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三稳态永磁操动机构原理与应用

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微持电棚 ２ ｏ １ ４ 年 第 ４ ２ 卷 第３ 期
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闵
三 稳 态 永 磁 操 动 机 构 原 理 与 应 用
闵 伟， 黄 志军 ， 李建兵 ， 史政 凯 ， 郭 国领
（ 天津平高智能 电气有限公司 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ ０ ）
摘
要： 三工位操 动机 构在 三工位开关 、 自动转换 开关 电器 、 液压 阀等设备 中应用广泛 。提出了一种 新型三稳
态永磁操动机构 ， 给出了其工作 原理 ， 并采用有 限元法 计算 了该 操动机 构 的动铁心在 第三稳 态位 置附近所 受 的磁 场力 ， 证 明了动铁 心能够稳定在该位置 。最后 ， 本 文还 给出了该 机构的应用案例 。 关键词 ： 永 磁操动机构 ； 三稳态 ； 三工位开关 ； 自动转 换开关 电器
ＭＩ Ｎ Ｗｅ ｉ ， ＨＵ Ａ ＮＧ
ｎ， Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｂ ｉ ｎ ｇ， Ｓ Ｈ Ｉ Ｚｈ ｅ ｎ ｇ — ｋ ａ ｉ ， ＧＵＯ ｇ ｕ ｏ — ｌ ｉ ｎ ｇ
（ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｐ ｉ ｎ ｇ ｇ ａ ｏ Ｓ ｍａ ｒ ｔ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ３ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ３ ５ ９ ． ９ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ － ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ４） ０ ３ － ０ ０ ３ ６ － ０ ４
Ｔｈｅ Ｐｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐｅ ｒ ｍａ ｎｅ ｎｔ Ｍａ ｇ ｎｅ ｔ Ａｃ ｔ ｕａ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｔ ｈ Ｔｈｒ ｅ ｅ Ｓ ｔ ｅ ａ ｄｙ Ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｓ
问题 ， 沈 阳工 业 大学 提 出 了一 种 三 稳 态差 动 式 永
磁操 动机 构 。该机 构 通 过 在 现 有 双 稳 态 永 磁 操 动机 构 的两端 加装 弹 簧 来 实 现第 三个 稳 态 位 置 ， 结 构简 单 ， 可 控性 好 ， 但是该 机 构其 它两 个位 置 的保持 力需 要额 外 克服 弹簧 的拉 力 ， 这 将 增 加 永 磁材 料 的
ｍ Ｐｎｔ 一０来自引 言 三工 位 隔离 一 接 地 开 关 １ － ３ ］ 、 液压阀、 自动 转 换 开关 电器 （ Ａ Ｔ Ｓ Ｅ ） 等设 备都 有三个 工 作位 置 ， 需
要 相应 的 三 工 位 操 动 机 构 来 操 动 。现 有 三 工 位 隔离 一 接地 开关 和液 压 阀 的 三工 位 操 动机 构 主 要 采 用 电磁 铁 与弹簧 操 动 机 构 ， 通 过机 械 和 电气 的互 锁
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ， ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ． Ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ — ａ ｔ ｏ ｒ ｗ ａ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｍｏ ｖ ｅ ｎ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｒ ｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｍａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｐｅ ｍ ａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ａ ｃ ｔ ｕａ ｔ ｏ ｒ ； ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ｅ ａ ｄｙ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ； ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ —

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永磁机构原理与设计方案简介

永磁机构原理与设计方案简介


智能真空电器
2010-09-03
永磁机构的早期资料 ---- ABB
真空断路器
真空接触器
智能真空电器
2010-09-03
智能真空电器
2010-09-03
永磁机构的控制
永磁机构的控制系统是用来接受电信号，并通过逻辑判断最终给出指令控制操动机构 动作的装置。由于永磁机构和以往机构有很大的不同，所以控制部分也有较大的差异 。首先，它的电源一般由电容组成，因此，和—般断路器相比较，永磁机构的控制部 分还应多一个电容充电控制环节，用以稳定电容的电压值，保证整个系统性能的稳定 。其次，永磁机构无脱扣装置，断路器的分合闸完全靠给分合闸线圈的通电来完成。 电容器组作为永磁机构内分合闸线圈的电源，其充放电过程由逻辑部分来控制。互感 器部分主要由电压互感器、电流互感器组成。逻辑分析判断部分是实现断路器控制的 关键，它是通过对输入电压、电流量的比较分析来识别线路短路、欠电压、过电流等 故障情况，当故障发生时，它发出的控制指令由永磁机构的执行机构来完成。
智能真空电器
2010-09-03
永磁机构的控制方式
1. 永磁机构的特点之—是采用电子控制，以实现断路器的 所有功能，同时还可具有智能化功能，其中包括在线检 测、同步关合技术的实现等，最大限度地体现永磁机构 的优越性。但是，作为永磁机构真空断路器，其设计结 构和原理决定了它可以采用多种控制技术，下面介绍几 种控制方式的特点。
2. 目前，根据逻辑部分的元件的不同，永磁机构真空断路 器机构控制的方式可分为如下3种：
3. 接触器控制方式；电子控制方式；
智能真空电器
2010-09-03
永磁真空断路器的构成
1. 真空灭弧室 （固封极柱）
2. 永磁操动系统 3. 开关本体
永磁机构断路器的工作原理

永磁机构断路器的工作原理

永磁机构断路器的工作原理时间:2009-01-14 来源:徐州机电工程高等职业学校编辑:朱思河自1961 年美国GE 公司研制成功第一台真空断路器以来,真空断路器的技术水平迅速得到提高。

随着新型触头结构和新材料的研制,真空断路器的开断能力不断提升。

而作为真空断路器的主要元件———操动机构,也历经了几代的发展,从最初的电磁机构,发展到现在广泛应用的弹簧操作机构,以及现阶段正迈向成熟并逐渐普及的永磁操作机构。

真空断路器及操动机构的分析真空断路器之所以如此迅速发展,在于其真空灭弧室优异的开断特性,使其电寿命大大增加。

真空断路器的灭弧室动触头行程小,要求分闸速度高。

动静触头合闸时为平面接触,为了防止真空断路器在短路时触头被强大的冲击力斥开,动静触头间要施以较大的触头压力,这样也有利于提高分闸速度。

真空灭弧室的优异性,使其机械及电寿命从传统的2000次跃增为上万次,沿用传统断路器操动机构电磁机构和弹簧机构很难体现出其高寿命、高可靠性的优点。

因此需要一结构高度简化、节能和高可靠的机构来满足真空断路器的驱动要求。

永磁机构以其结构简单、运行可靠、经久耐用等优点被广泛应用于真空断路器的驱动,它克服了传统机构的缺点,充分发挥了真空断路器的优点,为研制新一代免维护断路器奠定了基础。

它已成为电力系统选型热点,具有良好的经济效益和市场前景。

本文以ZNY1-10P630-12.5型永磁真空断路器为例来分析永磁断路器的结构及工作原理。

永磁机构断路器工作原理及主要技术参数主要技术参数该真空断路器采用双稳态内设欠压脱扣器永磁机构,并与机械手动脱扣器结为一体化设计,使手动分闸轻便可靠。

永磁机构分闸与弹簧分闸相结合,使分闸速度的分配更理想。

与弹簧操作机构断路器比较,可动部件大大减少,使其可靠性和机械寿命大幅提高,是弹簧操作机构类型断路器的理想替代产品。

ZNY1-10P630-12.5型永磁真空断路器的主要技术参数如下:额定电压PkV 10最高电压PkV 12额定电流PA 630额定频率PHz 50额定短路开断电流PkA 12. 5动稳定电流PkA 31.5热稳定电流PkA 12.5额定短路关合电流PkA 31. 5短路电流持续时间Ps 41min 工频耐压PkV 42雷电冲击耐压PkV 75永磁机构断路器工作原理永磁机构断路器的工作原理如图1 所示:图1 永磁机构断路器的工作原理图其工作过程如下:接通控制电源,首次接通电源要等待60s,此时储能电容已充满电(充电指示灯亮),同时欠压脱扣器电源也准备接通,断路器处在准备操作状态。

双稳态及单稳态永磁操动机构的研究

双稳态及单稳态永磁操动机构的研究


｛ＦｅｉＨＪ，ｚｈａ“ｇＧ ｓ Ａｎａｌｙ鼬９ ａｎｄ ｃａｌｃＩｌｌａｔＩｏｎ ｏｆｄｙｎ枷ｉｃｂ
Ｉｎｄ∞时Ｂ００ｋ㈣ｍ，１９９３．） ｈａｖｉｏｒ ０ｆ ｅｌｅｃｔｒｏ眦ｇⅡｅｔｊｃ舵ｔｕａｔｏｒ【Ｍ １ Ｂｅｑｉ“Ｅ：Ｅｒ岈眦ｒ
【７］高会军中压断路器永磁操动机构的研制及动态特性 计算与分析【Ｄ】沈阳：沈阳工业大学．２００ｌ
图１ 双稳态永磁操作机构的剖面简图 Ｆｉｇ ｌ ＳⅡｗ【ｕｒｅ ｏｆ ｂｌｓｔａｂｌｅ ＰＭＡ
ｉ一静铁芯；２一动铁芯；３，４一永磁体；５一舒闸线圈 ６一合闸线圈；７一出力杆
收稿日期：２００ｌ—０６ ｌｌ 作者筒介：卢芸Ｌ１９６３一），女，辽宁沈阳人、沈阳【．业大学寸｝师，博士生
万方数据
１０４
沈阳工业大学学报
吵＝五（ｉ，６）
Ｆ，。＝正（阢）
警＝一（～挑％，训
其中ｕ。为电容两端电压；ｋ哕分别为线圈电流 和电磁系统全磁链；ｆ为时间；ｍ为系统运动部 件归算为铁芯处的质量；ｚ为动铁芯位移；Ｆ。。 ｎ分别为铁芯受到的电磁吸力和运动反力，弹簧 负载反力是位移的＊函数，而空气阻力则是速度 ｄｘ／ｄｆ的函数；矾为电磁系统的磁能，是妒，。 的函数；毋，诜分别为线圈工作温度和周围环境 温度；Ｊｐ为永磁机构的功耗；ｃ为电容的电容量； Ｄ。，Ｈ。分别为线圈外径和高度
４结论
通过计算和对比分析，总结出了双稳态和单 稳态永磁操动机构的主要差别：在相同的传动机 构条件下，单稳态永磁操动机构所需的保持力比 双稳态永磁操动机构要大，不利于缩小机构和永 磁体的尺寸．在合闸时动作特性上两种机构较为 相似，分闸时特性存在较大差异双稳态永磁操 动机构与断路器的负荷特性不相匹配，单稳态永 磁操动机构的分闸速度特性与弹簧操动机构较为
上、下极限位置，而不需要任何机械联锁 当有动 作信号时，合闸或分闸线圈中的电流产生磁势，动、 静铁芯中由线圈产生的磁场与永磁体产生的磁场 叠加合成，动铁芯连同固定在上面的驱动杆．在台 成磁场力的作用下，在规定的时间内以规定的速度 驱动开关本体完成开合任务．此机构之所以被称 为双稳态结构，是由于动铁芯在行程终止的两个位 置，不需要消耗任何能量即可保持单稳态永磁操 动机构与双稳态永磁操动机构的最大区别在于机 构中设有分闸弹簧，并采用了单线圈结构在此单 稳态永磁操动机构中分合闸采用同一个线圈，通过 给线圈通不同方向的电流来实现分台闸操作．
永磁真空断路器研究与应用

永磁真空断路器研究与应用

永磁真空断路器研究与应用【摘要】永磁操动机构真空断路器越来越被公认为中压开关的换代产品，它代表了中压开关发展的方向。

分析了永磁真空断路器内部结构、工作原理，将永磁机构与真空断路器进行完美匹配，提高了断路器的可靠性及寿命。

【关键词】永磁真空断路器操作机构工作原理1 前言智能型永磁机构真空断路器是在上世纪90年代末吸取国际上先进的真空断路器技术而研制成功的新一代真空断路器，具有体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、少维护、价格适中、使用寿命长等显著优点。

大屯公司在110KV变电站在2010年投用使用该机构的开关3年多，运行平稳、安全可靠，受到运行值班人员及检修人员的好评。

2 永磁真空断路器结构断路器配用的双稳态永磁操动机构，该机构由一种双稳态的磁路系统，使用一个一体化分、合闸线圈驱动动铁芯运动到相应的极限位置，并利用永磁体所提供的磁场能量，使之保持在极限位置。

当激励线圈通过不同方向电流时，使线圈磁场产生大于剩余磁保持力的驱动力，即可使永磁操动机构的动铁芯动作。

动铁芯通过主轴直接驱动真空灭弧室的动触头，从而使断路器进行分、合闸动作。

这种机械的传送方式，可使断路器的机械磨损小到可以忽略不计，使断路器在使用寿命期内基本很少维护。

当控制系统出现故障时，可用手动分闸装置操作，使断路器进行分断操作（如图1）。

3 永磁真空断路器工作原理永磁真空断路器开断部分和其他断路器一样，区别在操作机构部分。

永磁机构的原理基本上是一块铁片两边有磁铁和线圈，哪边的线圈通电了就会产生比令一边更大的磁力从而带动铁片往磁力大的一边运动。

当铁片运动到和某一边磁铁接触是线圈断电，铁片靠磁铁吸住达到保持的目的。

铁片两边运动能带动断路器分合。

3.1 合闸操作将断路器送入柜体的试验或工作位置，合上控制电源和合闸电源，断路器处在分闸位置，合闸操作回路沟通，为合闸操作作好准备。

就地按动合闸按钮启动合闸回路，使操动机构的线圈激励，克服分闸侧永磁体的保持力，使动铁芯驱动断路器的动触头按规定速度合闸。