永磁機(jī)構(gòu)原理介紹

1、永磁機(jī)構(gòu)原理與性能隨著電力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展及智能化進(jìn)程，用戶對 開關(guān)提出了更高的要求，作為開關(guān)心臟的真空滅孤室、 作為開關(guān)動(dòng)力來源脈的操作機(jī)構(gòu)、作為智能化開關(guān)大 腦的控制器的長足進(jìn)步，必將使開關(guān)面臨一場令人激 動(dòng)的革命，以智能化的永磁真空斷路器為代表、將這 三者有機(jī)的整合，使開關(guān)設(shè)備的性能達(dá)到了前所末有 的高度永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖:我們的單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)主要由動(dòng)鐵心、定鐵心、鉉鐵硼稀土永久磁鐵、工作線圈、驅(qū)動(dòng)軸五部分組成配用單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)斷路器的總體配置方案示意圖雙穩(wěn)永磁機(jī)構(gòu)態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖主要由動(dòng)鐵心、定鐵心、鉉鐵硼稀土永久磁鐵、合閘線圈、分閘線圈、驅(qū)動(dòng)軸6部分組 成配用雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)斷路器的總體配置方案

2、示意圖單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)斷路器的工作原理:合閘：?磁場產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力 F磁=B2S/2 p?合閘阻力：分閘簧 F分簧 =F 分簧,在主回路閉合后+F超程簧(=k2X)?合閘運(yùn)動(dòng)條件：F ®>F分簧?運(yùn)動(dòng)方程F磁-F分簧-（F超程簧）=ma?機(jī)構(gòu)閉合后 F磁=B2S/2 p >原簧 +F 超程簧控制器控制外部電路向線圈提供驅(qū)動(dòng)電流， 線圈電流產(chǎn)生的磁場 與永久磁鐵產(chǎn)生的磁場方向一致， 相互疊加，隨著線圈驅(qū)動(dòng)電流的不 斷增大，磁場產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力F=1竺逐漸變大。2。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于斷路器提供的分閘保持力時(shí)，動(dòng)鐵心按照牛頓定律 F=ma向合閘方向運(yùn)動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)力隨著磁隙的減小而急劇增大，該

3、 特點(diǎn)與斷路器的機(jī)械特性完全吻合，最終將動(dòng)鐵心推到合閘位置。此時(shí)切斷線圈電源。由于鐵磁回路已經(jīng)閉合，磁阻非常小，永磁 驅(qū)動(dòng)的磁場力已足以克服斷路器的合閘保持力，無須線圈電流的磁場而完成合閘的鎖扣過程。永磁機(jī)構(gòu)之前的操作機(jī)構(gòu)依靠 機(jī)械閉鎖，半軸處的材料與 扣接量對性能影響很大，目前 尚無滿意的解決方案。 材質(zhì)硬；耐磨、易碎，材質(zhì)軟；不易碎、不耐磨，兩方面的缺陷部分， 都會造成扣接失敗，尤其在 35KV的斷路器，因?yàn)轵?qū)動(dòng)力大、速度高，及操作頻繁的場合， 機(jī)構(gòu)的可靠性已經(jīng)使得用戶苦不堪言。由永磁機(jī)構(gòu)原理圖顯而易見， 永磁機(jī)構(gòu)通過平面磁力吸合，從原理上徹底消除了該類問題，大幅度提高了機(jī)構(gòu)的壽命。平面吸

4、合分閘半軸永磁機(jī)構(gòu)磁力閉鎖示意圖合閘半軸彈簧機(jī)構(gòu)機(jī)械閉鎖示意圖分閘：單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)向線圈施加一個(gè)小電流，該電流產(chǎn)生的磁場與永磁體產(chǎn)生的磁場方向 相反，削弱了鐵磁回路的磁場，當(dāng)磁力小于斷路器的合閘保持力時(shí)， 斷路器合力推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵心向分閘方向運(yùn)動(dòng)，完成分閘過程。雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)向分閘線圈施加電流，該電流產(chǎn)生的磁場與永磁體產(chǎn)生的磁場方向相 同，當(dāng)磁力大于斷路器的合閘保持力時(shí)， 斷路器合力推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)鐵心 向分閘方向運(yùn)動(dòng)，完成分閘過程。與雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)斷路器的比較共同點(diǎn)需要相同截面積、相同大小的磁場，以產(chǎn)生相同合閘保持力單獨(dú)一個(gè)磁回路需要占用一個(gè)固定的空間， 單獨(dú)兩個(gè)磁回路需要占用 兩個(gè)固定的空間相同驅(qū)

5、動(dòng)功率的線圈占有相同的體積與窗口面積任何一個(gè)磁回路可以是矩形，也可以是圓柱形等優(yōu)缺點(diǎn)比較單穩(wěn)態(tài)優(yōu)點(diǎn)；減少一個(gè)磁回路及驅(qū)動(dòng)線圈，即體積可以小近50%,即體積為雙穩(wěn) 態(tài)機(jī)構(gòu)的一半分閘靠分閘簧力，與原彈簧、電磁機(jī)構(gòu)相同，且不會停在中間狀態(tài),分閘所需能量很少，可以輕松完成重合閘或合分，這點(diǎn)很重要，因?yàn)閿嗦菲骶褪且诤弦粋€(gè)故障線路時(shí)立即切除可以手動(dòng)分閘，且性能不降低單穩(wěn)態(tài)缺點(diǎn)分閘通電時(shí)，線圈磁場方向與永磁體方向相反，這一反向磁場達(dá)到一定程度會產(chǎn)生質(zhì)變 反向退磁雙穩(wěn)態(tài)優(yōu)點(diǎn)分閘、合閘是從兩個(gè)線圈分別驅(qū)動(dòng)，所以線圈磁場始終與永磁體產(chǎn) 生的磁場方向一致，沒有退磁的隱患因?yàn)樯鲜鰞?yōu)點(diǎn)，可以不用控制器，而用直流接觸器

6、直接控制線圈的 通斷雙穩(wěn)態(tài)缺點(diǎn)機(jī)構(gòu)體積大近一倍，鐵、銅、重量大一倍，特別是運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量也 變大了分閘因?yàn)樗俣纫蟾撸€圈功率比合閘大一倍，完成重合閘或合分, 對儲能電容要求太高，后邊的兩個(gè)動(dòng)作會在電壓較低的條件下操作， 速度達(dá)不到要求，特別是最后的一個(gè)動(dòng)作 一分當(dāng)能量不足時(shí)有可能機(jī)構(gòu)停留在既不是合閘也不是分閘的一個(gè)中間位置，這個(gè)缺陷對斷路器也是致命的，手動(dòng)分閘難或復(fù)雜兩種機(jī)構(gòu)缺陷的彌補(bǔ)單穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)：為了克服反向退磁缺陷，需要配一個(gè)能夠控制磁場范圍的控制器，雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)：為了克服停留在中間位置的缺陷， 需要配一個(gè)輔助分 閘簧永磁機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性能長壽命為您在頻繁操作場合節(jié)省了 4倍以上的投資費(fèi)用，涉及到

7、維 修與調(diào)試，節(jié)省的費(fèi)用更大永磁機(jī)構(gòu)10萬次以上的壽命已為大多數(shù)人所信服。而通常的 10 萬次的機(jī)構(gòu)壽命，并不能代表10萬次的斷路器壽命。將包括滅弧室 在內(nèi)的斷路器壽命提高到相匹配的 10萬次壽命，所花費(fèi)的代價(jià)，所 采用的技術(shù)復(fù)雜度，所要克服的難題，遠(yuǎn)非單純的將機(jī)構(gòu)壽命提高到 10萬次可比，它必須從控制原理出發(fā)，借助強(qiáng)大的智能控制器功能， 使機(jī)械特性全程受控，使它既要符合斷路器所要求的真空滅弧， 絕緣 恢復(fù)的原理，又要符合瞬態(tài)機(jī)械過程的受力原理， 包括緊固件的松動(dòng) 等。對每一臺斷路器的位移曲線、受力曲線、電流波形等參數(shù)由微機(jī) 進(jìn)行采集，進(jìn)行人工智能分析處理，將結(jié)果通過通訊接口傳到永磁機(jī) 構(gòu)智能

8、控制器進(jìn)行修正，獲得最佳機(jī)械特性，對每個(gè)細(xì)節(jié)都做專業(yè)的 處理，可以實(shí)現(xiàn)從機(jī)構(gòu)壽命10萬次向斷路器壽命10萬次的歷史性的 跨越。免維修、少維護(hù)為您免除了麻煩及服務(wù)高可靠為您節(jié)約了寶貴的有效工作時(shí)間有時(shí)人們?yōu)榱丝朔椈蓹C(jī)構(gòu)半軸的上述問題， 常常調(diào)整較大的扣接量，以對付磨損，但脫扣需要更大的驅(qū)動(dòng)力，常有脫扣電磁鐵動(dòng)作 后沒有驅(qū)動(dòng)半軸，造成輔助開關(guān)沒有轉(zhuǎn)換，無法切斷脫扣線圈的供電 回路，而燒毀線圈的事故。永磁機(jī)構(gòu)通過位置開關(guān)信號與程序保護(hù)結(jié) 合，可以確保線圈永不燒毀。彈簧機(jī)構(gòu)為了滿足斷路器的基本要求， 設(shè)計(jì)了近200個(gè)零件，且 對很多零件精度要求都較高，常因一個(gè)小零件而使整個(gè)機(jī)構(gòu)功能失 效，可靠性難以

9、進(jìn)一步提高。永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡潔明了，約由10個(gè)左右零件構(gòu)成，所以可靠性很高。出力特性：真空斷路器在合閘位置，按照所承受的短路電流大小，通常要求機(jī)構(gòu) 為每極觸頭提供30005000 N的壓力以克服短路電流的電動(dòng)排斥力， 同時(shí)為分閘簧提供1000多N的分閘力。彈簧儲能原理決定了：初始 出力大，隨著彈簧能量的釋放，出力逐漸減少，生產(chǎn)中常在沒有核對 彈簧壽命的情況下，通過增大彈簧拉伸量的方法提高出力。 而對于永 磁機(jī)構(gòu)的斷路器來說，隨著運(yùn)動(dòng)過程磁間隙的不斷減小，出力逐漸增 大，與真空斷路器所需的理想特性基本吻合。智能化一簡化了您的繼電保護(hù)，并為您擴(kuò)充功能留下了廣闊的空間寬廣的電源適應(yīng)范圍：電磁機(jī)構(gòu)合閘時(shí)

10、需要電源提供約 50-120A的直流電流，彈簧機(jī)構(gòu) 通過彈簧儲能系統(tǒng)（電機(jī)、減速箱等），低速儲能，瞬間釋放，因而 只需5A以內(nèi)的電源容量。永磁機(jī)構(gòu)通過電解電容儲能，對電源容量的需求象彈簧機(jī)構(gòu)一 樣，控制器通過現(xiàn)代電源技術(shù)的處理，用極高的效率，靈活的將外部 不同高低、不同性質(zhì)的電源，變換為設(shè)定的單一電源，使之適應(yīng)同一 種永磁機(jī)構(gòu)。而不需要用不同的機(jī)構(gòu)線圈去適應(yīng)不同的電源，便于現(xiàn)代化的生產(chǎn)，便于調(diào)試的一致性。機(jī)械特性與在線檢測：永磁機(jī)構(gòu)配置控制器，可以對斷路器速度進(jìn)行調(diào)控。 且通過調(diào)速可以 方便的消除彈跳，通過調(diào)速可以提高構(gòu)件及滅弧室的壽命， 加設(shè)傳感 器，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測，如機(jī)械特性、觸頭