Разработка компьютерной модели и исследование технических и конструктивных характеристик автоматических выключателей в различных режимах эксплуатации

АКТУАЛЬНОСТЬ. В настоящее время для развития электроэнергетики и электротехнической промышленности необходимым условием является разработка и создание новых типов и конструкций отечественных низковольтных коммутационных аппаратов. В статье представлена разработанная компьютерная модель для исследования и оценки технических и конструктивных характеристик низковольтных коммутационных аппаратов на примере автоматических выключателей (АВ). ЦЕЛЬ. Разработка компьютерной модели для исследования и оценки технических параметров контактных соединений АВ. МЕТОДЫ. В статье представлен мультиплатформенный подход к проектированию и оценке технических и конструктивных характеристик контактных соединений низковольтных коммутационных аппаратов на примере АВ. Трехмерное моделирование выполнено в программе Solid Edge, ввод значений параметров геометрии элементов контактных соединений проводится с помощью Microsoft Excel, физические процессы моделируются в программе COMSOL Multiphysics. РЕЗУЛЬТАТЫ. С помощью компьютерной модели возможно получить данные о нагреве контактных соединений, потерях мощности на полюс аппарата, а также сопротивлении контактных соединений при изменении коэффициента загрузки аппарата от 0,1 до 1,2. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Определены значения температуры нагрева контактных соединений, вероятности безотказной работы, сопротивления контактных соединений, потери мощности на полюс аппарата в зависимости от изменения числа циклов коммутаций АВ. Разработанная компьютерная модель позволяет проводить исследования контактных соединений АВ технических параметров в динамике в процессе эксплуатации. Результаты исследования позволяют контролировать техническое состояние исследуемых АВ в режимах эксплуатации.

1. Верстунин А. Ю. Математическая итеративно-адаптационная модель процесса установления стационарного теплового состояния контактнотоковедущих контуров контакторов // Вестник МЭИ. – 2023. – №2. – с. 27-36.

2. Петров В. Н., Николаев Д. Н., Никитин Д. Н. Экспериментальное исследование оптимального по потребляемой мощности устройства управления электромагнитным приводом контактора // Вестник ЧГУ. 2024. №4. С. 98–106. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-4-98-106.

3. Иванов И. П., Михайлов А. В., Моисеев С. А. Особенности промышленного дизайна при обратном проектировании коммутационных аппаратов // Вестник Чувашского университета. 2024. №4. С. 36 – 44. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-4-36-44.

4. Иванов И. П., Самуилов Д. В., Свинцов Г. П., Федимиров А. А., Шпаков Е. В. Усовершенствованная методика проектирования токопроводящих частей электромагнитных контакторов // Вестник Чувашского университета. 2021. №3. С. 73 – 82. DOI: 10.47026/1810-1909- 2021-3-73-82.

5. Афанасьев П. А., Ивахненко А. Г. Верификация методов испытаний низковольтного оборудования // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. №12. C. 343–348. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-343-349.

6. Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Петров А.Р., Грачева Е.И. Тепловизионный контроль электрооборудования промышленных предприятий // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2024. Т.26. № 2. С. 68-77. doi:10.30724/1998-9903-2024-26-2-68-77.

7. Львов М.Ю., Никитина С.Д., Лесив А.В. Применение термоиндикаторов для контроля состояния контактов и контактных соединений при эксплуатации электрооборудования // Электрические станции. 2023. № 2. С. 44-51. doi:http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.1099.2.008.

8. Петров А.Р., Грачева Е.И., Абдуллазянов Э.Ю. Повышение точности оценки параметров надежности низковольтных коммутационных аппаратов, устанавливаемых в системах внутрицехового электроснабжения с учетом основных воздействующих факторов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2025. Т. 27. № 3. С. 38 -52. doi: 10.30724/1998-9903-2025-27-3-38-52.

9. Петрова Р. М., Грачева Е. И. Алгоритмы оценки основных параметров надежности низковольтного оборудования схем цеховых сетей // Омский научный вестник. 2024. № 1 (189). С. 93– 102. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102.

10. Зацепина В. И., Астанин С. С. Возможности мониторинга состояния системы относительно её отказоустойчивости // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. №12. С. 98 – 102.

11. Feng Z. A Study of Reliability of Low and Medium Voltage Distribution Networks Based on Fault Tree Theory // 2024 IEEE 4th International Conference on Electronic Technology, Communication and Information (ICETCI), Changchun, China, 2024, pp. 955-960, doi: 10.1109/ICETCI61221.2024.10594689.

12. Liu Z., Huang S., Zhao C. Study on the Influence of Reignition on Electrical Life Distribution of Low-Voltage Circuit Breakers // in IEEE Access, vol. 9, pp. 91500-91511, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3091735.

13. Arrighetti P., Corfdir P., Ilic T. System level and multiphysics approaches to simulate low voltage circuit breaker interruption // 2023 IEEE 68th Holm Conference on Electrical Contacts (HOLM), Seattle, WA, USA, 2023, pp. 1-5, doi: 10.1109/HOLM56075.2023.10352272.

14. Dalal S. N., Gohel M. V., Mehta C. R. Analysis and Thermal Performance Implementation of MCCB with Aluminium Busbar and Enclosure // 2023 14th International Conference on Computing Communication and Networking Technologies (ICCCNT), Delhi, India, 2023, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICCCNT56998.2023.10307722.

15. Sen P. M., Kanojia S. S. Analysis of Thermal Performance of an Air Circuit Breaker // 2021 IEEE 4th International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON), Kuala Lumpur, Malaysia, 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/GUCON50781.2021.9573594.