永磁操作机构.doc

一、概述随着电力法的贯彻实施，更要求供电部门提供安全、经济、可靠和高质量的电力。对于中压电力系统的保护核心-真空断路器而言，除真空灭弧室开断的高可靠性外，更需要操作机构的高可靠性。而现在普遍使用的弹簧机构，由于零件较多，在实际应用中，每合分一千次或是运行较短时间就得检修，很难达到免维护，且有70.3%的故障来自它，大大的影响了供电可靠性。这就有必要发展新的操作机构，永磁机构就应运而生了。永磁机构的性能能与真空断路器很好配合，而且其零部件少、结构简单、可靠性高、寿命长（机械寿命长达10万次）、免维护、可用电子软件控制，因而其前景非常广阔。永磁机构按照在分闸操作时的不同，可分为单稳态永磁机构和双稳态永磁机构；按线圈的使用数目的不同，分为双线圈永磁机构和单线圈永磁机构；按外形结构的不同，可分为方形永磁机构、圆形永磁机构和半方半圆形永磁机构。二、永磁机构的参数序号名称参数备注1操作电源DC220V方形、圆形、半方半圆形2静态保持力3500N适合于20kA、25kA、31.5kA；方形、圆形、半方半圆形8000N适合于40kA；方形3机构行程2527mm方形、圆形、半方半圆形4机械寿命10万次方形、圆形、半方半圆形三、永磁机构的结构与工作原理：1.永磁机构的结构一般来讲，永磁机构主要由以下零件组成：图1所示为双稳态永磁机构，图2为单稳态永磁机构。图1：双稳态永磁机构 图2：单稳态永磁机构 1-静铁心 2-动铁心 3-合闸线圈 1-静铁心 2-动铁心 3-操作线圈 4-分闸线圈 5、6-永磁体 7-驱动杆 4-永磁体 5-驱动杆2.双稳态永磁机构原理如图1所示，当永磁机构处于合闸位置时，在分闸线圈中通以直流电流，该电流所产生的磁场使动铁心所受的吸力减小，当此电流增大到一定值时，动铁心所受的吸力之和小于动铁心上的机械负载，此时动铁心向下运动。动铁心向下运动过程中，上端的磁阻增大，下端的磁阻减小。静铁心的上磁极对动铁心的吸力减小，下磁极对动铁心的吸力增大。动铁心向下的合力增大，使动铁心加速向下运动。这一过程一直持续到分闸动作结束为止。此时，永磁机构在永磁体磁力的作用下，一直保持在分闸位置。合闸过程与分闸过程正好相反：在合闸线圈中通电，线圈电流在下部间隙中产生反磁场，动铁心上受到的总吸力减小，当吸力小于动铁心上的机械负荷时动铁心向上运动，最后达到合闸位置，合闸过程结束。在永磁体磁力的作用下，永磁机构保持在合闸位置。3.单稳态永磁机构原理如图2所示，当永磁机构处于合闸位置时，在永磁体磁力作用下，动铁心保持在上端。分闸时，在操作线圈中通以特定方向的电流，该电流在动铁心上端产生与永磁体磁场相反方向的磁场，使动铁心受到的磁吸力减小，当动铁心向上的合力小于弹簧的拉力时，动铁心向下运动，实现永磁机构的分闸。当永磁机构处于分闸位置时，在操作线圈中通以与分闸操作时方向相反的电流。这一电流在静铁心上部产生与永磁体磁场方向相同的磁场，在动铁心下部产生与永磁体磁场方向相反的磁场，使动铁心下端所受的磁吸力减小，当操作电流增大到一定值时，向上的电磁合力大于下端的吸力与弹簧的反力，动铁心便向上运动，实现合闸，并给分闸弹簧储能。 四、永磁机构外形与安装尺寸方形永磁机构外形与安装尺寸见图3，半方半圆形永磁机构外形与安装尺寸见图4。圆形永磁机构外形与安装尺寸见图5， 图3a：方形（配VS1-31.5kA，分闸状态） 图3b：方形（配VS1-40kA，分闸状态） 图3c：方形（配ZW32-20kA，分闸状态） 图4：半方半圆形（配VS1-31.5kA，合闸状态）图5：圆形（配VS1-31.5kA，分闸状态）五、典型应用方案 图6：应用方案示意图1 图7：应用方案示意图2图8：应用方