摘要：由于直流熔断器加工时的固有工艺误差,其在低过载电流下熔体易发生仅有部分狭颈燃弧的现象而导致熔断器出现过热、喷弧等故障,因此判断熔体是否会燃弧不均及燃弧不均下如何开断短路电流成为熔体设计的难点。针对这一问题,建立电弧燃弧过程数学模型及熔断器弧前过程的热电耦合模型,对不同条件下熔体起弧狭颈数量进行计算。在此基础上提出设置阶梯式狭颈的解决方案,以保证电流成功开断,改进设计额定800V/300A的直流熔断器并进行过载电流开断试验,结果表明该试品成功开断了500 A、1 kA及10 kA短路电流。试验结果验证了该设计方案的可行性和有效性,相关结论可应用于指导熔断器的设计。

摘要：针对包裹斥力线圈的环氧材料在机构多次使用后易失效问题,基于有限元分析和实验验证,对环氧材料的失效原因进行讨论并提出改进措施。通过电磁场和结构力场的耦合求解,获得在线圈电磁力作用下环氧材料的应力分布,解释环氧板弯折与环氧胶开裂的原因;提出采用圆周约束替代四角约束以降低环氧板内的应力,并在斥力线圈上端增加环氧薄板以改变固定约束位置,降低环氧胶内的应力集中位置以解决其开裂问题;最后设计两组工程样机,分别进行环氧板在四角约束下的冲击电流实验和在圆周约束下加装环氧薄板后的耐受实验。仿真与实验结果表明,相比于四角固定形式,环氧材料在圆周约束下的应力降低明显,且在斥力线圈上方加装环氧薄板后可有效降低环氧胶内应力,机构在经过5000次耐受实验后未出现环氧板弯折或环氧胶开裂问题。

摘要：电磁斥力机构凭借其快速性广泛应用在高速断路器中。该文针对斥力盘分闸过程中的上下振动现象,基于有限元方法,将电磁场、结构力场与机械运动进行耦合求解,讨论运动过程中斥力盘内的洛伦兹力及应力分布。由于较大的应力会对机构的使用寿命造成影响,研究斥力机构的若干参数对应力分布的影响规律。最后,设计工程样机并进行试验,仿真与实验获得的机构位移特性曲线一直性良好。结果表明,在不均匀洛伦兹力作用下的弹塑性形变是斥力盘振动或弯折的原因:增加斥力盘的厚度及内径可有效减小其应力分布;使用内外侧厚度不等的斥力盘,可降低其应力分布的同时保证机构的快速性。

摘要：电磁铁凭借其快速性和稳定性可作为真空断路器的合闸机构。由于电磁铁的结构参数较多,在过往设计研究中难以考虑各参数对电磁力影响的耦合关系,针对这一问题,提出了一种基于田口算法的电磁铁多结构优化方法。对电磁铁进行等效磁路分析,确定对电磁力影响较大的参数作为田口算法的控制因子;以不同位置的最大电磁力为优化目标,基于有限元分析和田口算法建立直角表,分析了各控制因子对电磁力的影响规律,考虑电磁铁的功率及体积限制,并对电磁铁的最终参数进行选择;将电磁场和运动方程耦合计算,开展了电磁机构的瞬态有限元分析,对比了电磁铁优化前后的运动特性;进行了样机实验,实验与仿真结果表明,经过优化后的电磁铁所需的驱动电流更小,使用100mF电容预充到72 V电压,可在135 ms内完成6 mm运动行程。该方法可指导电磁铁结构的优化。

摘要：针对样机分闸时最大动能转换效率较低,仅为1.75%的问题,以900 V/1 000 A电磁斥力机构样机为研究对象,结合工程中的约束条件,对样机效率进行提高。将电磁场、结构力场及机械运动耦合求解,建立仿真模型并试验验证了模型的正确性。利用此模型,在电容储能不变的基础上,调整电容参数,发现改变电容参数对效率的提高没有帮助;在限定斥力线圈内外径的基础上,调整线圈参数,发现线径的改变对效率的影响很大,但样机的线圈参数已使效率达到最大,线圈参数已不需更改;进一步,在斥力盘所受应力满足Von Mises屈服准则的基础上,设计了一种"铝-钢"复合式斥力盘,发现复合式斥力盘可以提高效率。调整电容参数和线圈参数不能提高样机效率;复合式斥力盘能使样机最大动能转换效率提高至3.46%,提高了1倍。

摘要：针对千吨级深V型船在高海况下其零速横摇幅值较大的问题,在拖曳水池中开展静水阻力、横摇衰减模型试验。通过求解非线性横摇方程,预报规则波中的横摇响应,采用双参数谱预报实船在4,5级海况下的零速横摇幅值。同时,对比分析舭龙骨长度、宽度、安装位置以及连续性对阻力、横摇阻尼系数及横摇幅值的影响规律。研究结果表明:在巡航速度至最大航速范围内,可获得阻力增值不超过4.5%,正横浪零速横摇幅值减小25%以上的舭龙骨设计方案,可为千吨级深V型船在锚泊状态下减少横摇幅值提供技术支撑。

摘要：缺乏实践机会、缺乏创新意识、缺乏分享交流、缺乏合作机会,是小学信息科技学科教学低效的主要原因。鉴于此,教师可“以核心素养为聚焦点,设计实践项目”“以实际问题为切入点,激活创新思维”“以网络空间为支撑点,搭建分享平台”“以项目任务为衔接点,创造合作机会”践行创客理念。如此一来,学生就能够在持续实践、不断创新、分享交流、密切合作过程中,逐渐成长为一名小创客。与此同时,学生的信息科技学科核心素养也会得到全面发展。

摘要：文中针对高速电磁机构中固定斥力线圈的环氧板材在通过多次大电流冲击后出现的弯折或开裂这一问题,基于有限元方法,将电磁场与结构力场进行耦合求解,解释了环氧板材的弯折原因,讨论了相关结构尺寸对板材内应力分布的影响规律;根据影响规律对斥力线圈的固定形式进行改进,提出采用圆周约束替代原四角约束,并讨论了在环氧板材下端增加经过径向切割的金属板的可行性。最后,设计两组工程样机,进行了大电流下环氧板材冲击实验及圆周约束形式的机构耐受实验。仿真及实验结果表明:相比于四角固定形式,圆周约束的环氧板材内部应力分布更加均匀,且在相似应力分布下板材的结构尺寸更小。

摘要：熔断器在低过载电流下,易出现熔体仅有部分狭颈燃弧的现象,严重影响熔断器的开断能力。针对这一问题,通过建立熔体燃弧数学模型及瞬态电热场模型,对熔体狭颈不同时起弧过程中的电流及狭颈温度进行计算,对熔断器在过载电流下燃弧不均现象进行了机理性分析,并利用模型讨论工艺误差、熔体宽度对燃弧不均现象的影响。仿真结果表明,减小加工误差或熔体宽度均能提升熔断器的低过载电流分断能力,相关结论可用于指导直流熔断器的优化设计。