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双稳态永磁操动机构与真空断路器的特性探讨
 
慧聪网   2005年12月20日10时15分   信息来源:中国自动化网    

1 断路器与机构传动方式配合

  目前,国内外生产的永磁机构(双稳态) 动铁心行程(即动铁心与磁轭之间气隙) 都比较小(通常不大于25 mm) ,远小于常规电磁、弹簧液压和空压操动机构的行程。因此,目前它还只能配用在触头行程较小的中压真空断路器上。

  如果单从满足断路器行程方面要求,可以通过放大传动机构的输出行程,满足大行程断路器要求。但是,目前国内外生产的永磁机构的分、合闸力也较小,通常在2 000~4 000 N ,最大也不大于6 000 N。在将它与断路器配用中,往往只能利用传动机构的行程缩小、作用力放大,而不能利用行程放大、作用力缩小的功能。

  12 kV 真空灭弧室的触头开距一般约为10 mm ,当触头弹簧直接设在动触杆上,超程约3 mm 时,真空灭弧室要求行程(触头开距加超程) 为13 mm 左右。如果选用行程为25 mm 的永磁机构,就需设计中间传动机构使行程匹配,而且在设计传动比时必须考虑行程损失因素。

  40. 5 kV 真空灭弧室触头要求行程约25 mm(开距约20 mm ,超程约4. 5 mm) ,正好与行程为25 mm的永磁机构相匹配,可采用操动机构与真空灭弧室动触杆同轴连接的传动方式。这样不仅可以减少行程损失,而且有利于抑制合闸弹跳。
  
2  永磁机构分、合闸状态保持力的选择

  永磁机构结构简单,动作可靠性高,无需合分闸位置机械保持和脱机装置,它是由永久磁铁产生的吸力使断路器保持在分、合闸位置[1 ] 。

  真空断路器要求一定的触头接触压力,因此,永磁机构的吸力不仅要能克服触头弹簧的反作用力和其他反力,而且还必须具有足够的合闸位置有效保持力,防止受到外界可能因素作用下(机械震动、电动力等) 出现自动误分闸。该保持力的大小不仅决定了断路器合闸保持性能,而且还决定了分闸功及分闸速度等重要参数。

  根据试验得出合闸有效保持力:当开断电流为20 kA 及以下者,宜选择在500~700N ;开断电流为31. 5 kA 及以上者,宜选择在700~1000 N。
  因为双线圈永磁机构不需要装设全行程的分闸弹簧,操动机构只需要不太大的保持力就可使断路器可靠地保持在分闸状态。考虑永磁机构必须有足够大的合闸功才能保证断路器具有足够的关合能力。所以,永磁机构的分闸保持力也不能太小。根据试验得出永磁机构的分闸有效保持力宜选择在2 000~3 000 N。

  永磁机构的永久磁铁回路通常是按吸力要求最大的一侧(合闸侧) 设计的,而另一侧必须采取减小其吸力的措施,在动铁心与磁轭吸合面之间加隔磁片及减小其有效吸合面积;在分闸侧装设短程弹簧抵消一部分分闸保持力,才能同时满足断路器分、合闸的特性要求。

 
 
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