描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111685920
内容简介
随着现代电力系统的飞速发展，真空开关以其优异的特性在电力设备中的占比越来越高。伴随着工业40时代的到来，真空开关技术本身也在快速发展。本书从真空开关基本原理入手, 以电力应用为主要参数背景，从工程技术视角描述真空开关设计、制造与使用中涉及的理论与技术问题，并给出了对下一代真空开关的展望。本书内容共分三部分，第壹部分（第1、2章）是真空开关概论及其工作任务;第二部分（第3~6章）为真空开关主体技术以及相关理论，包括真空灭弧室技术、真空开关开断过程的物理描述与仿真、高压真空绝缘以及真空开关的操动机构及其控制;第三部分（第7、8章）为真空开关新应用与发展，包括直流真空开关和真空开关的智能化。
本书可作为高等学校电气工程相关专业本科生或研究生选修课教材、教学参考书，也可作为电力工程领域的科技人员与电器制造行业产品研发人员的参考书。
本书可作为高等学校电气工程相关专业本科生或研究生选修课教材、教学参考书，也可作为电力工程领域的科技人员与电器制造行业产品研发人员的参考书。
目 录
前言
第1章真空开关概论1
1.1真空开关的基本结构与工作原理1
1.2真空开关的分类4
1.3真空开关的发展历史与现状7
1.4下一代真空开关展望9
参考文献17
第2章真空开关的工作任务18
2.1电力系统的短路及断路器关合短路18
2.2真空开关开断短路电流的物理过程19
2.2.1真空开关短路开断零区的介质恢复
与电压恢复19
2.2.2暂态恢复电压的表征20
2.3不同负荷常规电流的合分24
2.3.1空载长线的合分24
2.3.2电容器组的投切25
2.3.3开断小电感电流27
2.4电力系统的常规应力与频繁操作28
2.4.1绝缘要求与环境28
2.4.2受力29
2.4.3频繁操作与寿命29
2.5真空开关的型式试验30
2.5.1绝缘试验30
2.5.2机械性能试验30
2.5.3短路试验31
2.5.4操动机构与辅助回路32
2.5.5控制系统的电磁兼容试验33
参考文献35
第3章真空灭弧室技术36
3.1真空灭弧室的历史、现状与发展36
3.2真空灭弧室的结构与原理37
3.2.1真空灭弧室的结构37
3.2.2真空灭弧室的工作原理39
3.3电弧控制技术42
3.3.1真空电弧的形态42
3.3.2横向磁场触头结构及熄弧原理43
3.3.3纵向磁场触头结构及熄弧原理43
3.4焊接与封接技术45
3.4.1对封接金属的要求45
3.4.2封接结构46
3.5触头材料与动密封47
3.5.1触头材料47
3.5.2动密封48
3.6老炼与真空测试49
3.6.1真空灭弧室的老炼49
3.6.2真空测试50
参考文献51
第4章真空开关开断过程的物理描述与
仿真52
4.1真空电弧的基本特性52
4.1.1真空电弧的伏安特性52
4.1.2阴极斑点53
4.1.3真空电弧的形态58
4.2真空电弧零区现象60
4.2.1低气压等离子体鞘层发展60
4.2.2弧后金属蒸气密度衰减规律61
4.2.3真空电弧的弧后电流63
4.2.4真空开关的截流现象64
4.3真空电弧的磁场调控67
4.3.1触头结构及其磁场分布67
4.3.2TMF-AMF组合磁场触头图像
分析68
参考文献69
第5章高压真空绝缘70
5.1真空间隙的静态绝缘70
5.1.1真空间隙的静态绝缘强度70
5.1.2影响真空绝缘的设计与工艺
因素73
5.1.3击穿弱点与电极材料74
5.1.4基于电场数值分析的126kV双断口
真空断路器灭弧室内绝缘设计75
5.2真空灭弧室弧后动态绝缘78
5.2.1暂态恢复电压79
5.2.2真空介质强度恢复与TRV79
5.2.3多断口串联高压真空开关的动态
绝缘80
5.3真空中的固体介质81
5.3.1真空中固体介质表面闪络机理及其
影响因素81
5.3.2真空开关外绝缘分析82
参考文献83
第6章真空开关的操动机构及其
控制84
6.1真空开关的运动特性与操动机构
参数84
6.1.1真空开关对操动机构运动特性及机
械参数的需求84
6.1.2操动机构的工作参数87
6.1.3运动特性与开断能力88
6.2弹簧操动机构90
6.2.1弹簧机构的构成90
6.2.2弹簧机构的工作原理91
6.3永磁机构与磁力机构92
6.3.1永磁操动机构的结构原理93
6.3.2磁力操动机构的结构原理93
6.3.3永磁与磁力机构的电磁场分析94
6.3.4永磁机构的有限元分析与设计97
6.3.5影响永磁与磁力机构出力特性的
因素101
6.4斥力机构102
6.4.1快速斥力机构的工作原理102
6.4.2斥力机构特性分析103
6.4.3影响斥力机构运动特性的因素104
6.4.4三种电磁机构的比较105
6.5电磁类操动机构的调控105
6.5.1基本控制105
6.5.2调速控制107
参考文献111
第7章直流真空开关112
7.1机械式直流真空断路器113
7.1.1基本原理113
7.1.2拓扑电路分析115
7.1.3高压直流真空开关的典型结构116
7.1.4高压直流真空开关的参数试验117
7.2真空开关的中频开断119
7.2.1中频换流参数119
7.2.2临界开断参数120
7.2.3系统剩余能量的消纳122
7.3直流真空开关模块的串联122
7.3.1模块结构设计案例123
7.3.2多断口直流真空断路器的同步
控制124
7.3.3同步控制系统及冗余设计125
7.4混合式直流断路器中的快速真空隔离
开关127
7.4.1混合式直流断路器拓扑127
7.4.2快速开关的工作条件129
7.4.3快速真空开关的运动参数130
7.5中低压直流真空开关135
7.5.1直流配电断路器135
7.5.2轨道牵引与舰船直流真空开关139
7.5.3双电源快速切换开关140
参考文献144
第8章真空开关的智能化145
8.1智能真空开关的信号检测系统145
8.1.1现场参量及植入传感器146
8.1.2电量传感器146
8.1.3非电量传感器149
8.1.4开关量检测方法152
8.2相控真空开关154
8.2.1相控开关的基本结构155
8.2.2短路故障的相控开断156
8.2.3相控真空开关的应用实例158
8.3多断口真空开关的同步补偿160
8.3.1多断口真空断路器的基本操作
控制160
8.3.2多断口真空断路器的主动异步
开断162
8.3.3实施案例166
8.4真空开关的电磁兼容与可靠性167
8.4.1电磁干扰源168
8.4.2电磁干扰的抑制168
8.4.3电磁兼容试验170
8.4.4智能真空开关的可靠性评价171
参考文献176第1章绪论1
1.1矿井提升机1
1.1.1背景1
1.1.2摩擦式提升机2
1.1.3缠绕式提升机3
1.2我国矿井提升机的现状4
1.3现代设计方法在矿井提升机设计
中的应用5
1.4数值计算方法在矿井提升机设计
中的应用6
第2章矿井提升机钢丝绳的动力学
建模方法9
2.1基于集中参数离散模型的钢丝绳
纵向振动力学方程10
2.2基于分布参数连续模型的钢丝绳
横向振动力学方程11
2.3基于节点坐标法的钢丝绳
动力学模型13
2.3.1节点坐标方程14
2.3.2节点坐标方程约束的
添加20
2.3.3基于节点坐标法的钢丝绳
多体动力学方程22
2.4基于相对节点方程的钢丝绳
建模方法25
2.4.1单元的划分25
2.4.2相对节点方程26
2.4.3节点弹性力的计算31
2.4.4钢丝绳接触模型34
2.4.5系统运动方程求解36
第3章钢丝绳动力学建模方法在
矿井提升机设计中的
应用41
3.1矿井提升机设计与钢丝绳相关的
动力学问题41
3.2钢丝绳的提升能力41
3.2.1单绳缠绕式提升机提升方式的
极限提升能力41
3.2.2钢丝绳公称抗拉强度对提升
能力的影响42
3.2.3钢丝绳结构对提升能力的
影响43
3.3与钢丝绳承载性能有关的结构
设计实例44
3.3.1结构设计方案选择的应用
实例44
3.3.2钢丝绳缠绕过程的运动耦合
特征的应用实例47
3.3.3摩擦提升机的动力学特性及
影响因素50
3.3.4超深井多绳摩擦式提升机的
极限提升能力54
3.3.5大尺度强时变柔性提升系统的
纵振、横振和扭振特性59
第4章矿井提升机振动特性的
建模及仿真实例75
4.1摩擦式提升机的纵向振动75
4.1.1摩擦式提升机的结构75
4.1.2摩擦式提升机的纵向振动
模型76
4.1.3摩擦式提升机的纵向
振动模型参数分析77
4.1.4摩擦式提升机的纵向振动
方程79
4.1.5摩擦式提升机纵向振动
方程的求解82
4.2摩擦式提升机的横向振动83
4.2.1摩擦式提升机的横向振动
模型84
4.2.2摩擦式提升机的横向振动
方程84
4.2.3摩擦式提升机的横向振动
能量分析86
4.2.4摩擦式提升机横向振动
方程的求解87
4.3JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提升机的
振动特性仿真分析90
4.3.1JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的纵向振动分析91
4.3.2JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的横向振动分析100
4.4摩擦式提升机的摩擦传动
动力学模型109
4.4.1平面梁单元的节点
坐标方程109
4.4.2平面梁单元的节点坐标方程的修正114
4.4.3钢丝绳与摩擦轮的摩擦接触
模型117
4.4.4摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程120
4.4.5摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程求解122
4.4.6JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提升
机的摩擦传动仿真分析124
第5章有限元法和虚拟样机
技术133
5.1有限元法133
5.1.1概述133
5.1.2有限元法的思想134
5.1.3有限元建模135
5.1.4有限元常用软件137
5.1.5ANSYS Workbench的
介绍137
5.1.6ANSYS Workbench的
分析步骤138
5.2虚拟样机技术139
5.2.1虚拟样机139
5.2.2虚拟样机技术的理论
基础140
5.3RecurDyn软件145
5.3.1概述145
5.3.2RecurDyn V8R1的基本
模块145
5.3.3建模和仿真的步骤147
第6章有限元法在矿井提升机
设计中的应用148
6.1引言148
6.2有限元法在矿井提升机主轴装置
设计中的应用148
6.2.1矿井提升机的主轴装置148
6.2.2主轴装置建模149
6.2.3计算结果及分析151
6.3有限元法在钢丝绳张力耦合变化
特性分析中的应用157
6.3.1钢丝绳缠绕模型的建模157
6.3.2不同包角下钢丝绳股内各
丝张力分布的仿真分析162
6.4矿井提升机制动过程的热-结构
耦合分析168
6.4.1分析内容168
6.4.2制动过程中的载荷及边界
条件施加168
6.4.3紧急制动工况下制动器的热-
结构仿真计算与分析169
6.5有限元法在钢丝绳-提升容器作业
过程力学分析中的应用174
6.5.1钢丝绳-提升容器有限元
建模174
6.5.2钢丝绳-提升容器作业过程的
动力学分析176
6.6有限元法在缠绕式提升机主轴装置
分析中的应用180
6.6.1卷筒结构的受力分析180
6.6.2主轴结构的受力分析183
6.6.3承载结构作业过程中的动
态应力分析185
6.7有限元法在卷筒部分的结构优
化中的应用187
6.7.1卷筒的优化设计189
6.7.2卷筒支轮的优化设计190
6.8有限元法在承载结构疲劳寿命分析
中的应用192
6.8.1矿井提升机卷筒的疲劳
寿命192
6.8.2矿井提升机主轴的疲劳
寿命194
6.8.3矿井提升机天轮的疲劳
寿命194
第7章虚拟样机技术在矿井
提升机设计中的应用197
7.1柔性体建模技术197
7.1.1基于模态坐标的柔性体
建模方法197
7.1.2有限元多柔性体建模
原理200
7.1.3多柔性体技术中柔性体的
描述200
7.2摩擦式提升机的虚拟样机
仿真205
7.2.1主轴装置的建模205
7.2.2钢丝绳的建模209
7.2.3提升容器及配重的建模209
7.2.4外部载荷的输入209
7.2.5虚拟样机模型209
7.2.6数值仿真及结果分析209
7.2.7钢丝绳受力不平衡的
分析214
7.3缠绕式提升机的虚拟样机
仿真216
7.3.1虚拟样机模型216
7.3.2双提升电动机作用下钢丝绳
高速缠绕过程的运动耦合
特征224
7.4矿井提升机虚拟样机建模与紧急
制动动力学仿真227
7.4.1分析对象227
7.4.2矿井提升机模型的简化与
建立227
7.4.3双卷筒矿井提升机的边界条件
施加和虚拟样机建模228
7.4.4双卷筒矿井提升机的紧急制
动特性仿真229
7.4.5满载提升容器的紧急
制动229
7.4.6满载提升容器在井底附近时的
紧急制动232
第8章数值仿真技术在矿井提升机
分析中的应用237
8.1分析目的237
8.2疲劳设
第1章真空开关概论1
1.1真空开关的基本结构与工作原理1
1.2真空开关的分类4
1.3真空开关的发展历史与现状7
1.4下一代真空开关展望9
参考文献17
第2章真空开关的工作任务18
2.1电力系统的短路及断路器关合短路18
2.2真空开关开断短路电流的物理过程19
2.2.1真空开关短路开断零区的介质恢复
与电压恢复19
2.2.2暂态恢复电压的表征20
2.3不同负荷常规电流的合分24
2.3.1空载长线的合分24
2.3.2电容器组的投切25
2.3.3开断小电感电流27
2.4电力系统的常规应力与频繁操作28
2.4.1绝缘要求与环境28
2.4.2受力29
2.4.3频繁操作与寿命29
2.5真空开关的型式试验30
2.5.1绝缘试验30
2.5.2机械性能试验30
2.5.3短路试验31
2.5.4操动机构与辅助回路32
2.5.5控制系统的电磁兼容试验33
参考文献35
第3章真空灭弧室技术36
3.1真空灭弧室的历史、现状与发展36
3.2真空灭弧室的结构与原理37
3.2.1真空灭弧室的结构37
3.2.2真空灭弧室的工作原理39
3.3电弧控制技术42
3.3.1真空电弧的形态42
3.3.2横向磁场触头结构及熄弧原理43
3.3.3纵向磁场触头结构及熄弧原理43
3.4焊接与封接技术45
3.4.1对封接金属的要求45
3.4.2封接结构46
3.5触头材料与动密封47
3.5.1触头材料47
3.5.2动密封48
3.6老炼与真空测试49
3.6.1真空灭弧室的老炼49
3.6.2真空测试50
参考文献51
第4章真空开关开断过程的物理描述与
仿真52
4.1真空电弧的基本特性52
4.1.1真空电弧的伏安特性52
4.1.2阴极斑点53
4.1.3真空电弧的形态58
4.2真空电弧零区现象60
4.2.1低气压等离子体鞘层发展60
4.2.2弧后金属蒸气密度衰减规律61
4.2.3真空电弧的弧后电流63
4.2.4真空开关的截流现象64
4.3真空电弧的磁场调控67
4.3.1触头结构及其磁场分布67
4.3.2TMF-AMF组合磁场触头图像
分析68
参考文献69
第5章高压真空绝缘70
5.1真空间隙的静态绝缘70
5.1.1真空间隙的静态绝缘强度70
5.1.2影响真空绝缘的设计与工艺
因素73
5.1.3击穿弱点与电极材料74
5.1.4基于电场数值分析的126kV双断口
真空断路器灭弧室内绝缘设计75
5.2真空灭弧室弧后动态绝缘78
5.2.1暂态恢复电压79
5.2.2真空介质强度恢复与TRV79
5.2.3多断口串联高压真空开关的动态
绝缘80
5.3真空中的固体介质81
5.3.1真空中固体介质表面闪络机理及其
影响因素81
5.3.2真空开关外绝缘分析82
参考文献83
第6章真空开关的操动机构及其
控制84
6.1真空开关的运动特性与操动机构
参数84
6.1.1真空开关对操动机构运动特性及机
械参数的需求84
6.1.2操动机构的工作参数87
6.1.3运动特性与开断能力88
6.2弹簧操动机构90
6.2.1弹簧机构的构成90
6.2.2弹簧机构的工作原理91
6.3永磁机构与磁力机构92
6.3.1永磁操动机构的结构原理93
6.3.2磁力操动机构的结构原理93
6.3.3永磁与磁力机构的电磁场分析94
6.3.4永磁机构的有限元分析与设计97
6.3.5影响永磁与磁力机构出力特性的
因素101
6.4斥力机构102
6.4.1快速斥力机构的工作原理102
6.4.2斥力机构特性分析103
6.4.3影响斥力机构运动特性的因素104
6.4.4三种电磁机构的比较105
6.5电磁类操动机构的调控105
6.5.1基本控制105
6.5.2调速控制107
参考文献111
第7章直流真空开关112
7.1机械式直流真空断路器113
7.1.1基本原理113
7.1.2拓扑电路分析115
7.1.3高压直流真空开关的典型结构116
7.1.4高压直流真空开关的参数试验117
7.2真空开关的中频开断119
7.2.1中频换流参数119
7.2.2临界开断参数120
7.2.3系统剩余能量的消纳122
7.3直流真空开关模块的串联122
7.3.1模块结构设计案例123
7.3.2多断口直流真空断路器的同步
控制124
7.3.3同步控制系统及冗余设计125
7.4混合式直流断路器中的快速真空隔离
开关127
7.4.1混合式直流断路器拓扑127
7.4.2快速开关的工作条件129
7.4.3快速真空开关的运动参数130
7.5中低压直流真空开关135
7.5.1直流配电断路器135
7.5.2轨道牵引与舰船直流真空开关139
7.5.3双电源快速切换开关140
参考文献144
第8章真空开关的智能化145
8.1智能真空开关的信号检测系统145
8.1.1现场参量及植入传感器146
8.1.2电量传感器146
8.1.3非电量传感器149
8.1.4开关量检测方法152
8.2相控真空开关154
8.2.1相控开关的基本结构155
8.2.2短路故障的相控开断156
8.2.3相控真空开关的应用实例158
8.3多断口真空开关的同步补偿160
8.3.1多断口真空断路器的基本操作
控制160
8.3.2多断口真空断路器的主动异步
开断162
8.3.3实施案例166
8.4真空开关的电磁兼容与可靠性167
8.4.1电磁干扰源168
8.4.2电磁干扰的抑制168
8.4.3电磁兼容试验170
8.4.4智能真空开关的可靠性评价171
参考文献176第1章绪论1
1.1矿井提升机1
1.1.1背景1
1.1.2摩擦式提升机2
1.1.3缠绕式提升机3
1.2我国矿井提升机的现状4
1.3现代设计方法在矿井提升机设计
中的应用5
1.4数值计算方法在矿井提升机设计
中的应用6
第2章矿井提升机钢丝绳的动力学
建模方法9
2.1基于集中参数离散模型的钢丝绳
纵向振动力学方程10
2.2基于分布参数连续模型的钢丝绳
横向振动力学方程11
2.3基于节点坐标法的钢丝绳
动力学模型13
2.3.1节点坐标方程14
2.3.2节点坐标方程约束的
添加20
2.3.3基于节点坐标法的钢丝绳
多体动力学方程22
2.4基于相对节点方程的钢丝绳
建模方法25
2.4.1单元的划分25
2.4.2相对节点方程26
2.4.3节点弹性力的计算31
2.4.4钢丝绳接触模型34
2.4.5系统运动方程求解36
第3章钢丝绳动力学建模方法在
矿井提升机设计中的
应用41
3.1矿井提升机设计与钢丝绳相关的
动力学问题41
3.2钢丝绳的提升能力41
3.2.1单绳缠绕式提升机提升方式的
极限提升能力41
3.2.2钢丝绳公称抗拉强度对提升
能力的影响42
3.2.3钢丝绳结构对提升能力的
影响43
3.3与钢丝绳承载性能有关的结构
设计实例44
3.3.1结构设计方案选择的应用
实例44
3.3.2钢丝绳缠绕过程的运动耦合
特征的应用实例47
3.3.3摩擦提升机的动力学特性及
影响因素50
3.3.4超深井多绳摩擦式提升机的
极限提升能力54
3.3.5大尺度强时变柔性提升系统的
纵振、横振和扭振特性59
第4章矿井提升机振动特性的
建模及仿真实例75
4.1摩擦式提升机的纵向振动75
4.1.1摩擦式提升机的结构75
4.1.2摩擦式提升机的纵向振动
模型76
4.1.3摩擦式提升机的纵向
振动模型参数分析77
4.1.4摩擦式提升机的纵向振动
方程79
4.1.5摩擦式提升机纵向振动
方程的求解82
4.2摩擦式提升机的横向振动83
4.2.1摩擦式提升机的横向振动
模型84
4.2.2摩擦式提升机的横向振动
方程84
4.2.3摩擦式提升机的横向振动
能量分析86
4.2.4摩擦式提升机横向振动
方程的求解87
4.3JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提升机的
振动特性仿真分析90
4.3.1JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的纵向振动分析91
4.3.2JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的横向振动分析100
4.4摩擦式提升机的摩擦传动
动力学模型109
4.4.1平面梁单元的节点
坐标方程109
4.4.2平面梁单元的节点坐标方程的修正114
4.4.3钢丝绳与摩擦轮的摩擦接触
模型117
4.4.4摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程120
4.4.5摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程求解122
4.4.6JKM4.5×6 (Ⅳ)摩擦式提升
机的摩擦传动仿真分析124
第5章有限元法和虚拟样机
技术133
5.1有限元法133
5.1.1概述133
5.1.2有限元法的思想134
5.1.3有限元建模135
5.1.4有限元常用软件137
5.1.5ANSYS Workbench的
介绍137
5.1.6ANSYS Workbench的
分析步骤138
5.2虚拟样机技术139
5.2.1虚拟样机139
5.2.2虚拟样机技术的理论
基础140
5.3RecurDyn软件145
5.3.1概述145
5.3.2RecurDyn V8R1的基本
模块145
5.3.3建模和仿真的步骤147
第6章有限元法在矿井提升机
设计中的应用148
6.1引言148
6.2有限元法在矿井提升机主轴装置
设计中的应用148
6.2.1矿井提升机的主轴装置148
6.2.2主轴装置建模149
6.2.3计算结果及分析151
6.3有限元法在钢丝绳张力耦合变化
特性分析中的应用157
6.3.1钢丝绳缠绕模型的建模157
6.3.2不同包角下钢丝绳股内各
丝张力分布的仿真分析162
6.4矿井提升机制动过程的热-结构
耦合分析168
6.4.1分析内容168
6.4.2制动过程中的载荷及边界
条件施加168
6.4.3紧急制动工况下制动器的热-
结构仿真计算与分析169
6.5有限元法在钢丝绳-提升容器作业
过程力学分析中的应用174
6.5.1钢丝绳-提升容器有限元
建模174
6.5.2钢丝绳-提升容器作业过程的
动力学分析176
6.6有限元法在缠绕式提升机主轴装置
分析中的应用180
6.6.1卷筒结构的受力分析180
6.6.2主轴结构的受力分析183
6.6.3承载结构作业过程中的动
态应力分析185
6.7有限元法在卷筒部分的结构优
化中的应用187
6.7.1卷筒的优化设计189
6.7.2卷筒支轮的优化设计190
6.8有限元法在承载结构疲劳寿命分析
中的应用192
6.8.1矿井提升机卷筒的疲劳
寿命192
6.8.2矿井提升机主轴的疲劳
寿命194
6.8.3矿井提升机天轮的疲劳
寿命194
第7章虚拟样机技术在矿井
提升机设计中的应用197
7.1柔性体建模技术197
7.1.1基于模态坐标的柔性体
建模方法197
7.1.2有限元多柔性体建模
原理200
7.1.3多柔性体技术中柔性体的
描述200
7.2摩擦式提升机的虚拟样机
仿真205
7.2.1主轴装置的建模205
7.2.2钢丝绳的建模209
7.2.3提升容器及配重的建模209
7.2.4外部载荷的输入209
7.2.5虚拟样机模型209
7.2.6数值仿真及结果分析209
7.2.7钢丝绳受力不平衡的
分析214
7.3缠绕式提升机的虚拟样机
仿真216
7.3.1虚拟样机模型216
7.3.2双提升电动机作用下钢丝绳
高速缠绕过程的运动耦合
特征224
7.4矿井提升机虚拟样机建模与紧急
制动动力学仿真227
7.4.1分析对象227
7.4.2矿井提升机模型的简化与
建立227
7.4.3双卷筒矿井提升机的边界条件
施加和虚拟样机建模228
7.4.4双卷筒矿井提升机的紧急制
动特性仿真229
7.4.5满载提升容器的紧急
制动229
7.4.6满载提升容器在井底附近时的
紧急制动232
第8章数值仿真技术在矿井提升机
分析中的应用237
8.1分析目的237
8.2疲劳设
前 言
电力线路基本的操作就是与用电对象之间的接通或者开断，所用元器件称之为“开关电器”或简称“开关”。电力开关是电力系统的基础硬件之一，从20世纪90年代起，尤其在中压配电系统中，负责切换负载和短路保护的少油断路器几乎全部换上了性能优异的真空开关，由于环保气体的使用限制，发展历史不长的SF6断路器在配电领域的应用也日趋减少。在输电等级应用中，断路器中以真空介质替代SF6气体的进程，随着我国绿色环保“双碳”目标的提出已步入发展的快车道。随着真空开关在电力设备中占比的增加，人们希望更多地了解真空开关，相关专业技术人员需要掌握真空开关相关技术，电气工程领域本科生、研究生也希望对新型开关电器有比较深入的认知。1960年我国台电力真空开关诞生，此后约半个世纪由已故的西安交通大学王季梅教授带领弟子奋斗在我国真空开关研究领域的前沿。从1983年我国本《真空开关》专著出版开始，王季梅老师留下了他主笔的真空开关理论与应用专著十余部。本书的基础理论框架和主要学术思想均引自王季梅老师的这些专著。作为晚辈之一的本书作者曾两度完成真空开关相关内容的国家自然科学基金重点项目，并将项目研究的部分总结内容以及团队近年来在真空开关技术方面的收获与体会汇总成本书的扩展内容，希望能传承王季梅老师的科学精神，续写真空开关技术的新篇。作者钟爱动手实践，但理论见短，本书欲以真空开关新技术为特色，但现代技术突飞猛进，“新”字很难持久，故书名仍称《真空开关技术》，其特色交给读者评价。本书分三部分，部分(第1、2章）是真空开关概论及其工作任务；第二部分（第3~6章）为真空开关主体技术以及相关理论，包括真空灭弧室技术、真空开关开断过程的物理描述与仿真、高压真空绝缘以及真空开关的操动机构及其控制；第三部分（第7、8章）为真空开关新应用与发展，包括直流真空开关和真空开关的智能化。全书由大连理工大学邹积岩教授负责整体架构，并负责第1章、第2章、第7章和第8章的编写及全书统稿；旭光电子陈军平高级工程师负责第3章的编写；河北工业大学刘晓明教授负责第4章、第5章的编写；大连理工大学董恩源教授负责第6章的编写。本书内容部分取自作者指导的研究生的学位论文，以及大连理工大学电器团队廖敏夫教授、段雄英教授、王永兴博士、黄智慧博士等的研究成果。在编著过程中，大连理工大学丛吉远高工、邹啟涛高工，天津工业大学朱高嘉博士、李龙女博士，河北工业大学陈海工程师等都做了很多贡献。作者团队的在读博士研究生曾祥浩、梁德世、郭兴宇、李培源、姜文涛、吴其和黄翀阳等参与了编写。此外，旭光电子陈秉喜高级工程师、田志强高级工程师也为本书的编写做了大量工作。本书得到了国家自然科学基金项目（No.51337001，No52077025）的支持，得到了旭光电子的出版赞助，在此一并表示衷心的感谢！《真空开关技术》面向现代电力系统，旨在服务于电力工程领域科研人员与电器制造行业产品研发人员，也可作为高等学校电气工程及其自动化专业本科或研究生选修课教材、教学参考书。本书汇聚了作者及所在单位近年来的研究成果，但鉴于作者水平所限，书中难免有不足和谬误之处，诚挚欢迎广大读者批评指正。
作者
2020年冬
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