快速直流断路器中操动机构的仿真研究

直流输电电压等级的提高使之研制出相应的直流开断装置意义重大;而断路器操动机构的可靠性直接影响着其开断性能。笔者针对直流开断装置中断路器的操动机构展开研究,建立了一种基于电磁驱动、永磁弹簧保持的电磁斥力机构仿真模型,对其电磁-结构耦合过程和电磁-机械运动耦合过程进行了分析。仿真结果表明:当分闸电容的充电电压为4000 V时,电磁斥力机构的电磁斥力峰值约为128 kN,金属盘的平均速度能达到3.7 m/s。金属盘的应力峰值出现在靠近驱动轴一侧(内侧),并从内侧至外侧逐渐减小。进一步设计并研制了实验样机,并通过实验对仿真结果进行了验证,两者具有较好的一致性。     

混合型直流断路器中高速开关的研究

高速开关是混合型直流断路器的重要组成部分,提出了一种基于电磁斥力操作机构的高速开关,通过理论近似计算和有限元仿真分析,给出了15 k V高速开关的设计方案。分析了高速开关分闸弹跳过大并导致分闸失败的原因,推导了分闸弹跳物理过程中各参数的数学关系。样机测试结果表明,其9 mm满行程时间为2.9 ms,分闸反弹不超过2 mm,能够满足混合型直流断路器对高速开关的需求。     

中压真空断路器的操动机构

中压真空断路器从国内外运行经验来看,故障大多出现在操动机构上。电磁操动机构结构简单、工作可靠、制造成本低,但合闸线圈消耗功率太大,加上配用蓄电池,造成机构笨重、动作时间长。弹簧操动机构不需要大功率直流电源,适宜交流操作,但结构比较复杂、零件数多、制造工艺复杂、成本高。永磁操动机构是电磁系统与永磁系统的完美结合,出力一行程特性非常接近真空断路器的要求,但有些地方还不成熟,更缺乏运行经验,价格也远高于弹簧操动机构。咽此,国内真空断路器配用的操动机构大多为弹簧操动机构,今后永磁与弹簧操动机构将会相辅相成,并驾齐驱地向前发展。     

高速电磁斥力机构运动特性影响因素研究

基于高速电磁斥力机构的工作原理及理论研究,得出影响斥力机构运动特性的主要因素,通过计算仿真,获得主要影响因素变化规律。在此基础上优化设计和制造出一套斥力机构,并应用于直流快速机械开关样机。试验结果表明,该斥力机构样机满足设计要求,并验证了仿真结果的准确性。     

无弧直流快速断路器及关键技术研究

无弧直流快速断路器主要由真空灭弧室、高速稳定操动机构、智能控制器构成,具有环保高效、安全可靠的优点。对直流断路器的熄弧原理、直流断路器发展、无弧直流快速断路器的关键技术进行研究。     

混合型中压直流真空断路器的研究

提出了一种基于强迫换流原理的混合型中压直流真空断路器方案。阐述了关键部件如斥力真空触头机构增强通流能力和提高初始速度的方法,脉冲功率组件串联应用和提高浪涌通流技术,避雷器的技术要求及参数设计的原则,介绍了已开展的工作。对换流过程进行了理论分析,研制了额定5 kV/6 kA断路器样机,进行了系列实验,验证了理论分析和参数选择的有效性。     

基于单片机控制的直流断路器操动机构

阐述了基于单片机控制的直流断路器操动机构和断路器的新颖结构,提出了一种简捷的判断故障电流和实现短路故障快速检测的方法。     

基于有限元的直流断路器合闸电磁机构设计

设计了一种用于轨道交通直流断路器的合闸电磁机构,实际使用时发现合闸保持功率较大导致温升过高。基于电磁场分析和电磁铁设计理论,利用有限元分析软件ANSYS,仿真出电磁机构的磁场分布和吸力特性,根据仿真结果制造了一种改进方案样机,试验表明,该方案有效地降低了电磁机构合闸保持功率,并验证了仿真结果的准确性。     

35 kV侧动式高速真空断路器研究

基于侧动式机械缓冲装置对真空灭弧室合闸冲击力小,电磁斥力分闸操动机构反应时间短等优点,在大量分析和优化设计的基础上,研制一种永磁合闸、电磁斥力分闸的35 kV双稳态侧动式高速真空断路器。试验表明,该真空断路器合闸速度在10 ms以内,分闸速度在5 ms以内。解决了传统断路器难以实现快速分合闸和寿命短的缺陷问题,为行业内断路器操动机构的选择提供参考。     

操动机构缓冲对断路器传动系统的影响分析

高压断路器中,操动机构通过传动系统来带动灭弧室运动,以实现断路器的分闸、合闸功能,但是传动系统也可能对传递的运动造成不良影响。文中以某型号高压断路器为研究对象,对其机械特性的测试结果进行分析,用新的视角论述传动系统、操动机构特性之间的匹配性关系,通过优化二者的匹配性,改善断路器的性能,为后续的设计提供设计参考。     

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。     

断路器用永磁操动机构软件分析系统

永磁操动机构具有零部件少，可靠性高，免维护等优点。研究了双稳态永磁操动机构特点，开发了断路器用永磁操动机构软件分析系统，系统主要包括永磁机构磁场分析和动态特性仿真两大功能，分别采用有限元方法和四阶龙格库塔算法来求解。该系统实现了永磁操动机构的参数化设计功能，能够较好地满足实际工程需求。     

真空断路器弹簧操动机构仿真与优化

鉴于弹簧操动机构凸轮传动性能直接影响真空断路器的开断特性和使用寿命,根据4种与凸轮配合的推杆运动规律建立了优化整机分合闸特性的目标函数。优化结果表明操动机构的传动性能和开断特性大为改善。     

双电容混合型直流断路器

在混合型直流断路器的基础上采用电流转移法,针对高压直流系统短路故障问题提出了一种双电容混合型高压直流断路器的拓扑模型.不仅能让高速机械开关在零压零流的条件下安全无弧分断,附带自充电功能,而且可以大幅度降低单电容直流断路器分断时的反向充电电压,从而缩短了拓扑运行时间.对拓扑运行中的各个临界阶段进行数学公式推导,通过仿真验...     

永磁操动机构应用于126kV高压真空断路器的研究

大量的试验研究证明永磁操动机构将会成为126 kV高压真空断路器的主要机构。介绍了永磁操动机构在结构上的特点,阐述了126 kV高压真空断路器的模型试验和相关试验结果,并提出将永磁操动机构应用于超高压真空断路器的设想。     

永磁操动机构应用于126 kV高压真空断路器的研究

大量的试验研究证明永磁操动机构将会成为126 kV高压真空断路器的主要机构。介绍了永磁操动机构在结构上的特点,阐述了126 kV高压真空断路器的模型试验和相关试验结果,并提出将永磁操动机构应用于超高压真空断路器的设想。     

12kV真空断路器双线圈单稳态永磁机构的设计

针对应用于12 kV真空断路器的单线圈单稳态永磁机构的分闸电流较大及分闸速度不易提高的问题,笔者提出一种双线圈单稳态永磁机构,其合、分闸操作各使用一个线圈,且设置有一个磁短路环,达到降低分闸电流及提高分闸速度的目的。应用磁场有限元分析方法对永磁机构进行优化设计,并给出了设计方案及样机测试结果。试验结果证明,该永磁机构各项技术参数达到了设计要求,同时也验证了该方法的可行性。     

一种永磁操动机构真空断路器性能测试方法

针对配有永磁操动机构的真空断路器性能特点，介绍了性能测试的基本方法，即将激磁线圈的电压电流信号与触头信号结合起来的测试方法。并运用此方法对35kV配永磁操动机构真空断路器的触动时间、激磁电流和电压的大小、动触头弹跳时间的长短等进行了测试，验证了方法的可行性与实用性，为断路器的性能测试提供了有益参考。     

高压断路器直线电机操动机构的动态特性分析

研究了一种高压断路器直线电机操动机构,设计分析了永磁直线直流电机及其运动特性。基于40.5 kV真空断路器机械特性的要求,设计了一台配有制动保持装置的永磁直线直流电机操动机构,利用有限元方法建立了电机的仿真模型,对永磁直线直流电机的基本特性和起动过程进行了特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线并进行了分析,得出了电机操动机构能够提供的机械特性,为真空断路器采用直线电机操动机构提供了依据。     

10 kV永磁机构真空断路器智能控制器设计

针对目前永磁机构真空断路器控制器的单一微控制单元（micro control unit, MCU）处理任务多、运行速度慢、故障率较高等现状,设计了一种新型的10 kV永磁机构真空断路器智能控制器。该控制器分为电源、保护和通信三大模块,分别设有单独的MCU实现相应的功能。硬件方面,保护单元以STM32f407单片机为微处理器,主要负责信号采集、处理、保护等功能,2片STM32f103单片机分别作为电源管理、通信及人机交互部分的硬件核心;软件方面,将μC/OS-II实时操作系统和TCP/IP协议移植到该系统中,使系统具备高度的稳定性与实时性。经测试新型控制器的可靠性以及运算速度、精度都较旧型器有很大的提升,同时降低了故障率。