浅谈负荷开关的设计理念.pdf

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第43卷第5期
Yol.42 No5
2006年5月
YRAMYYORMBP
变压
浅谈负荷开关的设计理念
任世灵1,赖黎生2
(1浙江省三门腾龙电器有限公司,浙江三]317000;2,三変科技股份有限公司,浙江三]317000)
摘要:介绍了负荷开关的造型、模块化、可靠性和结构优化设计等设计理念
关键词:变压器;负荷开关;设计
中图分类号:TM403.9文献标识码:B文章编号:1001-8425(2006)05-0036-04
关构件总数的三分之一,自然降低了成本。
2.2材料选择准则
建国以来,变压器用开关领域的发展过程大体
专利开关可减少材料品种数。专利开关的动、定
分为三个阶段,一是苏式结构时期:20世纪80年代触头采用锆铜合金,使结构易于分离。当产品报废后
及以前,这个时期主要是苏式结构,其特点是开关外可拆卸回收,提高废品回收率。
观基本不讲究造型,制造工艺简陋;二是我国特色时2.3使用的制造准则
期:到20世纪90年代才逐渐形成具有我国特色的
(1)稳定工艺。产品设计以消耗最小资源为代价
变压器用开关,这些开关标准化层次较高,通用程度进行加工,使毛坯尺寸和形状接近零件的最终尺寸
较强,可靠性好,结构为小型,节能节材;三是现代设和形状。专利开关全部绝缘件均采用模塑成型,而结
计理念时代:进入21世纪,我国变压器用开关发展构件除弹簧和通用件外采取冲裁模加工,工艺稳定。
滯后状况正在改变。首先在设计领域摒弃抄袭外图、
(2)使用可靠。虽然专利开关带电外径大幅度缩
拆装仿制的模式,应用现代设计理念。
但开关断口间耐压绝缘距离反而路有增加,主要
本文就我公司最近推出的具有自主知识产权的性能更可靠。
四工位系列负荷开关(以后简称专利开关)中采用的
(3)长寿运行。专利开关采用经久耐用的主体模
现代设计理论作一简介。
块,将原有三个单件拼装的绝缘支架设计为三位
2产品设计
体整塑模块,材质密度好,机械强度大,耐压水平高。
取消了单件间连接的金属螺钉,也就去掉了因产生
我公司在开发专利开关产品时,引人了绿色设悬浮电位在运行中可能不间断地引起局放的不良隐
计方案,并且进行了有益的探索,采取从产品设计之患,使产品寿命加长。
始便着手工作,以实现使环境负担为最小这一目标。2.4产品型号及试验
2.1结构设计准则
专利开关主要型号有: YFTIV2630/1OHW、YF
(1)节能节材:专利开关比目前市场上销售的常IV2315/10HW和YFVW2630/10HW等。产品经国家
规产品高度和宽度都缩减近70mm,节省了变压器变压器质量监督检验中心检验,试验合格
内部空间。设计中不但考虑了产品制造中自身节能3造型设计
节材,还顾及了在使用阶段用户的节能节材。这样就
可节约资源和减轻环境负担。
3.1专利开关造型的艺术性
2)减少构件;专利开关构件减小数见表1。
(1)玲珑宝塔造型:其前面为宝塔式结构,而后
由表1看出专利开关构件总数仅是常规负荷开面为玲珑形框架,两面映衬,形象地体现出美学造
表1开关构件总数
诣
Table 1 Component sum of switch
2)黄金分割比例。专利开关的外观采取美学中
专利开关构件总数/件
228
被称为黄金分割的最佳比例,即高:宽:厚=1.618:1
常规产品四工位负荷开关构件总数/件
0.618,使其体形匀称,感观舒适。
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第5期
任世灵、赖黎生:谈负荷开关的没计理念
(3)色调色相色度:专利开关的塔身是整塑模
M一在总目标中的相对权重
块,采用蓝灰色,为冷色调,介于蓝色和灰色之间的
对于任一i(i=1,2,…g),存在Fa+F2+…+F+
间色,色度适中,色相给人以深远、朴实、宁静之感。F=1,表示所有任务对项目P关键系数之和为1。专
而塔顶是操纵机构,三层塔角是定触头,均为金属利开关在模块化设计中规划了各具体准则,并用计
件,呈银白色,色相则给人以富丽堂皇之感。组成总算机计算出各模块的任务影响因子(YZ)值,并进行
色调沉稳而不呆板,和谐典雅,相得宜彰
比较后确认。整塑支架为其主体模块,其YZ值突出
3.2造型设计的科学性原则
于其它模块。
三层宝塔恰当地分布专利开关的三相构造,而4.2主体模块的接口
三重塔檐形成的伞状曲面增加了相间的爬电距离,
模块之间的接口设计是其要害。专利开关的主
其艺术造型与其科学原理相一致。
体模块接口保持其界面特性参数的一致性。主体模
3.3造型设计的实用性原则
块接口较多,有上接口一处,匹配特性为物理关系
宝塔的塔顶是操纵机构,操作手柄居于最上头,有侧接口九处,匹配特性为电气关系;有下接口
固设在变压器箱体外,易于控制;后面玲珑形框架形处,匹配特性为数学关系
成断孤栅,加强了专利开关断口间的电气强度。功能
提高,可靠性增加
5可靠性设计
3.4造型设计的经济性原则
(1)可靠性分配:将专利开关可靠性指标合理地
专利开关小型矮体,经济性效果提高。
分配给组成该系统的各个单元。表2为各单元代号。
4模块化设计
表2各单元代号
专利开关运用了多种现代设计手法,也包括进单死主韓支響头」片媒栓径『手
Table 2 Code of every unit
行模块化设计。
名称
机构一/弹/封
/套
4.1专利开关的主体模块
代号 ZJDPL「G「SKF「TMQ
采用量化法确定任务影响因子模型。通过如下
(2)可靠性分配原则:①单元技术水平含量:②
三方面的量化,设计各模块。
单元构造复杂程度;③单元所占重要品位;④单元承
(1)任务关键度CD:运用层次分析法原理度量担任务状况。
项目中不同任务对整个项目的重要程度
(3)可靠性分配方法:采用按比例加权分配法。
(2)任务出错度CD:通过基于实例的推理分析
(4)串联系统:由各单元组成的系统,其中任
不同任务的出错倾向程度。
单元发生故障系统即出现故障
(3)任务波及度BD:列出任务依赖矩阵计算任
(5)并联系统:由各单元组成的系统,只要任
务出错的波及程度。
(4)任务影响因子yYZ:由以上三个指标的乗狈单元正常,系统即正常。
6)可靠性逻辑框图;所构成的串并混联的可靠
构成。它反映在有限项目(P)资源下,一项任务应受性逻辑框图见图1。从框图中可知,系统运行中只要
到重视的优先程度。
动触头压缩弹簧失效整个开关系统便失效。压缩弹
YフGD?CD?BD
簧是其关键件,可靠性按比例加权分配指数高,故作
(5)量化任务关键度[冂计算式
为可靠性设计典范示例。
「-CC2…C…-Cn=
(7)可靠度计算
①对应的可靠度正态分布图是通过应力一强度
MM2.M.M、FFEz…F…Fa
操
作
2?
开
如H结
始
其中购n-一任务关键系数矩阵
g-一准则数目
图1