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直流接触器在直流电力系统中有着较为广泛的应用,因此设计一个工作特性良好的直流接触器具有重大的意义。目前,对于直流接触器的研究主要集中在对其电磁、电热和运动机构的分析与优化上,尤其以对电磁和电热的分析和优化更为流行,也更具有现实意义。 本文针对串联双线圈直流接触器,采用实验和仿真的方法,对直流接触器的电磁系统进行了静态特性和动态特性的研究。 首先,运用ANSYS软件,对双线圈直流接触器进行了三维有限元建模和仿真。计算了额定电压下,动铁心的静态电磁吸力,并且研究了电磁吸力与反力的配合情况。根据双线圈直流接触器的工作过程,本文分别计算了模型在不同气隙、不同电流下的静态电磁吸力、两线圈的自感和互感以及磁链。 其次,在静态特性分析的基础上,根据耦合电压平衡方程和达朗贝尔机械运动特征微分方程,运用MATLAB软件对动铁心的动态特性进行了仿真。将动铁心的运动过程分为四个阶段,每个阶段分别对应不同的微分方程组。将仿真结果与实验结果进行对比,结果显示动铁心的动态特性仿真与实验结果一致性很好。 最后,以铁心半径、两线圈匝数、两线圈尺寸为设计变量对双线圈直流接触器进行了动态优化设计,从中找到了满意的设计结果,减少了用铁量、用铜量,节约了成本。