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断路器是电力系统中极其重要的控制和保护装置,液压操动机构作为断路器的驱动部件,具有响应快、瞬时大功率以及长时间等待的特点。对于高压断路器,特别是其操动机构由于设计和加工问题经常出现各种各样的故障,如何设计和优化出高性能高可靠性的液压操动机构具有重要的工程实际意义。 本文以某集团的发电机断路器为主要研究对象,建立了传动机构的运动学和动力学方程,计算出了负载当量质量关于位移的关系曲线。对比分析了气囊式储能器与弹簧式储能器的特点,结合操动机构“小位移、大能量”的要求,选择碟形弹簧作为液压操动机构的储能装置,确立了液压缸直径、杆径及工作行程等结构参数。利用四阶龙格库塔法求解液压操动机构的数学模型,分析了节流阀阀口过流面积、活塞质量和活塞直径等结构参数对液压缸速度曲线的影响。确立了台阶形缓冲柱塞作为高速液压缸的缓冲结构,分三个阶段进行数学建模,分析了它们的速度曲线和缓冲腔压力曲线,可以发现当增大前两级台阶,略微减小后两级台阶后,缓冲腔的压力峰值明显减小,液压缸速度减小的趋势也变的平稳了。利用液压软件AMESim建立了断路器液压部分的仿真模型,将仿真结果导入MATLAB/Simulink中进行联合仿真,再引入负载当量质量与位移的关系,最后得到的速度曲线和缓冲腔的压力曲线表明,本文所选取的参数能够符合断路器的分闸特性要求,且通过优化后的台阶形柱塞能够更加平稳地对液压缸进行缓冲减速。