低壓電器設(shè)計(jì)的案例
5/27 Ansys低壓電器設(shè)計(jì)解決方案
Ansys公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于低壓電器行業(yè)，涵蓋電磁場、結(jié)構(gòu)場、流體場及多物理場等，在整個行業(yè)中擁有眾多的成功案例，能夠幫助用戶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升產(chǎn)品品質(zhì)，提高行業(yè)競爭力。本次研討會將通過Ansys全面的解決方案對低壓電器如電磁閥、斷路器等設(shè)計(jì)難題做一系列的詳細(xì)講解，助力廣大低頻電磁用戶更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，贏得更大市場。
領(lǐng)先技術(shù)，加速研發(fā) | 《ANSYS低壓電器行業(yè)解決方案》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
1 低壓電器設(shè)計(jì)中的技術(shù)挑戰(zhàn)
· 低壓電器概念
· 低壓電器所關(guān)注的問題
· 動作器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
· 電磁式低壓電器關(guān)鍵技術(shù)問題
2 ANSYS低壓電器解決方案
· ANSYS機(jī)電組件和系統(tǒng)解決方案
· ANSYS集成化設(shè)計(jì)解決方案
· 基于ANSYS Workbench的多物理場仿真平臺
· ANSYS技術(shù)優(yōu)勢
3 低壓電器電磁分析
· 集成化電磁設(shè)計(jì)環(huán)境
· 參數(shù)化建模
· 材料建模功能
· 功能強(qiáng)大的求解器
· 場路耦合控制系統(tǒng)
· 電磁力優(yōu)化案例
4 低壓電器結(jié)構(gòu)分析
· 啟動工況結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
· 最大行程工況結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
· 最大行程工況模態(tài)分析
· 塑殼斷路器
5 低壓電器多物理場耦合分析
· 電磁場-結(jié)構(gòu)場耦合分析
· 電磁場-溫度場計(jì)算
· 低壓開關(guān)電弧仿真
· 動觸頭電弧仿真
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展開 近期有低壓電器招聘高級電磁/結(jié)構(gòu)仿真工程師？
國內(nèi)某知名大型電器研究院蘇州分院急聘--高級電磁/結(jié)構(gòu)仿真工程師--數(shù)名
一.企業(yè)簡介：
某大型電器股份有限公司研究院昆山分院（地址：江蘇蘇州）隸屬于北京人民電器有限公司研究院下屬分院。于一九九二年成立，秉承“尊嚴(yán)維護(hù)立身、精益執(zhí)行立人、創(chuàng)新先驅(qū)立本、卓越績效立世”企業(yè)精神，歷經(jīng)二十年的發(fā)展，已經(jīng)成為我國低壓電器主導(dǎo)研制企業(yè)之一。公司主要服務(wù)于工業(yè)和電力系統(tǒng)，為用戶提供交流斷路器、直流斷路器、控制電器、隔離電器、電動機(jī)保護(hù)電器以及雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)六大系列二百多個不同規(guī)格的低壓電器產(chǎn)品，滿足國家重大項(xiàng)目的需求，能為客戶提供一攬子電氣技術(shù)解決方案。
所有產(chǎn)品都獲得中國質(zhì)量認(rèn)證中心CQC頒發(fā)的“CCC”證書，許多產(chǎn)品還通過了歐共體CE、RoHS認(rèn)證。企業(yè)還通過了質(zhì)量管理體系ISO9001，環(huán)境管理體系ISO14001、職業(yè)健康管理體系OHSAS 18001及測量管理體系ISO 10012等體系認(rèn)證。
二.待遇：五險(xiǎn)一金、績效獎金、雙休、年底雙薪、提供工作餐、食宿、交通補(bǔ)助、通訊補(bǔ)貼、帶薪年假等。
三.企業(yè)優(yōu)勢：
1).國內(nèi)低壓電器大型專業(yè)研究院（與正泰電器、長城電器規(guī)模相差不大）。
2).昆山研究院氛圍濃厚，人際關(guān)系簡單，技術(shù)研發(fā)能力強(qiáng)，行業(yè)內(nèi)有一定知名度。
3).昆山研究院處于快速發(fā)展階段，晉升空間大，有利于人才職業(yè)發(fā)展。
4).公司提供良好培訓(xùn)，提供食宿（房貼、車貼、話貼），交五險(xiǎn)一金，雙休8小時(shí)，加班有加班費(fèi)或調(diào)休。
展開 ANSYS低壓電器設(shè)計(jì)解決方案
“
ANSYS低壓電器仿真解決方案獨(dú)有的、業(yè)界領(lǐng)先的競爭優(yōu)勢有利于企業(yè)便捷、高效、高精度、全面地預(yù)測和改進(jìn)低壓開關(guān)性能，實(shí)現(xiàn)從電磁到多物理場耦合設(shè)計(jì)、從部件到系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)。
低壓電器電弧理論總結(jié)1
電弧過零后，溫度超過2000K-3000K，電弧還具有一定的導(dǎo)電性，隨后，當(dāng)電弧 輸入能量大于耗散能量，電弧溫度逐漸上升，逐漸點(diǎn)燃；
9. 20世紀(jì)50年代，人們發(fā)現(xiàn)開關(guān)電器開端呈現(xiàn)出電弧時(shí)，電弧有個短暫的停滯效應(yīng)；其原 因在于，金屬相電弧轉(zhuǎn)向氣相電弧有一定時(shí)間（原因之一）；
10. H.G,Stablein等人提出磁場吹弧的新機(jī)理，即橫向磁場能夠在弧柱內(nèi)產(chǎn)生流場，使冷氣流 從電弧前端進(jìn)入從后端流出，帶走熱量；
11. 在觸頭開斷過程，對應(yīng)于電弧停滯時(shí)間存在一個電弧開始運(yùn)動的極限長度，若觸頭打開 長度小于這一間隙，則電弧停滯不動；這一氣隙值幾乎與觸頭開斷速度無關(guān)；
12. 影響觸頭停滯的因素有：1、觸頭區(qū)域的磁場；2、觸頭的開斷速度；3、觸頭材料；4、 滅弧室的結(jié)構(gòu)與器壁材料；5、觸頭形狀和表面情況；
13. 通過實(shí)驗(yàn)，電弧停滯時(shí)間隨觸頭分?jǐn)嗨俣群痛磐芏鹊脑黾佣鴾p小；有外加磁場時(shí)，電 弧從金屬相電弧變成氣相電弧時(shí)間較短；
14. 對于觸頭材料，熔點(diǎn)高的材料，電弧停滯時(shí)間較熔點(diǎn)低的材料短；純金屬的電弧停止時(shí) 間較非均勻材料的短；
15. 電弧停滯時(shí)間也與觸頭表面狀態(tài)有關(guān)：電弧在擦干凈的，粗糙度和多次經(jīng)電弧燒蝕的表 面運(yùn)動，停滯時(shí)間較短；而在光滑的，氧化的和污染的表面運(yùn)動，停滯時(shí)間較長；
16.電弧停滯時(shí)間還受滅弧室尺寸的影響：滅弧室尺寸越小，滅弧壓力增加，使電弧運(yùn)動速度變慢，電弧 停滯時(shí)間增長；
17. 產(chǎn)氣材料會冷卻電弧，使電弧變細(xì)，電弧停滯時(shí)間變短；
18. 電弧運(yùn)動速度與磁場強(qiáng)度，電弧長度和直徑的關(guān)系為：增加吹弧磁場B可加速電弧運(yùn)動，電弧運(yùn)動速度 還隨電弧長度l的增加和直徑的減小而增大；
19. 引入氣吹后，滅弧柵片之間的距離減小，可增加滅弧柵片的數(shù)量；
20.
展開 SLS 3D打印低壓電器行業(yè)應(yīng)用
塑殼斷路器主要具備三個主要功能：短路瞬時(shí)保護(hù)、過載保護(hù)、短路短延時(shí)，它是保護(hù)類電器中最基礎(chǔ)的一種電器，使用量大，電氣設(shè)備和電網(wǎng)的運(yùn)行是否良好取決于塑殼斷路器的可靠性，否則容易發(fā)生問題，導(dǎo)致供電不正常，甚至?xí)﹄娐坊蛴秒娫O(shè)備產(chǎn)生破壞，總成經(jīng)濟(jì)損失。
△某型塑殼斷路器
塑殼斷路器種類繁多，結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜，對于電器設(shè)計(jì)生產(chǎn)企業(yè)而言，在新型產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)階段，往往要采用硅膠覆膜加工，或者CNC加工的方式制作原型件進(jìn)行裝配驗(yàn)證和功能測試，這些方式周期較長且成本也不低，當(dāng)每年新品種類達(dá)到幾十、上百種時(shí)，這些問題將會尤為突出。下面通過分享盈普某終端客戶的使用案例，來說明SLS技術(shù)在低壓電器行業(yè)的部分應(yīng)用。
案例客戶簡介
客戶為全球知名智慧能源解決方案提供商，產(chǎn)品包括配電器、終端電器、電機(jī)控制與保護(hù)電器、工業(yè)自動化等，年銷售額超過800億元，業(yè)務(wù)遍及 140 多個國家和地區(qū)。該客戶使用盈普P360激光燒結(jié)系統(tǒng)，搭配PPS零件粉體全性能處理工作站，進(jìn)行各類低壓電器產(chǎn)品的研發(fā)與試制工作。
△客戶現(xiàn)場—盈普P360激光燒結(jié)系統(tǒng)+PPS
產(chǎn)品開發(fā)
該客戶每年新開發(fā)生產(chǎn)的各類電器產(chǎn)品超過1萬件，目前使用盈普P360打印的主要產(chǎn)品為塑殼斷路器外殼與其他結(jié)構(gòu)件。
△客戶使用SLS技術(shù)開發(fā)的某型號塑殼斷路器外殼
△客戶打印的其他結(jié)構(gòu)件
在塑殼斷路器外殼樣件打印完成后，客戶要進(jìn)行裝配驗(yàn)證和功能測試。
展開 低壓電器基礎(chǔ)知識，非常全面，趕緊收藏！
一、斷路器
低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空氣開關(guān)，用于低壓配電電路中不頻繁的通斷控制。在電路發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時(shí)能自動分?jǐn)喙收想娐罚且环N控制兼保護(hù)電器。
斷路器的種類繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為DW型框架式斷路器、DZ型塑料外殼式斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型、DWZ型限流式斷路器等。框架式斷路器主要用作配電線路的保護(hù)開關(guān)，而塑料外殼式斷路器除可用作配電線路的保護(hù)開關(guān)外，還可用作電動機(jī)、照明電路及電熱電路的控制開關(guān)。
下面以塑殼斷路器為例簡單介紹斷路器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用與選用方法。
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斷路器的結(jié)構(gòu)和工作
斷路器主要由3個基本部分組成，即觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，包括過電流脫扣器、失壓（欠電壓）脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器和自由脫扣器。
圖1-8是斷路器工作原理示意圖及圖形符號。斷路器開關(guān)是靠操作機(jī)構(gòu)手動或電動合閘的，觸頭閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將觸頭鎖在合閘位置上。當(dāng)電路發(fā)生上述故障時(shí)，通過各自的脫扣器使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，自動跳閘以實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。分勵脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制分?jǐn)嚯娐分谩?過電流脫扣器用于線路的短路和過電流保護(hù)，當(dāng)線路的電流大于整定的電流值時(shí)，過電流脫扣器所產(chǎn)生的電磁力使掛鉤脫扣，動觸點(diǎn)在彈簧的拉力下迅速斷開，實(shí)現(xiàn)短路器的跳閘功能。
圖1-8 斷路器工作原理示意圖及圖形符號
熱脫扣器用于線路的過負(fù)荷保護(hù)，工作原理和熱繼電器相同。
展開 常用低壓電器元件基礎(chǔ)知識
時(shí)間繼電器也可以理解為定時(shí)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間后，它的延時(shí)觸點(diǎn)會閉合或分開，常見的有晶體管式、數(shù)顯式、空氣阻尼式
控制變壓器是適用于50/60HZ的交流電路，比較常用的地方機(jī)床、機(jī)器設(shè)備等等一些電器。指示電源主要是用于控制電源，局部照明等等。變壓器有升壓變壓器、降壓變壓器，它的原理是利用電磁感應(yīng)，只能輸入交流電輸出交流電，不能交流電變直流電
斷路器又叫自動空氣開關(guān)或空開，按級數(shù)分為、單級（1P）、二級（2P）、三級（3P）、四級（4P）等。在電路中，作為電源接通的開關(guān)，接通和分?jǐn)嚯娐罚?dāng)電路發(fā)生短路、過載或失壓等故障時(shí)，它能自動跳閘切斷電路，從而保護(hù)線路和用電設(shè)備,斷路器在電網(wǎng)中是一種很重要的保護(hù)電器
展開 常用低壓電器元件基礎(chǔ)知識，高級工請繞行！
時(shí)間繼電器也可以理解為定時(shí)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間后，它的延時(shí)觸點(diǎn)會閉合或分開，常見的有晶體管式、數(shù)顯式、空氣阻尼式
控制變壓器是適用于50/60HZ的交流電路，比較常用的地方機(jī)床、機(jī)器設(shè)備等等一些電器。指示電源主要是用于控制電源，局部照明等等。變壓器有升壓變壓器、降壓變壓器，它的原理是利用電磁感應(yīng)，只能輸入交流電輸出交流電，不能交流電變直流電
斷路器又叫自動空氣開關(guān)或空開，按級數(shù)分為、單級（1P）、二級（2P）、三級（3P）、四級（4P）等。在電路中，作為電源接通的開關(guān)，接通和分?jǐn)嚯娐罚?dāng)電路發(fā)生短路、過載或失壓等故障時(shí)，它能自動跳閘切斷電路，從而保護(hù)線路和用電設(shè)備,斷路器在電網(wǎng)中是一種很重要的保護(hù)電器
展開 低壓電器電路理論總結(jié)2
低壓斷路器的電弧壓降有兩部分組成，即電弧拉長后的弧柱壓降U1和近極壓降△U，近極壓降為保持電弧陰極電子發(fā)射和陽極帶電粒子收集所必需的電壓降，是陰極壓降Uc和陽極壓降Ua之和，即△U=Uc+Ua，一般為20-25V；
31. 一般小型斷路器采用的柵片數(shù)量為10-20片，小型斷路器常采用單相電路，且電弧電壓幅值為1.414*220V=311V；
32. 對于塑殼斷路器，為了讓電弧順利的進(jìn)入柵片，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)柵片間距需2mm左右，因而受結(jié)構(gòu)上的限制，柵片數(shù)取得較少，一般為6-10片；8片近極壓降為225V，塑殼斷路器用于開端三相電路，電網(wǎng)線電壓幅值可達(dá)1.414*380V=537V；
33. 框架斷路器的柵片數(shù)量一般為15-20片；
34. 對柵片滅弧的低壓塑殼斷路器來說，當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)滅弧室或選擇新的滅弧結(jié)構(gòu)，往往是同時(shí)提高弧柱電壓和短弧電壓；例如采用氣吹結(jié)構(gòu)，氣吹對電弧的冷卻作用，有助于提高弧柱電壓，而氣吹吹動電弧，使電弧能順利的進(jìn)入柵片，提高短弧的分割數(shù)，也提高了短弧電壓；
35. 單向低壓斥開，雙向高壓斥開；
36. 雙向斥開結(jié)構(gòu)的觸頭開距較單向斥開結(jié)構(gòu)有所增加，可以放置更多的柵片，電弧拉長各大，增加了弧柱電壓和短弧電壓；
37. 雙斷點(diǎn)開端的觸頭系統(tǒng)能獲得最佳的限流性能；有平行雙端點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)雙端點(diǎn)觸頭系統(tǒng)，后者可降低空間；
38. 雙斷點(diǎn)觸頭系統(tǒng)與氣吹結(jié)合可獲得更佳的分?jǐn)嘈阅埽煌活愑|頭系統(tǒng)，有氣吹的電弧電壓和滅弧室壓力都較無氣吹的高，這說明氣吹使滅弧室壓力上升，促進(jìn)氣吹而冷卻驅(qū)動電弧；
39. 弧隙能否承受恢復(fù)電壓，決定于鞘層和弧柱在過零瞬間的電流密度J，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和分析，最大允許電流密度為1mA/cm2；隨著鞘層厚度的增加，擊穿電壓也增加；
40.
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一、斷路器
低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空氣開關(guān)，用于低壓配電電路中不頻繁的通斷控制。在電路發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時(shí)能自動分?jǐn)喙收想娐罚且环N控制兼保護(hù)電器。
斷路器的種類繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為DW型框架式斷路器、DZ型塑料外殼式斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型、DWZ型限流式斷路器等。框架式斷路器主要用作配電線路的保護(hù)開關(guān)，而塑料外殼式斷路器除可用作配電線路的保護(hù)開關(guān)外，還可用作電動機(jī)、照明電路及電熱電路的控制開關(guān)。
下面以塑殼斷路器為例簡單介紹斷路器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用與選用方法。
>>>>斷路器的結(jié)構(gòu)和工作
斷路器主要由3個基本部分組成，即觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，包括過電流脫扣器、失壓（欠電壓）脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器和自由脫扣器。
下圖1-8是斷路器工作原理示意圖及圖形符號。斷路器開關(guān)是靠操作機(jī)構(gòu)手動或電動合閘的，觸頭閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將觸頭鎖在合閘位置上。當(dāng)電路發(fā)生上述故障時(shí)，通過各自的脫扣器使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，自動跳閘以實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。分勵脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制分?jǐn)嚯娐分谩?/span>
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中國低壓電器市場渠道結(jié)構(gòu)細(xì)分解析
未來隨著智能電網(wǎng)等投資建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，低壓電器市場整體規(guī)模將保持平穩(wěn)增長，在蓬勃發(fā)展大環(huán)境的帶動下，中國低壓電器市場的技術(shù)研究和發(fā)展，也會進(jìn)入一個快速通道和良性循環(huán)。
中國低壓電器市場應(yīng)用行業(yè)的細(xì)分模型
具體如下圖所示：
圖9：中國低壓電器市場規(guī)模-基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)-2020（億元）
數(shù)據(jù)來源：格物致勝《中國低壓電器市場白皮書2021》
# 中國低壓電器市場規(guī)模-個人用戶-2020 #
個人用戶行業(yè)整體處于穩(wěn)定增長態(tài)勢。
具體如下圖所示：
圖10：中國低壓電器市場規(guī)模-個人用戶行業(yè)-2020（億元）
數(shù)據(jù)來源：格物致勝《中國低壓電器市場白皮書2021》
9個常見低壓電器知識都在這了，速看！
一、斷路器
低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空氣開關(guān)，用于低壓配電電路中不頻繁的通斷控制。在電路發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時(shí)能自動分?jǐn)喙收想娐罚且环N控制兼保護(hù)電器。
斷路器的種類繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為DW型框架式斷路器、DZ型塑料外殼式斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型、DWZ型限流式斷路器等。框架式斷路器主要用作配電線路的保護(hù)開關(guān)，而塑料外殼式斷路器除可用作配電線路的保護(hù)開關(guān)外，還可用作電動機(jī)、照明電路及電熱電路的控制開關(guān)。
下面以塑殼斷路器為例簡單介紹斷路器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用與選用方法。
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一、斷路器
低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空氣開關(guān)，用于低壓配電電路中不頻繁的通斷控制。在電路發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時(shí)能自動分?jǐn)喙收想娐罚且环N控制兼保護(hù)電器。
斷路器的種類繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為DW型框架式斷路器、DZ型塑料外殼式斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型、DWZ型限流式斷路器等。框架式斷路器主要用作配電線路的保護(hù)開關(guān)，而塑料外殼式斷路器除可用作配電線路的保護(hù)開關(guān)外，還可用作電動機(jī)、照明電路及電熱電路的控制開關(guān)。
下面以塑殼斷路器為例簡單介紹斷路器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用與選用方法。
>>>>斷路器的結(jié)構(gòu)和工作
斷路器主要由3個基本部分組成，即觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，包括過電流脫扣器、失壓（欠電壓）脫扣器、熱脫扣器、分勵脫扣器和自由脫扣器。
下圖1-8是斷路器工作原理示意圖及圖形符號。斷路器開關(guān)是靠操作機(jī)構(gòu)手動或電動合閘的，觸頭閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將觸頭鎖在合閘位置上。當(dāng)電路發(fā)生上述故障時(shí)，通過各自的脫扣器使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，自動跳閘以實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。分勵脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制分?jǐn)嚯娐分谩?過電流脫扣器用于線路的短路和過電流保護(hù)，當(dāng)線路的電流大于整定的電流值時(shí)，過電流脫扣器所產(chǎn)生的電磁力使掛鉤脫扣，動觸點(diǎn)在彈簧的拉力下迅速斷開，實(shí)現(xiàn)短路器的跳閘功能。
圖1-8 斷路器工作原理示意圖及圖形符號
熱脫扣器用于線路的過負(fù)荷保護(hù)，工作原理和熱繼電器相同。
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