雙穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空斷路器的特性配合問題探討

1、雙穩(wěn)態(tài)永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空斷路器的特性配合問題探討         05-12-31 16:37:00     作者：魏本紀(jì)    編輯：凌月仙仙摘要： 通過對實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，論述了永磁機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式、保持力大小以及與真空斷路器匹配時(shí)確定永磁機(jī)構(gòu)的合、分閘功及動(dòng)作特性的原理。 關(guān)鍵詞： 斷路器 永磁機(jī)構(gòu) 特性 配合  1斷路器與機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式配合目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的永磁機(jī)構(gòu)（雙穩(wěn)態(tài)） 動(dòng)鐵心行程（即動(dòng)鐵心與磁軛之間氣隙） 都比較小

2、（通常不大于25 mm） ，遠(yuǎn)小于常規(guī)電磁、彈簧、液壓和空壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程。因此，目前它還只能配用在觸頭行程較小的中壓真空斷路器上。如果單從滿足斷路器行程方面要求，可以通過放大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出行程，滿足大行程斷路器要求。但是，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的永磁機(jī)構(gòu)的分、合閘力也較小，通常在2 0004 000 N ，最大也不大于6 000 N。在將它與斷路器配用中，往往只能利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程縮小、作用力放大，而不能利用行程放大、作用力縮小的功能。12 kV 真空滅弧室的觸頭開距一般約為10 mm ，當(dāng)觸頭彈簧直接設(shè)在動(dòng)觸桿上，超程約3 mm 時(shí)，真空滅弧室要求行程（觸頭開距加超程） 為13 mm 左右。如果選

3、用行程為25 mm 的永磁機(jī)構(gòu)，就需設(shè)計(jì)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使行程匹配，而且在設(shè)計(jì)傳動(dòng)比時(shí)必須考慮行程損失因素。40. 5 kV 真空滅弧室觸頭要求行程約25 mm（開距約20 mm ，超程約4. 5 mm） ，正好與行程為25 mm的永磁機(jī)構(gòu)相匹配，可采用操動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空滅弧室動(dòng)觸桿同軸連接的傳動(dòng)方式。這樣不僅可以減少行程損失，而且有利于抑制合閘彈跳。2 永磁機(jī)構(gòu)分、合閘狀態(tài)保持力的選擇永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠性高，無需合分閘位置機(jī)械保持和脫機(jī)裝置，它是由永久磁鐵產(chǎn)生的吸力使斷路器保持在分、合閘位置1 。真空斷路器要求一定的觸頭接觸壓力，因此，永磁機(jī)構(gòu)的吸力不僅要能克服觸頭彈簧的反作用力和其他反力，

4、而且還必須具有足夠的合閘位置有效保持力，防止受到外界可能因素作用下（機(jī)械震動(dòng)、電動(dòng)力等） 出現(xiàn)自動(dòng)誤分閘。該保持力的大小不僅決定了斷路器合閘保持性能，而且還決定了分閘功及分閘速度等重要參數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)得出合閘有效保持力:當(dāng)開斷電流為20 kA 及以下者，宜選擇在500700N ；開斷電流為31. 5 kA 及以上者，宜選擇在7001000 N。因?yàn)殡p線圈永磁機(jī)構(gòu)不需要裝設(shè)全行程的分閘彈簧，操動(dòng)機(jī)構(gòu)只需要不太大的保持力就可使斷路器可靠地保持在分閘狀態(tài)?？紤]永磁機(jī)構(gòu)必須有足夠大的合閘功才能保證斷路器具有足夠的關(guān)合能力。所以，永磁機(jī)構(gòu)的分閘保持力也不能太小。根據(jù)試驗(yàn)得出永磁機(jī)構(gòu)的分閘有效保持力宜選擇在

5、2 0003 000 N。永磁機(jī)構(gòu)的永久磁鐵回路通常是按吸力要求最大的一側(cè)（合閘側(cè)） 設(shè)計(jì)的，而另一側(cè)必須采取減小其吸力的措施，在動(dòng)鐵心與磁軛吸合面之間加隔磁片及減小其有效吸合面積；在分閘側(cè)裝設(shè)短程彈簧抵消一部分分閘保持力，才能同時(shí)滿足斷路器分、合閘的特性要求。3斷路器與永磁機(jī)構(gòu)分、合閘功的選配配用永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器所需要的合閘功如圖1 中的oabcde 陰影部分面積。從合閘起始位置至觸頭剛閉合位置所需要的合閘力較小，一旦觸頭彈簧開始?jí)嚎s，所需要的合閘力突然增大。abcd 是斷路器需要的合閘力特性。它所輸出的合閘功如圖1 中的ofge 陰影部分面積；曲線A 為機(jī)構(gòu)永久磁鐵產(chǎn)生的合閘力， B

6、為合閘電磁鐵產(chǎn)生的合閘力， C 為A 和B 兩方面力合成后的總合閘力輸出特性。真空斷路器與永磁機(jī)構(gòu)兩者理想的合閘配合，不僅要求C 始終高于abcd 曲線， 而且還要求ofge的面積適當(dāng)大于oabcde 的面積。 配用永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器所需要的分閘功為圖2 中oabc 陰影部分的面積，它主要由斷路器可動(dòng)部分質(zhì)量和真空滅弧室觸頭額定反力所構(gòu)成， 呈均勻上升分閘力曲線，如圖2 中的ab 曲線。釋放出的分閘功如圖2 中的ofgh 的陰影部分面積。永磁機(jī)構(gòu)分閘操作時(shí)輸出的分閘功如圖2 中的odec 陰影部分面積。曲線A 為觸頭彈簧產(chǎn)生的分閘力， 曲線B 為操動(dòng)機(jī)構(gòu)永久磁鐵產(chǎn)生的分閘力，曲線C 為分閘電

7、磁鐵產(chǎn)生的分閘力， D 是A 、B 、C合成后的總分閘力輸出特性曲線。真空斷路器與永磁機(jī)構(gòu)兩者理想的分閘配合，不僅要求曲線D 能夠始終高于曲線ab ，使斷路器能夠完成分閘操作， 而且還要求odec 面積適當(dāng)大于oabc 面積。 4如何獲得理想的分、合閘速度特性永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)真空斷路器進(jìn)行分、合閘操作的工作原理如圖3 所示。分閘或者合閘線圈從a 點(diǎn)開始通電，線圈中電流經(jīng)激磁時(shí)間t 上升到最大值，b 點(diǎn)為操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵心開始運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)斷路器分閘或者合閘，線圈中電流下降到c 點(diǎn)，斷路器分閘或者合閘終了，線圈中電流又開始上升，直至電源被切斷，斷路器完成分閘或者合閘操作。 試驗(yàn)表明，當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘或者合閘電磁鐵回路結(jié)構(gòu)、尺寸和形狀，磁回路工作氣隙，線圈的安匝數(shù)確定后，電流上升陡度已確定，電流i 值就取決于激磁時(shí)間t 的長短