同步控制的快速电磁推力致动机构真空断路器

为了提高真空断路器的可靠性以及满足智能电网对真空断路器智能化操作的要求,利用电磁推力致动原理,研制出快速电磁推力致动机构,并将其应用于真空断路器;同时结合电子控制技术与电子传感装置,实现真空断路器的同步控制。使用情况表明,同步控制的快速电磁推力致动机构真空断路器可避免操作时出现合闸涌流和过电压,从而提高了断路器分断能力,缩短了电力系统瞬态过程,实现了配电终端的智能化同步控制以及改善了电网电能质量。

快速电磁推力机构的动态特性仿真与优化设计

基于电磁推力机构的快速开关,在电力系统故障限流、电能质量、相控开关等领域应用前景广阔。给出了一种基于时间和位移双层循环的离散迭代算法,该算法可用于电磁推力机构的仿真分析和综合优化设计。通过仿真详细研究了不同的结构参数对电磁推力机构动态特性的影响,并给出了一般性的优化设计指导原则。提出采用一种机械弹簧式双稳保持结构,并利用优化分析的参数在算例中计算触头的关合过程,其合闸时间可达到0.23ms。

快速电磁操动机构设计与应用技术

综述了快速电磁操动机构的本体结构与励磁控制方案,分析了不同结构的工作原理与操动性能;总结了快速电磁操动机构的应用方向,阐明在快速电磁操动机构的应用中结合其他类型开关,引入先进技术的重要性;最后结合低压控制与保护技术发展方向,提出一种适用于低压电器的快速电磁操动机构,并分析了其可行性,为快速电磁机构在低压电器中的应用提供了新的思路。

快速电磁操动机构的拓扑结构评价参数分析(英文)

The fast electromagnetic drive mechanism based on fast switch shows extensive applications in many areas,but there is still a lack of unified evaluation parameters as to evaluate the dynamic characteristics due to diversity and complexity of the mechanisms.Three interrelated evaluation parameters are presented for topology analysis,namely the electromagnetic force sensitivity coefficient,the initial time constant and the sensitivity contribution coefficient.The specific parameters based on evaluation can provide a basis for structural performance assessment as well as topology optimization.Comparison between the dynamic parameters of the discoid repulsion mechanism and the solenoid thrust mechanism shows that,the discoid one is superior to the solenoid one.The proposed research is to establish a general methodology for topology analysis and optimization of the electromagnetic mechanisms.

电磁推力机构的一种分析方法

基于平行排列的同轴双圆形线圈模型,导出了计算电磁推力的基本分析公式。计算指出:两个单匝线圈的互感、互感对位移的导数在其半径相等时取得极大值。针对一具体算例,通过改变感应线圈的半径,计算了通电线圈的电流、感应线圈的涡流和电磁推力的变化情况。分析结果表明,在线圈电流衰减到零之前,电磁推力会变为电磁吸力,从而引起开关触头合分时的反弹现象。最后给出一种新的电磁推力机构动态分析的方法,藉此可以方便地实现电磁推力机构的综合优化设计。

直流断路器快速电磁机构分合特性研究

文中基于某轨道交通直流断路器的总体结构模型,设计了一种快速电磁操动机构,对其结构和工作原理进行了阐述。基于电磁场分析理论,利用有限元分析软件ANSYS对电磁机构的静态特性进行了仿真分析,得出了在合闸状态下磁场分布和动铁心所受电磁吸力情况,并对其影响因素进行了分析。然后对电磁操动机构在不同电流条件下的电磁吸力随气隙变化进行了仿真分析,得出了机构空载条件下的动态输出插值数据。最后建立直流断路器动力学分析模型,借助动力学分析软件ADAMS,将建立的动态离散数据导入其中,对直流断路器动态分合特性进行了仿真,得出了机构分合机械特性曲线,结合试验样机测试结果进行对比分析,验证了整个直流断路器电磁与机械特性耦合分析计算方法的正确性。

新型电磁推力机构设计与仿真分析

电磁推力机构是一种利用涡流原理制作的新型快速操动机构,在电力系统故障限流、电能质量控制以及相控开关等诸多领域具有广阔的应用前景。本文通过对电磁推力机构的原理和结构进行分析,提出并设计了一台12kV断路器用配永磁保持的新型电磁推力机构,并利用有限元分析软件Maxwell对设计模型进行仿真分析。计算出保持力数值与设计值基本相符,此外,得到该机构的动态参数:仅需1.25ms就可完成合闸,平均速度可达8.8m/s,满足设计要求,从而验证了设计的合理性。

高压快速转换开关的研制

对高压快速转换开关进行了研究,并开发出一台单相试品。该开关由6 kV/400 A真空接触器灭弧室、双向电磁推力操动机构和双稳碟簧机构组成。试验表明,该快速开关的分闸时间为0.8 ms,合闸时间为2.3 ms。

混合式高压直流断路器中的快速机械开关研究

针对能够应用于±160 kV南澳多端柔性直流工程的混合式高压直流断路器中的关键部件——快速机械开关进行了仿真试验研究。研究了快速机械开关采用两个80 kV的SF6断口串联方案,利用Ansoft Maxwell有限元软件对断口进行了电场仿真,结果表明断口动、静触头开距为15 mm时能够满足耐受80 kV直流电压的要求;研究了采用电磁斥力机构作为断口的快速操动机构的可行性,设计了电磁斥力操动机构样机,试验论证了快速机械开关可以在3 ms左右分闸到位。

适用于直流断路器的大电流快速开关分闸特性

快速开关分闸稳定性是影响直流断路器开断性能的关键要素。文中对大电流快速开关的双弹簧永磁操动和电磁斥力双动机构的分闸过程,用有限元方法进行电磁、热和位移等多物理场耦合计算,分析了永磁操动机构驱动线圈是否有必要投入以及不同驱动线圈电流对双动机构分闸特性的影响。结果表明:在永磁操动机构驱动线圈投入的情况下,可提前将永磁吸力抵消,进而避免电磁斥力因做功时间较短而引起分闸回弹现象;由于分闸初期电磁斥力非常大,永磁操动机构驱动线圈的投入对分闸初期的速度影响较小;在电磁斥力消失后,永磁操动机构驱动线圈电流在一定范围内越大,到达额定开距的速度越大,为避免其造成分闸反弹,应合理选择驱动线圈电流值。将仿真结果与实际样机分闸特性曲线进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真方法的正确性。

快速真空开关的仿真与试验研究

为了协调快速真空开关运动速度和使用寿命之间的矛盾,采用电磁斥力机构与永磁操动机构相结合的操动方式,其间采用弹簧驱动,能够减轻运动质量,从而减小刚分时间。针对电磁斥力机构驱动动触头快速分闸到位后反弹到闭合位置现象,分析了涡流及合闸线圈环流产生的会削弱永磁铁的磁场,从而对电磁斥力机构的运动特性产生较大的影响。在此基础上提出了3种改进措施,并通过试验验证了措施的有效性以及实际应用的可行性。

新型故障限流器的设计与试验研究

为限制系统故障时的短路电流,设计了一种主要由新型电磁斥力机构和固态开关搭配组成的故障限流器,具有速度快、可控性好的优点,介绍了Ansoft Maxwell中搭建的电磁斥力机构和永磁机构瞬态场下的仿真模型,对分、合过程中的电磁场、位移以及速度随时间的变化情况进行了仿真分析。制作了快速操动机构样机,并通过电容充放电试验,结果与仿真较为吻合,从而验证了仿真方法的有效性和正确性,以及实际应用的可行性。