基于Pro／E的高压开关分-合闸运动仿真分析

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Pro/E是由美国PTC公司研制的-款由设计到制造的-体化三维设计软件，是新-代的产品造型系统。该公司新推出的 Creo在原有功能的基础上，更提高了软件的易用性，增强了互操作性，逐步解决数据转换的问题，使装配模型更能满足复杂的客户配置需求。在结构和工程设计方面，该软件的零件建模、整机装配等功能非常强大，而且利用该软件的mechanism拈，可通过对产品进行动态、静态分析，装配检验和运动仿真，以提高产品设计的成型速度、设计精确度以及使用性能。

本文将针对-种新型高压断路器的操作系统，应用 Pro/E的 mechanism拈进行动力特性分析。

高压断路器的特殊性要求其操动机构必须满足-定的动力特性，否则将引起带载触头严重损坏或者操动机构破坏。现在的设计工作基本上是通过实验来检测设计的合理性，造成人力物力的大量耗费。通过利用 Pro/E的机构动力学分析模块，可以精确地测量其开 -合闸运动特性曲线，从而在设计阶段就可以使产品设计趋于成熟。

1 Pro/E的mechanism拈介绍 ·机构动力学分析是 Pro/E Wildfire的-个仿真拈。使用mechanism拈，可以实现对机构的定- 12 - 义，以及对机构中的零件移动和机构的运动进行分析研究，还可以拓展到凸轮、槽轮和齿轮机构的设计。在分析机构的运动时，可以观察和记录运动过程或-些测量量，如位置、速度、加速度和力等。

应用 mechanism拈流程如下：1)创建模型。包括创建机构零件模型，建立零件的连接，定义各个连接轴等。

2)检查模型〃好模型后，拖动机构里可移动构件，观察机构的运动情况，检查是否有干涉以及连接错误。

3)添加模型化要素。根据实际运行情况添加伺服电机，编辑运行函数，定义测量。

通过执行以上流程，可以获得所需要机构任- 点的动力、速度分析结果，可以直接给出其 曲线与数据。

2 新型高压断路器操动机构介绍及其开合闸运动曲线的规划高压开关的全部功能都体现在动、静触头的分、合动作上，而触头的分合动作要通过操动机构来实现。操动机构是开关的重要组成部分，开关的工作可靠性在很大程度上依赖于操动机构的动作可靠性。

基于 Pro/E的高压开关分 -合闸运动仿真分析 伦智达。等开关事故分析表明，由于操动机构原因而导致的开关事故占总事故的6o%以上，足见操动机构对开关工作性能和可靠性起着至关重要的作用。通过合理设计高压开关的操动机构，得到近似理想的输出特性，可以有效地改善高压开关断路器的工作状态，减少故障发生，延长使用寿命。

本文高压开关操动机构系统采用正弦函数为速度曲线，给定信号，根据断路器的额定数据，建立速度曲线模型。

以正弦波为例，无论在半周期内三角函数波幅值和周期是多少，它与横轴所围成的面积同容纳它的最小长方形的面积的比例为-定值，且该常量的值为2/，r。设定其运行距离为25mm，又根据断路器的运动特l生，设定其分闸运动时间为 16ms，合闸运动时间为20ms，则速度最大值分别为2.45m/s和2m/s。断路器分合闸运行时速度 -时间曲线如图 1、图2所示。

3213萋14 10 16 20t/ms图1 分闸运动曲线规划t/ms图2 合闸运动曲线规划由图 1可见，速度曲线由2段正弦函数组成，其中OA为加速段，AB为减速段。点A选为4ms，点B选为16ms，其分闸平均速度为 1.56m/s，满足分闸特陛需要。速度曲线的函数建立见公式 (1)。

f2·45sin125rt 0< <4msi2.45sin丁125 0.08)4

f2sin1001rf 0< <15ms.厂(t) 3 (2)2sin100订( -0.O1) 15

图 3 操动机构模型进入 Pro/E的 mechanism拈，检查机构组装的合理后，拖动机构中的可移动构件到运动初始位置，定义驱动的伺服电机以及测量量、测量点。

由于本系统采用正弦函数为速度曲线，给定信号为分段函数，故伺服电机 模”可为 余弦”施加或者 用户定义的”施加。

- ～～1穗 ] 窭爨 l嘛辩图4 伺服电机运动函数施加- 13 -