基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析

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基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析

 

范文哲

仿真秀专栏作者

接触器在电气行业得到了广泛的应用，虽然接触器的体积并不大，结构不是很复杂，但是接触器的设计所涉及的学科知识是很广的，涉及到了机械强度、弹簧设计、电磁感应强度、电动力计算、电弧知识、灭弧方式、发热、散热等多种知识，如何将这些知识点很好的结合，设计出适应不断更新的市场需求是当前的一个关键点。

接触器在电气行业得到了广泛的应用，虽然接触器的体积并不大，结构不是很复杂，但是接触器的设计所涉及的学科知识是很广的，涉及到了机械强度、弹簧设计、电磁感应强度、电动力计算、电弧知识、灭弧方式、发热、散热等多种知识，如何将这些知识点很好的结合，设计出适应不断更新的市场需求是当前的一个关键点。
仿真分析作为一个新的设计研发工具，在越来越多的研发中得到了应用，本次分析模拟了某型号的接触器在交流电压下，其动铁芯的运动过程，考虑了带分磁环的动铁芯的吸合过程。
分析条件：线圈通交流电压，考虑分磁环的情况下，考虑动铁芯弹簧等因素下的移动过程。
接触器具体分析动态过程结果如下所示
1、磁场强度随时间的变化过程
基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析
基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析
2、接触器的输入电压和接触器线圈电流随时间变化过程
基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析
分析结果显示输入电压为正弦变化过程，而线圈中的电流值为电压/电阻，后期由于电感的效果，其相位有滞后效果，而动铁芯在闭合后，由于其电磁场强度增大，电感增强，其电流值显著下降。如上图所示。
3、接触器动铁芯受磁场力随时间的变化过程
基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析
动铁芯的受力随着电流的变化而相应的变化，但是随着动铁芯的闭合，磁场强度增大之后，电流值虽然下降，但是磁场力显著增大，如图中红线所示
4、分磁环的感应电流随时间过程
分磁环感应电压和电流随线圈电流变化曲线
图中红色线为线圈的电流，相应的蓝色线为分磁环中的感应电压，而棕色线为分磁环中的感应电流，图中可以看到电压和电流是几乎是同步的
基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析
5、动铁芯位移过程
基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析
图中可以看到铁芯在大约5ms时刻开始移动，在17ms时刻达到闭合位置，相应的会有一些震动，位移曲线出现一些抖动，之后则保持闭合状态不再分开，分磁环起到作用。
ANSYS和Maxwell作为一款结构、电磁、温升、流体、耦合场分析软件在各行各业有着广泛的应用，而只要掌握其方法就可以在实际工作中对产品仿真产生事半功倍的效果。

基于Maxwell接触器吸合力动态仿真过程分析

 

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