油阻尼断路器即带有油阻尼脱扣器的低压断路器,适用于线路、自动化设备等的过载及短路保护,且应用范围日益扩大。油阻尼脱扣器是油阻尼断路器的核心部件,起电流感测及脱扣作用,脱扣后带动操作机构动作断开电路,对其进行分析及优化设计具有一定的应用价值。国内外主要基于常温环境对油阻尼脱扣器的动作性能进行研究,随着其应用范围的增大,低温环境下的动作特性需进一步分析,确保其在规定的时间内能可靠动作。本文以此为研究背景,测定了某型号油阻尼脱扣器在低温下的脱扣时间,通过建立的虚拟样机模型对低温下脱扣器的电磁特性及动态特性进行仿真分析,并对脱扣器进行优化设计,使其在低温下能可靠动作。首先,以原始模型参数为基础,通过正交试验法进行设计,组装试验样机模型后测定了-40℃下油阻尼脱扣器的脱扣时间,并判断是否在规定的时间范围内,结合数学方法分析了影响脱扣器动作的主要因素;温度变化会引起构件物理性质的变化,通过理论计算得到了低温下的铁心形变与铁心反力弹簧刚度的变化量,为虚拟样机分析提供基础。其次,建立了油阻尼脱扣器的虚拟样机模型。根据原始模型参数利用Pro/E建立了脱扣器的实体三维模型;通过ANSYS建立的电磁分析模型得到了脱扣器在过载时的电磁分布情况,并仿真计算出铁心与衔铁在不同运动状态下的电磁力数值,为动力学分析提供数据;将实体三维模型导入ADAMS中,添加相应约束及驱动力,建立动力学分析模型,对比分析了不同过载电流下脱扣器的动作过程。通过虚拟样机模型综合分析了低温下阻尼油粘度、铁心形变与反力弹簧刚度变化对脱扣动作的影响,表明了建立低温分析模型的必要性。为了研究脱扣时间与机构参数的关系,通过随机模拟的方法产生了一组公差范围内的反力弹簧刚度值,以此分析弹簧刚度与脱扣时间的关系,并得到了两者的线性拟合公式。最后,针对低温下脱扣时间超出规定时间范围的故障情况,确定设计方法,以铁心的长度与直径为变量进行优化设计,分析铁心参数变化对铁心受力及脱扣时间的影响,综合分析得到了脱扣时间在规定范围内的设计方案。