[发明专利]电磁开关操动机构磁链及吸力特性间接测量方法

说明书

本发明提出一种电磁开关操动机构磁链及吸力特性间接测量方法，包括：包括以下步骤：步骤S1：采用动铁心锁紧法及电流闭环控制对电磁开关静态磁链特性进行间接测量；步骤S2：利用测得的静态磁链特性数据求解磁共能；步骤S3：利用磁共能数据得到电磁开关的静态吸力。该方法所获得的数据可以详尽、直观的反应电磁开关线圈电流、磁路磁链、铁心位移及电磁吸力之间的非线性强耦合关系，进一步的可用插值表格、多项式或神经网络拟合这一复杂的机电耦合关系，实现电磁特性的离线或在线计算，为电磁开关动态特性仿真及高性能控制打下基础。

技术领域

本发明属于电磁开关领域，尤其涉及一种电磁开关操动机构磁链及吸力特性间接测量方法。

背景技术

电磁开关属于电力系统的基础元件，量大面广，这类电器的共同特征为：在结构上包括电磁系统及触头系统，根据电磁系统产生的电磁力来控制触头系统的通断，如：电磁继电器、电磁接触器，电磁断路器等；新兴的永磁继电器、永磁接触器、永磁断路器等永磁开关在吸合及分断过程中同样需要电磁力的配合来实现触头系统的通断，只是在电磁力的基础上叠加了永磁力，本质上也属于电磁开关的范畴。因此，电磁开关包涵范围从小容量、低电压的继电器类产品到高压、大电流的断路器类产品，应用范围涉及电力系统发电、输电、配电中的各个领域，因此对电磁开关的研究具有重要意义。

电磁开关静态电磁特性的获取是实现其准确动态仿真及高性能控制的基础，然而由于电磁开关运动过程中动静铁心间气隙的变化、磁路饱和效应的影响、漏磁的分布特性、磁滞涡流损耗等因素的影响，导致电磁特性呈现高度非线性且强耦合的特征，采用常规方法难以准确获得。电磁开关静态电磁特性主要包括不同铁心位移下的线圈电流、磁路磁链及电磁吸力间的相互关系。电磁吸力可以通过能量守恒定律由磁链间接求得，因此获得线圈电流、磁路磁链及铁心位移三者间的静态关系至关重要。

目前，对于电磁开关的电磁特性难以准确直接测量。电磁开关静态电磁特性获取主要采用有限元仿真的方法，但是有限元建模过程较为复杂，需要电磁开关本体的几何参数，材料特性参数等，这些参数有时难以准确获得。另一方面为了提高有限元的计算速度，通常在建模过程中还需要进行适当的简化处理，调整网格的剖分精度等，这些都会影响有限元仿真的准确性，且不同电磁开关均需重复该复杂的建模仿真过程，方能得到其静态电磁特性，工作量大。

发明内容

为了填补现有技术的空白，本发明提出一种电磁开关操动机构磁链及吸力特性间接测量方法，首先给出了采用“动铁心锁紧法”及“电流闭环控制”进行间接测量电磁开关静态磁链特性的方法；之后利用测得的静态磁链数据求解磁共能，最后利用磁共能数据得到电磁开关的静态吸力，实现吸力特性的间接测量。该方法所获得的数据可以详尽、直观的反应电磁开关线圈电流、磁路磁链、铁心位移及电磁吸力之间的非线性强耦合关系，进一步的可用插值表格、多项式或神经网络拟合这一复杂的机电耦合关系，实现电磁特性的离线或在线计算，为电磁开关动态特性仿真及高性能控制打下基础。

本发明具体采用以下技术方案：

一种电磁开关操动机构磁链及吸力特性间接测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：采用动铁心锁紧法及电流闭环控制对电磁开关静态磁链特性进行间接测量；步骤S2：利用测得的静态磁链特性数据求解磁共能；

步骤S3：利用磁共能数据得到电磁开关的静态吸力。

优选地，所述动铁心锁紧法是将动铁心顶部端面与外部框架之间及动、静铁心气隙之间嵌入多层云母薄片，以将动铁心锁死，使动铁心位移不受电磁吸力及弹簧反力的影响；通过调整嵌入云母薄片的层数，来调节动、静铁心间气隙的大小，得到不同的动铁心固定位移。