基于Maxwell的接觸器吸合力動(dòng)態(tài)仿真過程分析

接觸器在電氣行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，雖然接觸器的體積并不大，結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，但是接觸器的設(shè)計(jì)所涉及的學(xué)科知識(shí)是很廣的，涉及到了機(jī)械強(qiáng)度、彈簧設(shè)計(jì)、電磁感應(yīng)強(qiáng)度、電動(dòng)力計(jì)算、電弧知識(shí)、滅弧方式、發(fā)熱、散熱等多種知識(shí)，如何將這些知識(shí)點(diǎn)很好的結(jié)合，設(shè)計(jì)出適應(yīng)不斷更新的市場(chǎng)需求是當(dāng)前的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

仿真分析作為一個(gè)新的設(shè)計(jì)研發(fā)工具，在越來越多的研發(fā)中得到了應(yīng)用，本次分析模擬了某型號(hào)的接觸器在交流電壓下，其動(dòng)鐵芯的運(yùn)動(dòng)過程，考慮了帶分磁環(huán)的動(dòng)鐵芯的吸合過程。

分析條件：線圈通交流電壓，考慮分磁環(huán)的情況下，考慮動(dòng)鐵芯彈簧等因素下的移動(dòng)過程。

接觸器具體分析動(dòng)態(tài)過程結(jié)果如下所示

1.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化過程

2.接觸器的輸入電壓和接觸器線圈電流隨時(shí)間變化過程

分析結(jié)果顯示輸入電壓為正弦變化過程，而線圈中的電流值為電壓/電阻，后期由于電感的效果，其相位有滯后效果，而動(dòng)鐵芯在閉合后，由于其電磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，電感增強(qiáng)，其電流值顯著下降。如上圖所示。

3.接觸器動(dòng)鐵芯受磁場(chǎng)力隨時(shí)間的變化過程

動(dòng)鐵芯的受力隨著電流的變化而相應(yīng)的變化，但是隨著動(dòng)鐵芯的閉合，磁場(chǎng)強(qiáng)度增大之后，電流值雖然下降，但是磁場(chǎng)力顯著增大，如圖中紅線所示分磁環(huán)的感應(yīng)電流隨時(shí)間過程。

4.分磁環(huán)感應(yīng)電壓和電流隨線圈電流變化曲線

圖中紅色線為線圈的電流，相應(yīng)的藍(lán)色線為分磁環(huán)中的感應(yīng)電壓，而棕色線為分磁環(huán)中的感應(yīng)電流，圖中可以看到電壓和電流是幾乎是同步的。

5.動(dòng)鐵芯位移過程

圖中可以看到鐵芯在大約5ms時(shí)刻開始移動(dòng)，在17ms時(shí)刻達(dá)到閉合位置，相應(yīng)的會(huì)有一些震動(dòng)，位移曲線出現(xiàn)一些抖動(dòng)，之后則保持閉合狀態(tài)不再分開，分磁環(huán)起到作用。

ANSYS和Maxwell作為一款結(jié)構(gòu)、電磁、溫升、流體、耦合場(chǎng)分析軟件在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，而只要掌握其方法就可以在實(shí)際工作中對(duì)產(chǎn)品仿真產(chǎn)生事半功倍的效果。

審核編輯：湯梓紅