永磁機(jī)構(gòu)斷路器的工作原理

1、永磁機(jī)構(gòu)斷路器的工作原理時(shí)間:2009-01-14  來源:徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校    編輯:朱思河 內(nèi)容提示：介紹了真空斷路器的發(fā)展及永磁機(jī)構(gòu)型斷路器的主要結(jié)構(gòu)、性能,著重分析了永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)原理,將永磁機(jī)構(gòu)與真空斷路器進(jìn)行完美匹配,提高了斷路器的可靠性及壽命。 標(biāo)簽聚合：永磁機(jī)構(gòu)   真空斷路器          自1961 年美國(guó)GE 公司研制成功第一臺(tái)真空斷路器以來,真空斷路器的技術(shù)水平迅速得到提高。隨著新型觸頭結(jié)構(gòu)和新材料的研制,真空

2、斷路器的開斷能力不斷提升。而作為真空斷路器的主要元件操動(dòng)機(jī)構(gòu),也歷經(jīng)了幾代的發(fā)展,從最初的電磁機(jī)構(gòu),發(fā)展到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的彈簧操作機(jī)構(gòu),以及現(xiàn)階段正邁向成熟并逐漸普及的永磁操作機(jī)構(gòu)。真空斷路器及操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析       真空斷路器之所以如此迅速發(fā)展,在于其真空滅弧室優(yōu)異的開斷特性,使其電壽命大大增加。真空斷路器的滅弧室動(dòng)觸頭行程小,要求分閘速度高。動(dòng)靜觸頭合閘時(shí)為平面接觸,為了防止真空斷路器在短路時(shí)觸頭被強(qiáng)大的沖擊力斥開,動(dòng)靜觸頭間要施以較大的觸頭壓力,這樣也有利于提高分閘速度。真空滅弧室的優(yōu)異性,使其機(jī)械及電壽命從傳統(tǒng)的2000次躍

3、增為上萬次,沿用傳統(tǒng)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)很難體現(xiàn)出其高壽命、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。因此需要一結(jié)構(gòu)高度簡(jiǎn)化、節(jié)能和高可靠的機(jī)構(gòu)來滿足真空斷路器的驅(qū)動(dòng)要求。      永磁機(jī)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于真空斷路器的驅(qū)動(dòng),它克服了傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn),充分發(fā)揮了真空斷路器的優(yōu)點(diǎn),為研制新一代免維護(hù)斷路器奠定了基礎(chǔ)。它已成為電力系統(tǒng)選型熱點(diǎn),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。本文以ZNY1-10P630-12.5型永磁真空斷路器為例來分析永磁斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理。永磁機(jī)構(gòu)斷路器工作原理及主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù) 

4、0;     該真空斷路器采用雙穩(wěn)態(tài)內(nèi)設(shè)欠壓脫扣器永磁機(jī)構(gòu),并與機(jī)械手動(dòng)脫扣器結(jié)為一體化設(shè)計(jì),使手動(dòng)分閘輕便可靠。永磁機(jī)構(gòu)分閘與彈簧分閘相結(jié)合,使分閘速度的分配更理想。與彈簧操作機(jī)構(gòu)斷路器比較,可動(dòng)部件大大減少,使其可靠性和機(jī)械壽命大幅提高,是彈簧操作機(jī)構(gòu)類型斷路器的理想替代產(chǎn)品。ZNY1-10P630-12.5型永磁真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù)如下:額定電壓PkV 10最高電壓PkV 12額定電流PA 630額定頻率PHz 50額定短路開斷電流PkA 12. 5動(dòng)穩(wěn)定電流PkA 31.5熱穩(wěn)定電流PkA 12.5額定短路關(guān)合電流PkA 31. 5短路電流持

5、續(xù)時(shí)間Ps 41min 工頻耐壓PkV 42雷電沖擊耐壓PkV 75永磁機(jī)構(gòu)斷路器工作原理永磁機(jī)構(gòu)斷路器的工作原理如圖1 所示: 圖1 永磁機(jī)構(gòu)斷路器的工作原理圖       其工作過程如下:接通控制電源,首次接通電源要等待60s,此時(shí)儲(chǔ)能電容已充滿電(充電指示燈亮),同時(shí)欠壓脫扣器電源也準(zhǔn)備接通,斷路器處在準(zhǔn)備操作狀態(tài)。按合閘鈕接通合閘線圈,永磁機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵芯向下運(yùn)動(dòng)通過傳動(dòng)拐臂將開關(guān)管觸頭閉合,同時(shí)通過輔助觸點(diǎn),并使分閘拉簧儲(chǔ)能。按分閘鈕接通分閘線圈,同時(shí)斷開欠壓電源,在分閘磁場(chǎng)和分閘彈簧的共同作用下使開關(guān)管觸頭迅速分開,完

6、成一次合閘,分閘操作。      永磁機(jī)構(gòu)通過動(dòng)鐵芯與主軸傳動(dòng)拐臂相連直驅(qū)動(dòng)開關(guān)管動(dòng)觸頭,機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,磨損小,使得斷路器在使用壽命期內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。該斷路器除正常電動(dòng)分閘外,還設(shè)有欠壓分閘、緊急手動(dòng)分閘裝置,使斷路器工作更加可靠。開關(guān)電源將100VAC變成155VDC,一路經(jīng)過限流電阻R1 和隔離二極管VD1對(duì)電容器C1充電,另一路經(jīng)過電阻R2和斷電器J1也對(duì)電容器C1充電,當(dāng)電壓充至150VDC左右時(shí),斷電器J1停止工作,J1常閉點(diǎn)接通合閘電路和儲(chǔ)能燈電路。此時(shí)合閘,合閘繼電器KM1動(dòng)作,電容器C1向合閘線圈放電,完成一次合閘過程。電容C

7、3延時(shí)一定的合閘時(shí)間,保證可靠合閘。另一路9VDC經(jīng)過隔離二級(jí)管VD2、分閘繼電器常閉點(diǎn)KM2-4、行程開關(guān)常開點(diǎn)ST1-1、輔助開關(guān)常開點(diǎn)FZ1-1送至合閘線圈,維持合閘狀態(tài)。分閘功能由分閘繼電器KM2完成,電容C2功能是保證分閘斷電器KM2 在電壓降低時(shí)能可靠分閘。C1和C2的放電回路,由按鈕SB3控制,放電時(shí)間需1min。結(jié)束語      目前,我國(guó)對(duì)城市和農(nóng)村配網(wǎng)的改造正在進(jìn)一步深入,電力部門也由原來的單純行業(yè)管理轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)用戶的企業(yè)。因此,不但對(duì)設(shè)備的質(zhì)量和性能要求越來越高,同時(shí),對(duì)投資和可獲得的效益也越來越關(guān)注。新一代永磁機(jī)構(gòu)真空斷

8、路器的出現(xiàn),將為廣大用戶提供一種新的選擇。永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器工作原理時(shí)間:2008-05-17 16:09:31  來源:網(wǎng)絡(luò)收集  作者:真空技術(shù)網(wǎng)整理  永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器工作原理     由于永磁機(jī)構(gòu)相對(duì)于彈簧機(jī)構(gòu)已經(jīng)簡(jiǎn)化很多，它的控制部分就相對(duì)復(fù)雜。提高控制部分的可靠性，就必須解決好以下幾方面問題：     1.控制回路（或電氣回路）的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，主要應(yīng)決定控制器的控制方式及保護(hù)功能、自測(cè)、邏輯判斷和運(yùn)算速度、大功率電子元器件的控制方式（MOSFE

9、T或IGBT）、輸入輸出型式等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的方式。     2.元器件的篩選，重點(diǎn)要控制好核心控制單元、電源模塊、大容量?jī)?chǔ)能電容、功率轉(zhuǎn)換模塊、輸出執(zhí)行元件、蓄電池、位置判別元件等關(guān)鍵元件的質(zhì)量。     3.控制回路（或電氣回路）的整體抗干擾性能，包括抗脈沖干擾（共模和差模）、抗靜電放電干擾、抗輻射電磁場(chǎng)干擾、抗快速瞬變干擾、抗傳導(dǎo)電磁場(chǎng)干擾和抗浪涌能力。     4.控制回路（或電氣回路）的整體抗震性能，包括抗機(jī)械震動(dòng)能力、抗電氣震蕩能力、防雷、避雷能力等。永磁

10、機(jī)構(gòu)控制器的工作原理見上圖。     永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器集微機(jī)處理技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和新型開關(guān)制造技術(shù)于一體，主要技術(shù)參數(shù)包括：戶內(nèi)永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器可達(dá)到額定電流3150安，短路開斷電流達(dá)到40千安，滿容量短路開斷次數(shù)50次，機(jī)械壽命3萬10萬次；戶外永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器可達(dá)到額定電流1250安，短路開斷電流達(dá)到25千安，滿容量短路開斷次數(shù)50次，機(jī)械壽命3萬6萬次永磁機(jī)構(gòu)操動(dòng)高壓斷路器柜的設(shè)計(jì)與應(yīng)用【摘要】 本文主要介紹了永磁機(jī)構(gòu)操動(dòng)高壓斷路器柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能及應(yīng)用情況等?！娟P(guān)鍵詞】高壓開關(guān)柜  永磁機(jī)構(gòu)  

11、;  隨著電力市場(chǎng)不斷的發(fā)展，對(duì)高壓開關(guān)柜的可靠性、小型化、在線檢測(cè)等要求越來越高，迫切需要科研部門及生產(chǎn)廠家開發(fā)設(shè)計(jì)出新型高壓開關(guān)柜，為此我公司組織科研人員不斷深入市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，于2002年度與德國(guó)TAVRIDA公司技術(shù)合作開發(fā)設(shè)計(jì)出了永磁機(jī)構(gòu)操動(dòng)高壓斷路器柜，順利通過了省級(jí)鑒定及西高所型式試驗(yàn)，并取得了西高所型號(hào)頒發(fā)證書和型號(hào)使用證書（型號(hào)為XGN34-12Q）。本人現(xiàn)對(duì)該型開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能及應(yīng)用情況等方面作如下介紹：1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    采用2mm厚進(jìn)口敷鋁鋅鋼板經(jīng)CNC數(shù)控機(jī)床加工，并采用了多重復(fù)折邊及拉鉚工藝，柜體裝配方

12、便、精度高、強(qiáng)度大，并有明顯的間隔，分為主母線室、斷路器室、電纜室和繼電器室，各室有各自的壓    力釋放通道，最大限度地保障人生安全。由于選用小型化斷路器及新型三工位上、下隔離開關(guān)，使柜體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、操作方便，基本尺寸為650（寬）X900（深）X2000（高）。2、性能及特點(diǎn)2.1該型開關(guān)柜選用了德國(guó)TAVRIDA公司生產(chǎn)的ISM型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器及南京高鼎公司生產(chǎn)的全工況上、下三工位隔離開關(guān)GN38-12，額定電流為630A1600A，額定短路開斷電流為20kA31.5kA,操作電源可交直流兩用。友好的人機(jī)界面使開關(guān)柜操作程序化、公式化，方

13、便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和在線檢測(cè)。22選用的ISM型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器主要有如下特點(diǎn)：221ISM真空斷路器與傳統(tǒng)斷路器在操動(dòng)機(jī)構(gòu)上完全不同，傳統(tǒng)斷路器（如：ZN28、VS1、ZN12等等）的操動(dòng)機(jī)構(gòu)由幾十個(gè)甚至上百個(gè)零件組成，機(jī)構(gòu)的動(dòng)能來自大電流合閘電磁鐵或儲(chǔ)能彈簧,合閘功通過若干個(gè)連桿和轉(zhuǎn)軸傳到滅弧室動(dòng)觸頭,機(jī)械故障率高且維護(hù)不方便；而ISM真空斷路器采用永磁保持、電子控制的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱“永磁機(jī)構(gòu)”），該機(jī)構(gòu)出力特性很接近真空斷路器負(fù)載特性，分合閘使用同一線圈，合閘時(shí)線圈通過電流產(chǎn)生正向磁力，使動(dòng)觸頭向上運(yùn)動(dòng)，永久磁力使斷路器可靠地保持在合閘位置；分閘時(shí)可向線圈通入反極電流，產(chǎn)生反向力，

14、最終靠分閘彈簧分閘并保持在分閘位置。ISM真空斷路器每相各配置一個(gè)永磁機(jī)構(gòu),一根同步軸與三相動(dòng)鐵芯相連，確保三相同步開斷，省去了連桿拐臂、軸承、機(jī)械鎖扣等部件，每相只有5個(gè)零件做直線運(yùn)動(dòng)，這樣大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)環(huán)節(jié),使得開關(guān)整體尺寸小、機(jī)械可靠性高且維護(hù)調(diào)試方便，從而達(dá)到真正的免維護(hù)。ISM真空斷路器可達(dá)到5萬次（一般型）甚至15萬次（頻繁型）。222ISM真空斷路器的滅弧室利用開斷電流自身產(chǎn)生的縱磁場(chǎng)有效地控制電弧，使電弧在動(dòng)靜觸頭間均勻分布，這就減少了觸頭的燒損，從而有利于提高斷路器電流和延長(zhǎng)觸頭壽命。223ISM真空斷路器配有功能完善的控制模塊，與斷路器本體可分開安裝，用于永磁機(jī)構(gòu)的電力驅(qū)動(dòng)和智能控制，具有防跳躍、故障監(jiān)測(cè)、快速自動(dòng)重合閘、能耗低等功能。23該型開關(guān)柜具有完善“五防”功能，斷路器與上、下隔離開關(guān)、上、下隔離開關(guān)與門等之間有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖，外殼防護(hù)等級(jí)為IP3X，電纜出線高度達(dá)到650mm以上。3、應(yīng)用    該型開關(guān)柜保留了固定式箱柜原有優(yōu)點(diǎn)，由于采用