真空开关技术

图书标准信息

• 作者 邹积岩、陈军平、刘晓明、董恩源 著
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2021-10
• 版次 1
• ISBN 9787111685920
• 定价 59.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 175页

【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。

【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