126kV真空断路器新型磁力操动机构研究与设计

对比永磁操动机构,磁力机构具有出力大、行程长等优点,可用于中高压等级。在126 kV真空灭弧室研制成功的基础上,文中提出一种适用于126 kV单断口真空断路器的新型长行程磁力操动机构。利用Ansys仿真软件对126 kV磁力机构静态特性进行仿真设计,通过改变辅助永磁体排列方式、端盖封装方式增大了机构合闸保持力,采用增大合闸保持力的方法使机构分闸速度得到提高。分析了充电电容、线圈匝数等电气参数对磁力机构动态特性的影响,并在此基础上进行了参数优化。仿真结果表明,文中设计的126 kV单断口真空断路器磁力操动机构具有良好的动作特性。     

126kV真空断路器电机操动机构动态仿真与试验研究

为了简化高压真空断路器操动机构的结构并提高其工作可靠性,笔者对不同转子结构的真空断路器电机操动机构的动态特性进行了研究。建立了126 kV真空断路器操动机构的动态仿真模型,推导了驱动电机主轴侧的等效转动惯量、动态反力以及动触头行程与驱动电机转角的关系。依据上述分析并综合考虑绕组端部效应对电机启动过程的影响,采用场—路—运动耦合法对驱动电机在断路器分、合闸操作过程中的瞬态磁场和动态机械特性参数进行了仿真计算。结合仿真结果制成了永磁驱动电机样机,进行了操动机构与断路器联机试验试验。试验结果表明:电机操动机构能实现断路器的可靠分、合闸操作,平均合闸速度达到2.51 m/s,平均分闸速度达到3.35 m/s,满足断路器的要求。动态性能仿真结果与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的有效性。     

真空断路器弹簧操动机构的动力学仿真分析

建立了真空断路器弹簧操动机构虚拟样机模型,在凸轮机构接触副碰撞函数中采用变刚度系数对断路器的分/合闸过程进行仿真分析。仿真得到绝缘拉杆和动触头的行程及速度特性曲线,同时对断路器进行分/合闸操作试验测得相应的运动特性,并将仿真结果与试验结果进行对比分析,仿真输出与试验结果吻合较好。进一步与凸轮机构接触副碰撞函数采用常数刚度系数动力学仿真结果进行速度及加速度等瞬态特性比较分析表明,在弹簧操动机构中引入变刚度系数的虚拟样机模型具有真实性和必要性。为优化设计、疲劳分析及整体可靠性提供依据和指导。     

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。     

新型无刷电励磁电机操动机构设计与试验研究

为了简化电机操动机构的结构并提高其工作可靠性,本文以40.5kV真空断路器为研究对象,依据其动态机械特性设计一种新型无刷电励磁电机操动机构。对40.5kV真空断路器进行负载特性分析,并利用断路器负载反力曲线对所提出新结构电机进行了三维有限元分析。在此基础上搭建了操动机构控制系统硬件平台,制作40.5kV真空断路器样机以及新型无刷电励磁电机样机,并对其进行联机合闸试验操作。仿真与试验结果均满足40.5kV高压真空断路器的合闸技术要求。验证了新型无刷电励磁电机操动机构的可行性。     

特高压断路器液压操动机构仿真研究

特高压断路器是特高压输电系统的重要控制和保护设备,而液压操动机构是其核心部件之一。介绍了特高压断路器用大功率液压操动机构的工作原理,建立了相应的数学模型,在此基础上建立了液压操动机构的仿真模型,对其机械行程特性与缓冲特性进行仿真分析,并通过试验测试来验证仿真模型的准确性,最后对液压操动机构的缓冲特性进行优化。     

高压SF_6断路器配弹簧操动机构的开断特性研究

分析高压断路器开断特性,对提高断路器的性能具有重要的意义。文中以配弹簧操动机构的高压SF6断路器为研究对象,在分析灭弧室具体结构的基础上,建立压气室压力特性数学模型与电弧效应的热力学模型,利用Adams与MATLAB软件建立弹簧操动机构与灭弧室的联合仿真模型,对断路器配弹簧操动机构的开断特性进行计算分析。计算获得的动触头行程曲线与试验测试结果吻合,证明了仿真模型的准确性,并在此基础上分析了动触头行程、压气室气体压力、缓冲器缓冲阻力随时间的变化特性。该建模与仿真方法,不仅能够快速计算与评估SF6断路器配弹簧操动机构的开断特性,还能够方便给出各部件的受力情况,为进一步确定灭弧室与弹簧操动机构的结构参数提供帮助,也为SF6断路器从经验设计方法向仿真设计方法转变提供很好的基础。     

新型磁力操动机构EMFA的动态特性仿真研究

针对40.5 kV新型磁力机构工作原理及其运动特点,进行了多场耦合的静态和动态特性仿真研究.首先,建立磁力操动机构的有限元模型,利用Maxwell软件对磁力机构的静态特性进行仿真;其次,根据电压平衡方程和达朗贝尔运动方程,在静态仿真基础上采用ADAMS和MATLAB建立40.5 kV磁力机构SF6断路器运动模型,对磁力...     

真空断路器新型电机操动机构的多体动力学仿真

为提高断路器的可靠性,研究了一种新型的电机机构,该电机机构具有结构简单、体积小、响应快且运动过程可控等优点,研究重点为在电机机构操作下真空断路器的分/合闸机械特性。结合40.5 kV配电机机构的真空断路器,采用多体动力学仿真软件(automatic dynamic analysis ofmechanical systems,ADAMS)建立真空断路器新型电机机构的虚拟样机模型,对断路器的分/合闸过程进行仿真分析。由动态仿真得到电机转角与动触头行程的对应关系、断路器动触头的行程及速度特性曲线等,同时对断路器进行分/合闸操作实验,通过安装在转轴上的扭矩传感器及绝缘拉杆处位移传感器测得相应的运动特性,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,仿真模型的输出特性与实验结果吻合较好,表明虚拟样机模型是有效的。     

虚拟样机实验仿真技术及其在真空断路器操动机构中的应用

介绍了虚拟样机实验仿真技术的技术路线,运用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立了某真空断路器操动机构的动力学仿真参数化模型,仿真分析了机构的运动学和动力学特性,并与试验结果进行了对比。结果表明,所开发的参数化仿真模型为真空断路器操动机构的开发设计和性能分析提供了一种高效的现代设计方法。     

具有变磁阻励磁回路的永磁同步电机可变励磁功能的研究

提出了一种励磁回路变磁阻的可调励磁磁通的新型永磁同步电动机。这种电机通过永磁体的滑动调节励磁回路的磁阻，调整其提供的有效磁通，实现气隙磁场的调控功能。基于磁场力分析的简化模型，定性分析出永磁体的磁场力跟随速度增加而增大的变化规律，方向为径向指向圆心或偏离微小角度。分别就永磁体在永磁体槽中的位置、非导磁体的形状以及电机饱和等3种不同情况，运用虚位移法进行了永磁体的磁场力的定量计算。计算结果与磁场力分析结果相吻合，验证了力的变化规律满足弱磁原理中平衡离心力的 要求。     

500kg钕铁硼永磁磁力吊的设计与实验

讨论了钕铁磁永磁磁力吊的工作原理,并根据要求设计和开发了５００ｋｇ钕铁硼永磁磁力吊,其体积小,性能稳定,安全系数高,克服了铝镍钴磁力吊最大起吊能力在使用过程中大幅下降的缺点,得到了用户的充分肯定,可广泛应用于机械加工,模具制造,冶金等行业。     

新型永磁操动机构智能交流接触器的研究

设计了一种永磁操动机构智能交流接触器,提出了新型单线圈单稳态永磁操动机构,在U刑静铁心曲端各安装一块永磁铁,增强了电磁力,减轻了动铁心重量。采用ANSYS对操动机构磁场的分布特性及电磁力进行了分析和仿真测试。设计了具有欠压保护功能的智能控制单元。该项研究降低了接触器分、合闸电流,节能效果良好。     

Revolving magnet wheels with permanent magnets

A new type of actuator with both magnetic levitation and linear drive is proposed. The actuator, called magnet wheel, has a rotating magnetic field obtained by revolving permanent magnets with high coercivity mechanically. The induction repulsive-type magnetic lift force with self-stabilization can be obtained by linking the rotating flux to a conducting plate. The induced simultaneous drag torque, which causes power loss, is used to obtain thrust in two proposed ways. These are called “tilt type” and “partial overlap type,” respectively. In the tilt type, the magnet wheel is tilted against the surface of a conducting plate. In the partial overlap type, the magnet wheel operates near the edge of a conducting plate. In this paper, the fundamentals of the structure of proposed magnet wheels are described. The basic characteristics at parallel to the conductor are shown by using a numerical three-dimensional electromagnetic analysis and measured results. The generation of both lift force and thrust in tilt type and partial overlap type magnet wheel are proved by experiments, respectively.     

基于磁齿轮调制的复合电机有限元分析

为了降低机械损耗,获得高转矩密度电机,研究了一种磁齿轮复合电机,该电机充分利用磁场调制型磁齿轮内部空间,将磁场调制型磁齿轮和永磁电机复合在一起。利用有限元软件建立磁齿轮复合电机二维有限元模型,分析了电机磁力线分布、气隙磁密及对应的傅里叶分析、感应电动势、稳态运行转矩、齿槽转矩等特性。仿真结果表明,此类复合电机磁力线分布均匀,气隙磁密对应的最大谐波次数符合设计要求,三相反电动势对称性好,内外转子转矩比与传动比一致,齿槽转矩较小。与传统永磁电机相比此类电机有很好的转矩传输比和较高的转矩密度,具有很好的应用前景。     

圆盘式Halbach结构永磁轴承解析模型

提出了一种圆盘式Halbach阵列结构轴向永磁轴承,该结构能大幅度减少永磁轴承的轴向尺寸。首先基于两个不同截面长方体永磁体的磁力解析模型,根据刚度定义由该磁力解析模型推导出其刚度解析模型。根据叠加原理得到圆盘式Halbach阵列轴向永磁轴承的磁力刚度解析模型,分析了磁力刚度与永磁轴承结构参数的关系。ANSYS的仿真结果表明该磁力解析模型准确度较高,刚度解析模型能够解决ANSYS仿真精度不够无法得到可靠的刚度值问题。     

Improvement of levitation characteristics in a magnetic bearing system using HTSC‐permanent magnet hybrid structure

Magnetic bearing using pinning force of a permanent magnet and a high‐temperature superconductor has been developed. Additional permanent magnet is introduced to increase the levitation force of the magnetic bearing. In this hybrid magnetic bearing system, levitation force is mainly given by the repulsive force of the permanent magnets, and stability for the lateral direction is given by pinning force of the superconductor. The experimental device is developed. A ring‐type superconductor and a bulk one are examined. Levitation characteristics of the hybrid magnetic bearing are measured. The bulk superconductor shows better characteristics of both levitation and lateral stability than the ring one. Levitation force of the hybrid system becomes about twice as large as that of the nonhybrid one. Although, the repulsive force of the permanent magnet decreases the lateral stability of the system, its influence becomes small by choosing an adequate position of the permanent magnets and the superconductor. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(1): 71–77, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10350     

基于Halbach阵列的斥力型磁悬浮模型有限元分析

针对传统斥力型磁悬浮系统永磁部分磁密利用率低、悬浮高度不高、悬浮力小等问题,引入Halbach永磁阵列,对传统模型进行改进,其主要思想是在不改变模型材料与尺寸的前提下,将传统模型底部主磁环设计为Halbach阵列,利用Halbach阵列单边磁场的特点,提高底部主磁环的磁场利用率。分析结果表明,Halbach斥力型磁悬浮模型的磁场分布强度比传统模型大将近2倍;对于相同的悬浮高度,Halbach阵列结构模型的悬浮力明显高于传统模型,悬浮高度越低,二者的差异越大;对于同样重量的悬浮物,Halbach阵列结构可以获得更大的悬浮气隙。研究结果为斥力型磁悬浮模型的结构尺寸优化和悬浮控制提供依据。     

真空断路器永磁操动机构的三维有限元分析

对真空断路器中新型永磁操动机构的磁场进行了三维有限元分析 ,研究了永磁材料、磁套厚度以及温度对永磁操动机构静态吸力特性的影响。     

组合励磁稀土永磁同步发电机的基本原理和设计方法

本文介绍了一种能解决永磁发电机电压调节问题的新型发电机--组合励磁稀土永磁同步发电机,这种发电机由两部分组成,主发电机部分和一般的永磁发电机相同,而辅助调节电压的部分类似于电励磁发电机,两部分共有一套电枢绕组.本文讨论了这种发电机的基本结构、基本原理和设计原则,建立了数学计算模型并研制了样机进行实验分析,得出了有益的结论.