交流接触器是一种应用广泛的远程自动控制开关,由于其易于加工、接触可靠且过载能力强等优点,广泛应用于频繁通断的各种电路控制系统中。交流接触器在频繁的接通与开断过程中会引起触头弹跳,触头弹跳产生的电弧不仅严重影响触头系统的性能,还会对触头造成相应的烧蚀和磨损,其次,触头弹跳会造成电路瞬间反复开断,进而产生浪涌电流,严重危害被控设备的使用寿命。因此如何减小和抑制触头弹跳已成为提高接触器电寿命及可靠性的关键。本文以A9-30-10型接触器为研究对象,基于ADAMS和ANSYS软件建立了交流接触器三维动态仿真模型,对交流接触器合闸过程进行了全面且系统的研究,并通过实验对仿真结果进行了验证,取得了如下研究成果:(1)为了揭示接触器触头系统弹跳动力学行为及影响因素,本文对交流接触器结构模型进行深入分析并简化,从振动角度建立了交流接触器二自由度非线性碰撞振动模型,根据交流接触器合闸过程中有无碰撞的特点,采用分段思想,提出了触头和铁心弹跳全过程分段振动微分方程,结果表明,该方程能准确反映接触器动态合闸过程中触头、铁芯弹跳的全过程。(2)本文利用ADAMS与ANSYS相结合的方法,实现了交流接触器电-磁-机械多物理场的全面动态耦合仿真分析。同时采用示波器法测量了触头弹跳时间和次数,采用高速摄影实验对交流接触器动态合闸过程进行实时拍摄,结果表明:交流接触器触头弹簧的作用方式决定了触头在合闸过程中,不仅会产生垂直方向的位移弹跳,还会在碰撞中产生左右滑移,采用弹性钢片替代触头弹簧,可以有效减小这种弹跳现象。(3)研究了触头曲率半径、触头弹簧参数、线圈匝数对交流接触器动态合闸特性的影响,同时对动静触头分别为圆弧形-圆弧形、圆弧形-平面形、平面形-平面形三种配合情况进行了分析和比较,结果表明:触头曲率半径与触头弹跳时间相关,触头弹跳时间随着触头曲率半径的增大,整体呈现出“W”型,及先减小后增大,再减小后又增大,当触头曲率半径为1.6mm时,触头弹跳时间达到最短,为1.2ms。采用圆弧形-平面形触头配合,触头整体弹跳时间最短,效果最佳,这对所有触点式电磁开关的研究具有重大意义。设置合适的触头弹簧参数和电磁线圈匝数,对降低触头弹跳时间效果显著。(4)首次将改进型多目标自适应遗传算法运用于交流接触器吸合全过程优化设计中。该算法可以根据种群中个体的相似度非线性自适应调节遗传操作中交叉概率和变异概率的大小,使得遗传算法随机搜索性能大幅提高的同时能够克服早熟收敛而不至于陷入局部最优,同时采用精英保持策略和改进种群生成机制,进一步增强了算法的全局收敛能力,采用随机生成机制,维持了群体多样性。优化结果表明,接触器触头弹跳时间降低了56.8%,吸合功率降低了38%,铁芯体积和线圈体积分别降低了15.66%和11.9%。优化结果与实验结果相符合,研究结果大幅提高了接触器的合闸性能,抑制了触头弹跳,验证了该优化算法对交流接触器优化的有效性和可行性,研究结果为进一步全面优化接触器样机提供了新方法。