间的x轴相对速度；