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真空开关技术 版权信息
- ISBN：9787111685920
- 条形码：9787111685920 ; 978-7-111-68592-0
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
真空开关技术 本书特色
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。
真空开关技术 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4.0时代的到来，真空开关技术本身也在快速发展。 《真空开关技术》从真空开关基本原理人手，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。 《真空开关技术》内容共分三部分，首部分（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。 《真空开关技术》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。
真空开关技术 目录
前言
第1章真空开关概论1
11真空开关的基本结构与工作原理1
12真空开关的分类4
13真空开关的发展历史与现状7
14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
21电力系统的短路及断路器关合短路18
22真空开关开断短路电流的物理过程19
221真空开关短路开断零区的介质恢复
与电压恢复19
222暂态恢复电压的表征20
23不同负荷常规电流的合分24
231空载长线的合分24
232电容器组的投切25
233开断小电感电流27
24电力系统的常规应力与频繁操作28
241绝缘要求与环境28
242受力29
243频繁操作与寿命29
25真空开关的型式试验30
251绝缘试验30
252机械性能试验30
253短路试验31
254操动机构与辅助回路32
255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
31真空灭弧室的历史、现状与发展36
32真空灭弧室的结构与原理37
321真空灭弧室的结构37
322真空灭弧室的工作原理39
33电弧控制技术42
331真空电弧的形态42
332横向磁场触头结构及熄弧原理43
333纵向磁场触头结构及熄弧原理43
34焊接与封接技术45
341对封接金属的要求45
342封接结构46
35触头材料与动密封47
351触头材料47
352动密封48
36老炼与真空测试49
361真空灭弧室的老炼49
362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
41真空电弧的基本特性52
411真空电弧的伏安特性52
412阴极斑点53
413真空电弧的形态58
42真空电弧零区现象60
421低气压等离子体鞘层发展60
422弧后金属蒸气密度衰减规律61
423真空电弧的弧后电流63
424真空开关的截流现象64
43真空电弧的磁场调控67
431触头结构及其磁场分布67
432TMF-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
51真空间隙的静态绝缘70
511真空间隙的静态绝缘强度70
512影响真空绝缘的设计与工艺
因素73
513击穿弱点与电极材料74
514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
52真空灭弧室弧后动态绝缘78
521暂态恢复电压79
522真空介质强度恢复与TRV79
523多断口串联高压真空开关的动态
绝缘80
53真空中的固体介质81
531真空中固体介质表面闪络机理及其
影响因素81
532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
61真空开关的运动特性与操动机构
参数84
611真空开关对操动机构运动特性及机
械参数的需求84
612操动机构的工作参数87
613运动特性与开断能力88
62弹簧操动机构90
621弹簧机构的构成90
622弹簧机构的工作原理91
63永磁机构与磁力机构92
631永磁操动机构的结构原理93
632磁力操动机构的结构原理93
633永磁与磁力机构的电磁场分析94
634永磁机构的有限元分析与设计97
635影响永磁与磁力机构出力特性的
因素101
64斥力机构102
641快速斥力机构的工作原理102
642斥力机构特性分析103
643影响斥力机构运动特性的因素104
644三种电磁机构的比较105
65电磁类操动机构的调控105
651基本控制105
652调速控制107
参考文献111
第7章直流真空开关112
71机械式直流真空断路器113
711基本原理113
712拓扑电路分析115
713高压直流真空开关的典型结构116
714高压直流真空开关的参数试验117
72真空开关的中频开断119
721中频换流参数119
722临界开断参数120
723系统剩余能量的消纳122
73直流真空开关模块的串联122
731模块结构设计案例123
732多断口直流真空断路器的同步
控制124
733同步控制系统及冗余设计125
74混合式直流断路器中的快速真空隔离
开关127
741混合式直流断路器拓扑127
742快速开关的工作条件129
743快速真空开关的运动参数130
75中低压直流真空开关135
751直流配电断路器135
752轨道牵引与舰船直流真空开关139
753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
81智能真空开关的信号检测系统145
811现场参量及植入传感器146
812电量传感器146
813非电量传感器149
814开关量检测方法152
82相控真空开关154
821相控开关的基本结构155
822短路故障的相控开断156
823相控真空开关的应用实例158
83多断口真空开关的同步补偿160
831多断口真空断路器的基本操作
控制160
832多断口真空断路器的主动异步
开断162
833实施案例166
84真空开关的电磁兼容与可靠性167
841电磁干扰源168
842电磁干扰的抑制168
843电磁兼容试验170
844智能真空开关的可靠性评价171
参考文献176第1章绪论1
11矿井提升机1
111背景1
112摩擦式提升机2
113缠绕式提升机3
12我国矿井提升机的现状4
13现代设计方法在矿井提升机设计
中的应用5
14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
21基于集中参数离散模型的钢丝绳
纵向振动力学方程10
22基于分布参数连续模型的钢丝绳
横向振动力学方程11
23基于绝对节点坐标法的钢丝绳
动力学模型13
231绝对节点坐标方程14
232绝对节点坐标方程约束的
添加20
233基于绝对节点坐标法的钢丝绳
多体动力学方程22
24基于相对节点方程的钢丝绳
建模方法25
241单元的划分25
242相对节点方程26
243节点弹性力的计算31
244钢丝绳接触模型34
245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
31矿井提升机设计与钢丝绳相关的
动力学问题41
32钢丝绳的提升能力41
321单绳缠绕式提升机提升方式的
极限提升能力41
322钢丝绳公称抗拉强度对提升
能力的影响42
323钢丝绳结构对提升能力的
影响43
33与钢丝绳承载性能有关的结构
设计实例44
331结构设计方案选择的应用
实例44
332钢丝绳缠绕过程的运动耦合
特征的应用实例47
333摩擦提升机的动力学特性及
影响因素50
334超深井多绳摩擦式提升机的
极限提升能力54
335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
41摩擦式提升机的纵向振动75
411摩擦式提升机的结构75
412摩擦式提升机的纵向振动
模型76
413摩擦式提升机的纵向
振动模型参数分析77
414摩擦式提升机的纵向振动
方程79
415摩擦式提升机纵向振动
方程的求解82
42摩擦式提升机的横向振动83
421摩擦式提升机的横向振动
模型84
422摩擦式提升机的横向振动
方程84
423摩擦式提升机的横向振动
能量分析86
424摩擦式提升机横向振动
方程的求解87
43JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提升机的
振动特性仿真分析90
431JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的纵向振动分析91
432JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的横向振动分析100
44摩擦式提升机的摩擦传动
动力学模型109
441平面梁单元的绝对节点
坐标方程109
442平面梁单元的绝对节点坐标方程的修正114
443钢丝绳与摩擦轮的摩擦接触
模型117
444摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程120
445摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程求解122
446JKM45×6 (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
51有限元法133
511概述133
512有限元法的思想134
513有限元建模135
514有限元常用软件137
515ANSYS Workbench的
介绍137
516ANSYS Workbench的
分析步骤138
52虚拟样机技术139
521虚拟样机139
522虚拟样机技术的理论
基础140
53RecurDyn软件145
531概述145
532RecurDyn V8R1的基本
模块145
533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
61引言148
62有限元法在矿井提升机主轴装置
设计中的应用148
621矿井提升机的主轴装置148
622主轴装置建模149
623计算结果及分析151
63有限元法在钢丝绳张力耦合变化
特性分析中的应用157
631钢丝绳缠绕模型的建模157
632不同包角下钢丝绳股内各
丝张力分布的仿真分析162
64矿井提升机制动过程的热-结构
耦合分析168
641分析内容168
642制动过程中的载荷及边界
条件施加168
643紧急制动工况下制动器的热-
结构仿真计算与分析169
65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
651钢丝绳-提升容器有限元
建模174
652钢丝绳-提升容器作业过程的
动力学分析176
66有限元法在缠绕式提升机主轴装置
分析中的应用180
661卷筒结构的受力分析180
662主轴结构的受力分析183
663承载结构作业过程中的动
态应力分析185
67有限元法在卷筒部分的结构优
化中的应用187
671卷筒的优化设计189
672卷筒支轮的优化设计190
68有限元法在承载结构疲劳寿命分析
中的应用192
681矿井提升机卷筒的疲劳
寿命192
682矿井提升机主轴的疲劳
寿命194
683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
71柔性体建模技术197
711基于模态坐标的柔性体
建模方法197
712有限元多柔性体建模
原理200
713多柔性体技术中柔性体的
描述200
72摩擦式提升机的虚拟样机
仿真205
721主轴装置的建模205
722钢丝绳的建模209
723提升容器及配重的建模209
724外部载荷的输入209
725虚拟样机模型209
726数值仿真及结果分析209
727钢丝绳受力不平衡的
分析214
73缠绕式提升机的虚拟样机
仿真216
731虚拟样机模型216
732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
74矿井提升机虚拟样机建模与紧急
制动动力学仿真227
741分析对象227
742矿井提升机模型的简化与
建立227
743双卷筒矿井提升机的边界条件
施加和虚拟样机建模228
744双卷筒矿井提升机的紧急制
动特性仿真229
745满载提升容器的紧急
制动229
746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
81分析目的237
82疲劳设
第1章真空开关概论1
11真空开关的基本结构与工作原理1
12真空开关的分类4
13真空开关的发展历史与现状7
14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
21电力系统的短路及断路器关合短路18
22真空开关开断短路电流的物理过程19
221真空开关短路开断零区的介质恢复
与电压恢复19
222暂态恢复电压的表征20
23不同负荷常规电流的合分24
231空载长线的合分24
232电容器组的投切25
233开断小电感电流27
24电力系统的常规应力与频繁操作28
241绝缘要求与环境28
242受力29
243频繁操作与寿命29
25真空开关的型式试验30
251绝缘试验30
252机械性能试验30
253短路试验31
254操动机构与辅助回路32
255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
31真空灭弧室的历史、现状与发展36
32真空灭弧室的结构与原理37
321真空灭弧室的结构37
322真空灭弧室的工作原理39
33电弧控制技术42
331真空电弧的形态42
332横向磁场触头结构及熄弧原理43
333纵向磁场触头结构及熄弧原理43
34焊接与封接技术45
341对封接金属的要求45
342封接结构46
35触头材料与动密封47
351触头材料47
352动密封48
36老炼与真空测试49
361真空灭弧室的老炼49
362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
41真空电弧的基本特性52
411真空电弧的伏安特性52
412阴极斑点53
413真空电弧的形态58
42真空电弧零区现象60
421低气压等离子体鞘层发展60
422弧后金属蒸气密度衰减规律61
423真空电弧的弧后电流63
424真空开关的截流现象64
43真空电弧的磁场调控67
431触头结构及其磁场分布67
432TMF-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
51真空间隙的静态绝缘70
511真空间隙的静态绝缘强度70
512影响真空绝缘的设计与工艺
因素73
513击穿弱点与电极材料74
514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
52真空灭弧室弧后动态绝缘78
521暂态恢复电压79
522真空介质强度恢复与TRV79
523多断口串联高压真空开关的动态
绝缘80
53真空中的固体介质81
531真空中固体介质表面闪络机理及其
影响因素81
532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
61真空开关的运动特性与操动机构
参数84
611真空开关对操动机构运动特性及机
械参数的需求84
612操动机构的工作参数87
613运动特性与开断能力88
62弹簧操动机构90
621弹簧机构的构成90
622弹簧机构的工作原理91
63永磁机构与磁力机构92
631永磁操动机构的结构原理93
632磁力操动机构的结构原理93
633永磁与磁力机构的电磁场分析94
634永磁机构的有限元分析与设计97
635影响永磁与磁力机构出力特性的
因素101
64斥力机构102
641快速斥力机构的工作原理102
642斥力机构特性分析103
643影响斥力机构运动特性的因素104
644三种电磁机构的比较105
65电磁类操动机构的调控105
651基本控制105
652调速控制107
参考文献111
第7章直流真空开关112
71机械式直流真空断路器113
711基本原理113
712拓扑电路分析115
713高压直流真空开关的典型结构116
714高压直流真空开关的参数试验117
72真空开关的中频开断119
721中频换流参数119
722临界开断参数120
723系统剩余能量的消纳122
73直流真空开关模块的串联122
731模块结构设计案例123
732多断口直流真空断路器的同步
控制124
733同步控制系统及冗余设计125
74混合式直流断路器中的快速真空隔离
开关127
741混合式直流断路器拓扑127
742快速开关的工作条件129
743快速真空开关的运动参数130
75中低压直流真空开关135
751直流配电断路器135
752轨道牵引与舰船直流真空开关139
753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
81智能真空开关的信号检测系统145
811现场参量及植入传感器146
812电量传感器146
813非电量传感器149
814开关量检测方法152
82相控真空开关154
821相控开关的基本结构155
822短路故障的相控开断156
823相控真空开关的应用实例158
83多断口真空开关的同步补偿160
831多断口真空断路器的基本操作
控制160
832多断口真空断路器的主动异步
开断162
833实施案例166
84真空开关的电磁兼容与可靠性167
841电磁干扰源168
842电磁干扰的抑制168
843电磁兼容试验170
844智能真空开关的可靠性评价171
参考文献176第1章绪论1
11矿井提升机1
111背景1
112摩擦式提升机2
113缠绕式提升机3
12我国矿井提升机的现状4
13现代设计方法在矿井提升机设计
中的应用5
14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
21基于集中参数离散模型的钢丝绳
纵向振动力学方程10
22基于分布参数连续模型的钢丝绳
横向振动力学方程11
23基于绝对节点坐标法的钢丝绳
动力学模型13
231绝对节点坐标方程14
232绝对节点坐标方程约束的
添加20
233基于绝对节点坐标法的钢丝绳
多体动力学方程22
24基于相对节点方程的钢丝绳
建模方法25
241单元的划分25
242相对节点方程26
243节点弹性力的计算31
244钢丝绳接触模型34
245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
31矿井提升机设计与钢丝绳相关的
动力学问题41
32钢丝绳的提升能力41
321单绳缠绕式提升机提升方式的
极限提升能力41
322钢丝绳公称抗拉强度对提升
能力的影响42
323钢丝绳结构对提升能力的
影响43
33与钢丝绳承载性能有关的结构
设计实例44
331结构设计方案选择的应用
实例44
332钢丝绳缠绕过程的运动耦合
特征的应用实例47
333摩擦提升机的动力学特性及
影响因素50
334超深井多绳摩擦式提升机的
极限提升能力54
335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
41摩擦式提升机的纵向振动75
411摩擦式提升机的结构75
412摩擦式提升机的纵向振动
模型76
413摩擦式提升机的纵向
振动模型参数分析77
414摩擦式提升机的纵向振动
方程79
415摩擦式提升机纵向振动
方程的求解82
42摩擦式提升机的横向振动83
421摩擦式提升机的横向振动
模型84
422摩擦式提升机的横向振动
方程84
423摩擦式提升机的横向振动
能量分析86
424摩擦式提升机横向振动
方程的求解87
43JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提升机的
振动特性仿真分析90
431JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的纵向振动分析91
432JKM45×6 (Ⅳ)摩擦式提
升机的横向振动分析100
44摩擦式提升机的摩擦传动
动力学模型109
441平面梁单元的绝对节点
坐标方程109
442平面梁单元的绝对节点坐标方程的修正114
443钢丝绳与摩擦轮的摩擦接触
模型117
444摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程120
445摩擦式提升机的摩擦传动动
力学方程求解122
446JKM45×6 (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
51有限元法133
511概述133
512有限元法的思想134
513有限元建模135
514有限元常用软件137
515ANSYS Workbench的
介绍137
516ANSYS Workbench的
分析步骤138
52虚拟样机技术139
521虚拟样机139
522虚拟样机技术的理论
基础140
53RecurDyn软件145
531概述145
532RecurDyn V8R1的基本
模块145
533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
61引言148
62有限元法在矿井提升机主轴装置
设计中的应用148
621矿井提升机的主轴装置148
622主轴装置建模149
623计算结果及分析151
63有限元法在钢丝绳张力耦合变化
特性分析中的应用157
631钢丝绳缠绕模型的建模157
632不同包角下钢丝绳股内各
丝张力分布的仿真分析162
64矿井提升机制动过程的热-结构
耦合分析168
641分析内容168
642制动过程中的载荷及边界
条件施加168
643紧急制动工况下制动器的热-
结构仿真计算与分析169
65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
651钢丝绳-提升容器有限元
建模174
652钢丝绳-提升容器作业过程的
动力学分析176
66有限元法在缠绕式提升机主轴装置
分析中的应用180
661卷筒结构的受力分析180
662主轴结构的受力分析183
663承载结构作业过程中的动
态应力分析185
67有限元法在卷筒部分的结构优
化中的应用187
671卷筒的优化设计189
672卷筒支轮的优化设计190
68有限元法在承载结构疲劳寿命分析
中的应用192
681矿井提升机卷筒的疲劳
寿命192
682矿井提升机主轴的疲劳
寿命194
683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
71柔性体建模技术197
711基于模态坐标的柔性体
建模方法197
712有限元多柔性体建模
原理200
713多柔性体技术中柔性体的
描述200
72摩擦式提升机的虚拟样机
仿真205
721主轴装置的建模205
722钢丝绳的建模209
723提升容器及配重的建模209
724外部载荷的输入209
725虚拟样机模型209
726数值仿真及结果分析209
727钢丝绳受力不平衡的
分析214
73缠绕式提升机的虚拟样机
仿真216
731虚拟样机模型216
732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
74矿井提升机虚拟样机建模与紧急
制动动力学仿真227
741分析对象227
742矿井提升机模型的简化与
建立227
743双卷筒矿井提升机的边界条件
施加和虚拟样机建模228
744双卷筒矿井提升机的紧急制
动特性仿真229
745满载提升容器的紧急
制动229
746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
81分析目的237
82疲劳设
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