The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft
One of the important directions of theoretical, computational and experimental research related to the improvement and development of new design elements of modern electrical devices, primarily medium voltage circuit breakers and contactors, is the study of not only electromagnetic, but also mechani...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2024
|
| Online Access: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/296886 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Energy Technologies & Resource Saving |
Institution
Energy Technologies & Resource Saving| _version_ | 1856543384535040000 |
|---|---|
| author | Байда, Є. І. Пантелят, М. Г. Кузьмін, А. О. |
| author_facet | Байда, Є. І. Пантелят, М. Г. Кузьмін, А. О. |
| author_sort | Байда, Є. І. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-04-20T06:16:15Z |
| description | One of the important directions of theoretical, computational and experimental research related to the improvement and development of new design elements of modern electrical devices, primarily medium voltage circuit breakers and contactors, is the study of not only electromagnetic, but also mechanical processes in these electrical devices. The paper is devoted to the creation and use of computational models for calculating mechanical forces and deformations of an absolutely rigid and real drive shaft of a medium voltage vacuum circuit breaker in static mode with the aim of quantitative comparison of the obtained numerical results. Calculation studies are performed using the finite element method. A comparative analysis of the calculation of mechanical stresses in the drive shaft of a vacuum circuit breaker in a static mode for an absolutely rigid and real shafts is carried out in this paper on the basis of the developed models. The obtained results of computer modeling are given in detail in tabular and graphic forms, including the shape of the deflection of the medium voltage vacuum circuit breaker shaft at the maximum stroke of the actuator of the electrical device under study. It has been demonstrated that the mechanical deformation of the shaft causes a decrease in contact drop and contact pressure forces, but with a correctly selected cross-section, these values are not critical and have little effect on the circuit breaker operation (about 20% and 7%, respectively). It is shown that as a result of shaft bending, additional axial forces appear in the supports, which significantly affect the choice of bearings according to the equivalent static load. |
| first_indexed | 2025-07-17T12:02:56Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.journals.uran.ua:article-296886 |
| institution | Energy Technologies & Resource Saving |
| language | English Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T12:02:56Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.journals.uran.ua:article-2968862024-04-20T06:16:15Z The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft Вплив урахування механічної деформації на результати розрахунку приводного валу вакуумного вимикача Вплив урахування механічної деформації на результати розрахунку приводного валу вакуумного вимикача Байда, Є. І. Пантелят, М. Г. Кузьмін, А. О. One of the important directions of theoretical, computational and experimental research related to the improvement and development of new design elements of modern electrical devices, primarily medium voltage circuit breakers and contactors, is the study of not only electromagnetic, but also mechanical processes in these electrical devices. The paper is devoted to the creation and use of computational models for calculating mechanical forces and deformations of an absolutely rigid and real drive shaft of a medium voltage vacuum circuit breaker in static mode with the aim of quantitative comparison of the obtained numerical results. Calculation studies are performed using the finite element method. A comparative analysis of the calculation of mechanical stresses in the drive shaft of a vacuum circuit breaker in a static mode for an absolutely rigid and real shafts is carried out in this paper on the basis of the developed models. The obtained results of computer modeling are given in detail in tabular and graphic forms, including the shape of the deflection of the medium voltage vacuum circuit breaker shaft at the maximum stroke of the actuator of the electrical device under study. It has been demonstrated that the mechanical deformation of the shaft causes a decrease in contact drop and contact pressure forces, but with a correctly selected cross-section, these values are not critical and have little effect on the circuit breaker operation (about 20% and 7%, respectively). It is shown that as a result of shaft bending, additional axial forces appear in the supports, which significantly affect the choice of bearings according to the equivalent static load. Одним з важливих напрямків теоретичних, розрахункових та експериментальних досліджень стосовно удосконалення й розробки нових елементів конструкції сучасних електричних апаратів, у першу чергу вимикачів і контакторів середніх напруг, є вивчення не лише електромагнітних, а й механічних процесів у зазначених електричних апаратах. Стаття присвячена створенню й використанню обчислювальних моделей для розрахунку механічних зусиль і деформацій абсолютно жорсткого й реального приводного валу вакуумного вимикача середньої напруги у статичному режимі з метою кількісного порівняння отриманих чисельних результатів. Розрахункові дослідження виконуються за допомогою методу скінчених елементів. У статті на підставі розроблених моделей проведено порівняльний аналіз розрахунку механічних напружень у привідному валу вакуумного вимикача у статичному режимі для абсолютно жорсткого й реального валу. Отримані результати комп‘ютерного моделювання детально наведені у табличній та графічній формах, у тому числі представлено форму прогину вала вакуумного вимикача середньої напруги при максимальному ході актуатора електричного апарата, що досліджується. Продемонстровано, що механічна деформація валу викликає зменшення провалу контактів і сил контактного натискання, але при правильно обраному поперечному перетину ці значення не є критичними і мало впливають на роботу вимикача (близько 20% і 7% відповідно). Показано, що в результаті вигину валу в опорах з'являються додаткові осьові зусилля, які істотно впливають на вибір підшипників за еквівалентним статичним навантаженням. Одним з важливих напрямків теоретичних, розрахункових та експериментальних досліджень стосовно удосконалення й розробки нових елементів конструкції сучасних електричних апаратів, у першу чергу вимикачів і контакторів середніх напруг, є вивчення не лише електромагнітних, а й механічних процесів у зазначених електричних апаратах. Стаття присвячена створенню й використанню обчислювальних моделей для розрахунку механічних зусиль і деформацій абсолютно жорсткого й реального приводного валу вакуумного вимикача середньої напруги у статичному режимі з метою кількісного порівняння отриманих чисельних результатів. Розрахункові дослідження виконуються за допомогою методу скінчених елементів. У статті на підставі розроблених моделей проведено порівняльний аналіз розрахунку механічних напружень у привідному валу вакуумного вимикача у статичному режимі для абсолютно жорсткого й реального валу. Отримані результати комп‘ютерного моделювання детально наведені у табличній та графічній формах, у тому числі представлено форму прогину вала вакуумного вимикача середньої напруги при максимальному ході актуатора електричного апарата, що досліджується. Продемонстровано, що механічна деформація валу викликає зменшення провалу контактів і сил контактного натискання, але при правильно обраному поперечному перетину ці значення не є критичними і мало впливають на роботу вимикача (близько 20% і 7% відповідно). Показано, що в результаті вигину валу в опорах з'являються додаткові осьові зусилля, які істотно впливають на вибір підшипників за еквівалентним статичним навантаженням. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2024-01-18 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/296886 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 26 No. 4 (2023); 23-28 Проблемы машиностроения; Том 26 № 4 (2023); 23-28 Проблеми машинобудування; Том 26 № 4 (2023); 23-28 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/296886/289881 https://journals.uran.ua/jme/article/view/296886/289882 Copyright (c) 2024 Є. І. Байда, М. Г. Пантелят, А. О. Кузьмін http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |
| spellingShingle | Байда, Є. І. Пантелят, М. Г. Кузьмін, А. О. The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft |
| title | The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft |
| title_alt | Вплив урахування механічної деформації на результати розрахунку приводного валу вакуумного вимикача Вплив урахування механічної деформації на результати розрахунку приводного валу вакуумного вимикача |
| title_full | The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft |
| title_fullStr | The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft |
| title_full_unstemmed | The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft |
| title_short | The Influence of Mechanical Deformation Consideration on the Results of the Calculation of the Vacuum Circuit Breaker Drive Shaft |
| title_sort | influence of mechanical deformation consideration on the results of the calculation of the vacuum circuit breaker drive shaft |
| url | https://journals.uran.ua/jme/article/view/296886 |
| work_keys_str_mv | AT bajdaêí theinfluenceofmechanicaldeformationconsiderationontheresultsofthecalculationofthevacuumcircuitbreakerdriveshaft AT pantelâtmg theinfluenceofmechanicaldeformationconsiderationontheresultsofthecalculationofthevacuumcircuitbreakerdriveshaft AT kuzʹmínao theinfluenceofmechanicaldeformationconsiderationontheresultsofthecalculationofthevacuumcircuitbreakerdriveshaft AT bajdaêí vplivurahuvannâmehaníčnoídeformacíínarezulʹtatirozrahunkuprivodnogovaluvakuumnogovimikača AT pantelâtmg vplivurahuvannâmehaníčnoídeformacíínarezulʹtatirozrahunkuprivodnogovaluvakuumnogovimikača AT kuzʹmínao vplivurahuvannâmehaníčnoídeformacíínarezulʹtatirozrahunkuprivodnogovaluvakuumnogovimikača AT bajdaêí influenceofmechanicaldeformationconsiderationontheresultsofthecalculationofthevacuumcircuitbreakerdriveshaft AT pantelâtmg influenceofmechanicaldeformationconsiderationontheresultsofthecalculationofthevacuumcircuitbreakerdriveshaft AT kuzʹmínao influenceofmechanicaldeformationconsiderationontheresultsofthecalculationofthevacuumcircuitbreakerdriveshaft |