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
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永磁真空断路器
原理与设计方案
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永磁机构的定义
永磁保持、电子控制的永磁操动机构,和传统的断 路器操动机构相比，永磁机构采用了一种全新的工 作原理和结构，通过永磁场与电磁场的特殊结合来 实现传统操动机构的全部功能，其结构上的根本区 别在于无须脱、锁扣装置即可实现合分闸终端位保 持。
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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。
真空断路器运行中的故障检测
1. 由于机械或电的原因，使机械特性的变化超出标准允许的范围，导致 开断与关合故障的产生，严重时变成拒动与误动故障；
2. 由于真空灭弧室失效产生的开断与关合故障； 3. 绝缘故障； 4. 载流故障； 5. 其它故障。其中最主要的故障是包括拒动与误动在内的机械特性不符
合标准。
4. 具备相控操作条件和关合 相位角自动跟踪功能
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智能操动系统的研究内容
1. 电流的变化规律，难以突然增大或变为零
ห้องสมุดไป่ตู้
2. 安匝数、磁动势；磁通量、磁通密度变化规律
3. 铁心位移与间隙、磁阻、漏磁、运动速度、反电势
4. 储能电容的电压、机械传动系统的摩擦力变化
5. 永磁机构的出力特性的控制
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；
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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
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永磁操动 系统
永磁机构 控制单元
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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。
控制器 储能电容器
电源适配器 辅助节点 网络接口
同步信号源
检测传感器 电流、电压、位移、速度、温度
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永磁操动的特点
1. 无锁扣，无拐臂，运动便 捷，传动效率高，磨损小
2. 微机控制运动全过程，可 以获得理想的机械特性曲 线，合闸无弹跳，分、合 闸时间短
3. 输入指令、输出信息数字 化，便于网络传输；
精确的合闸时间，彻底消除合闸弹跳
动触头位移 断口
动触头速度
完美可控的合闸曲线 目前尚未见其它合闸无弹跳的断路器
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弹簧机构的合闸曲线 2010-09-03
永磁机构断路器能够达到的完美的分闸特性曲线
精确的分闸时间，良好的分闸缓冲
断口
动触头位移
动触头速度
完美可控的分闸曲线 智能真空电器
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永磁机构就其实质而言，是用永磁体实现合闸保持 和分闸保持(有时只用永磁体作合闸保持而不作分 闸保持)的一种新型的电磁操动机构。
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永磁机构的形式
在目前的应用中，永磁机构的合闸都采用电磁操动 。按照机构在分闸操作时的不同，永磁机构可以分 为电磁操动(也即俗称的双稳态)和弹簧操动(也即俗 称的单稳态)两种形式。从线圈数目上分为双线圈式 和单线圈式（也有称非对称驱动机构）。从外形结 构方面，分为方形结构和圆形结构。
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实现机械特性和电能质量的在线检测 使开关具备实现早期维护的条件
由于永磁真空断路器本身所固有的数字信息与信息处 理能力，可以在开关每次操作后对其特性数据进行采集、 处理和存储，如通过对触头运动速度和合、分闸时间等参 量的测量，并与标准要求和前次数据比对，即可以判定开 关的机械特性是否处于正常状态。同时还可记录和储存系 统的参数。
6. 开关的机械传动方式，灭弧室动触头的运动特性（位移、速度曲 线）的控制
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自主研发单稳态、单线圈的永磁机构专利产品
合闸状态
分闸状态
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断 路 器 合 闸 时 位 移 、 速 度 与 操 动 力
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永磁机构断路器能够达到的完美的合闸特性曲线