基于27.5kV永磁机构开关的优化设计

针对应用于铁道牵引供电系统中27.5 kV真空负荷开关的永磁机构铁心行程长、刚合速度过大、分闸时间长,笔者提出一种单线圈单稳态永磁机构:优化设计了永磁机构的动铁心和线圈,达到提高合闸可靠性、适当降低刚合速度以及减小分闸时间的目的;应用电磁场有限元分析方法对永磁机构进行优化设计,并给出了优化设计方案及测试结果。试验结果证明,该永磁机构优化结果达到了设计要求,同时也验证了该方法的可行性。     

适用于直流断路器的大电流快速开关分闸特性

快速开关分闸稳定性是影响直流断路器开断性能的关键要素。文中对大电流快速开关的双弹簧永磁操动和电磁斥力双动机构的分闸过程,用有限元方法进行电磁、热和位移等多物理场耦合计算,分析了永磁操动机构驱动线圈是否有必要投入以及不同驱动线圈电流对双动机构分闸特性的影响。结果表明：在永磁操动机构驱动线圈投入的情况下,可提前将永磁吸力抵消,进而避免电磁斥力因做功时间较短而引起分闸回弹现象;由于分闸初期电磁斥力非常大,永磁操动机构驱动线圈的投入对分闸初期的速度影响较小;在电磁斥力消失后,永磁操动机构驱动线圈电流在一定范围内越大,到达额定开距的速度越大,为避免其造成分闸反弹,应合理选择驱动线圈电流值。将仿真结果与实际样机分闸特性曲线进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真方法的正确性。     

一种单稳态永磁操动机构智能控制装置的研制

针对单线圈式永磁机构真空断路器的特点,介绍了一种基于单片机的单稳态永磁操动机构的智能控制装置,并对该装置的设计过程及工作原理进行了详细分析,同时给出了智能控制装置的信号放大以及采样电路.通过ORCAD仿真软件,对真空断路器的合、分闸控制过程进行了仿真,并给出了智能控制装置在合、分闸过程中电流变化的曲线,最后给出了智能控制装置在分闸过程中的软件程序代码及电磁兼容设计方法.     

为提高分闸能力的永磁操动机构的研究与设计

永磁操动机构具有零部件少,可靠性高,免维护,对真空断路器良好的出力特性等优点。传统的永磁机构分闸速度较低,分闸过程较长,分闸电流较大。基于电磁感应定律,椤次定律和安培定律的应用,在动铁心的分闸端安装两个磁短路环,可以在动铁心启动前大大地削弱合闸永磁保持力。配合好的加工工艺,短路环能够实现自动起动、复位,能够避免误动作。通过数学模型的建立和仿真分析,配有短路环的永磁机构具有更快的分闸速度和更小的分闸电流,达到电路的快速分断和熄弧,以及控制回路简单可靠的目的。高压永磁机构的行程长,传统的永磁机构所需操作电流很大,因此至今没能投入应用,而配用这种短路环后,可以显著降低线圈的始动电流,有望将高压永磁机构投入实际应用。     

智能开关用新一代永磁机构的研制

基于有限元法研究配智能开关用单稳态永磁机构的动态特性,进行质量和反力归算,建立有限元模型。计算分析了单稳态永磁机构分合闸动作电流、机构行程特性以及断路器的机械特性,并进行了试验研究。在试验中实测了断路器触头的分、合闸行程曲线和永磁机构分、合闸线圈的电流曲线,仿真结果准确可靠,机构及断路器特性优异。     

单稳态永磁操动机构驱动线圈等效电感辨识方法研究

永磁真空断路器运动过程中,驱动线圈电感具有非线性变化特点,给永磁真空断路器智能控制带来困难。在Maxwell上搭建实际单稳态永磁真空断路器操动机构的电磁模型,利用有限元法计算机构在分、合闸过程中线圈电流、电容电压等参数的变化情况并作分析;在Matlab上分别应用磁链电流法与微分方程法对分、合闸过程中线圈等效电感进行辨识;比较两种方法的辨识结果,验证两种方法在实现线圈等效电感辨识上的可行性与可靠性,为进一步的单稳态永磁真空断路器的智能控制研究打下基础。     

12kV直动式快速真空开关研制

基于电磁斥力原理的操动机构始动时间短,可由增加电流的简单方式提高动作速度,非常适合于快速开关的应用场合。采用有限元方法仿真分析了金属盘厚度、线圈盘盖板和底板材质对斥力驱动机构特性的影响,并研制了一台基于斥力驱动装置和永磁保持装置的12 kV直动式快速真空开关。经测试和优化,该开关分闸始动时间达到0.5 ms以内,满行程时间达到5 ms以内,提高了分闸速度并增加了可靠性。     

一种单稳态永磁操动机构的智能控制装置的研制

介绍一种单稳态永磁机构控制装置的组成及工作原理，真空断路器合、分闸控制过程，保护几检测电路；应用ORCAD软件仿真了合、分闸过程中电流变化曲线，并给出了部分软件程序代码。     

12kV真空断路器半双稳态永磁机构的设计

应用于真空断路器的永磁操动机构一般分为双稳态和单稳态永磁机构。对于单稳态永磁机构,通过调整分闸弹簧在分闸位的预拉力,可以实现对分闸特性的调节。增大预拉力可以缩短分闸时间,降低分闸弹跳,但预拉力过大会导致合闸状态时的保持合力减小,可能造成合闸的不可靠,也会对合闸动态特性造成不利影响,如合闸时间增加等。本文提出了应用于12kV真空断路器的半双稳态永磁机构的设计方法,该机构在分闸状态由较小的永磁保持力和弹簧力共同实现分闸保持。分闸位保持力大有助于抑制分闸弹跳,同时永磁保持力在动铁芯离开分闸位置后迅速减小,对合闸保持以及合闸动态特性几乎没有不利影响。利用Ansoft Maxwell软件建立永磁机构模型,进行静态和动态的仿真。根据设计结果制作实际样机,对其进行测试,实验结果验证了设计与仿真的正确性。     

基于永磁机构的剩余电流重合闸断路器设计

永磁驱动机构运动部件少、可靠性高,用于剩余电流重合闸断路器是一种创新的探索.介绍了基于永磁机构的剩余电流重合闸断路器工作原理、结构、永磁机构类型及驱动方式的选择,采用MaxweⅡ软件进行合闸机械特性、分闸机械特性的仿真优化,调整分闸弹簧、触头弹簧,使该产品的触头压力、分断速度达到一个优良的组合.经试验验证,设计的重合闸...     

一种新型的真空断路器控制电路的设计

ABB公司于1997年研制的永磁机构真空断路器,其永磁机构采用双稳态双线圈结构。而鞍山科技大学采用自行研制的双稳态单线圈结构,这种结构更为简捷、可靠性更高。自行设计的控制电路解决了单线圈永磁机构的分、合闸控制问题。通过计算机仿真和物理实验的对比,验证了设计的正确性。     

新型四线圈双稳态永磁操作机构的研究

为了解决大行程永磁操作机构设计时出现的分、合闸始动电流过大及刚分速度不满足要求的问题,本文首次提出了四线圈双稳态永磁操作机构的概念.理论分析和试验证明,这是一种可行的方法.关键在于要恰当设计分、合闸解锁线圈匝数的比例,不同的永磁操作机构需要的分、合闸解锁线圈匝数的比例是不同的.另外,本文提出了一种很容易实现的四线圈双稳态永磁操作机构的主回路控制方案.     

一种新型真空断路器控制电路的设计与分析

提出了永磁操动机构真空断路器的一种新型控制电路。就其工作机理和动作模式进行分析，并且通过计算机仿真和物理实验的对比，验证了分析的正确性。这种控制电路应用于自行研制的双稳态单线圈结构的永磁机构上。     

高压真空断路器的一种新的永磁操作机构结构设计

提出了分闸侧采用盆型结构的四线圈双稳态永磁操作机构结构概念,并为这种永磁操作机构设计了控制回路,使永磁操作机构能为高电压等级真空断路器提供更好的分、合闸驱动特性,以充分发挥真空灭弧室高寿命、高可靠性的优点。     

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。     

永磁机构操作线圈等效电路的建模

从电路角度分析了永磁操动机构的线圈电流波形与动铁心行程间的关系,采用分段线性化的思想,建立了操作线圈的两种等效电路模型。根据实际机构仿真设计中给出的操作线圈电流波形计算出模型中各段电路参数,并对线圈中的电流波形进行了拟合。将其与同一机构的仿真设计波形和操作实验结果进行比较后证明,用这种方法建立电路模型、计算电路参数是正确可行的。所提出的电路模型可用于永磁机构操作控制器中线圈电路的仿真设计,特别是选择电力电子器件及其保护电路参数。     

真空断路器永磁操作机构控制器保护电路元件参数优化设计

根据真空断路器双稳态双线圈永磁机构操作控制器的典型结构,给出了建立其归一化电路的方法.基于归一化参数的机构操作控制器主电路模型,分别讨论了缓冲电路的元件参数、续流回路的元件参数对电力电子开关器件电流、电压冲击的关系,得出了相关的计算曲线.以过电流、过电压倍数及其过渡过程时间为优化指标,针对实际样机,对其设计参数进行了电...     

配永磁机构真空断路器操动时间分散性的预测模型与影响因素研究

针对现有模型存在的难以实现多场充分耦合的问题，提出了一种对配永磁机构真空断路器动作时间进行预测的新模型。该模型考虑励磁变化和运动部件速度效应带来的涡流影响，实现了永磁操动机构的复杂机械运动、电子瞬态电路与瞬态磁场的多场耦合分析。基于该模型，对某型号配永磁机构真空断路器的动作时间进行了预测，实验证明所提方法是正确的。在此基础上，利用模型分析了励磁电压、环境温度、铁心材料和励磁方式等因素对永磁操作机构动作时间分散性的影响，并研究了各因素对动作时间分散性的影响机理。     

永磁操作机构真空断路器储能电容参数的选择

为了确定配用于真空断路器的永磁操作机构分、合闸激磁线圈放电电容参数,进行了相关的理论分析和储能放电电容不同电容量下永磁操作机构特性试验研究。在永磁操作机构分、合闸过程中,电容器的放电过程必须是阻尼情况,由此可确定储能放电电容的参数基值。其最终值,应在调试真空断路器动态指标的过程中确定。