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        寶雞西高電氣專業解答永磁操作機構工作原理

        永磁操作機構是國內近幾年開始制造井投入應用的真空斷路器操作機構,具有出力大、重量輕、操控方便、動作可靠、所需的電源容量較小等優點。永磁操作機構使用的零件數量比彈簧機構減少了90%以上,結構大為簡化。在合閘位置,操作機構的永久磁鐵利用動、靜鐵心提供的低磁阻抗通道將動鐵心保持在合閘位置:在分閘位置,通過分閘彈簧保持;因此機械傳動非常簡潔。真空滅弧室觸頭運動平穩,無拒合、拒分及誤合、誤分現象。手動分閘也靈活方便。

        將永磁體應用于脫扣器,國外早在上世紀60年代就已開始研究,直到上世紀80年代新型永磁體釹鐵硼稀土材料的出現才為永磁技術應用奠定了基礎。國際著名電器生產商ABB公司研制成功的VMI真空斷路器配置的就是雙穩態雙線圈永磁操作機構。國內目前已有幾十個廠家能生產永磁機構,經過數年的運行實踐,證明這種機構是一種簡單可靠、性能卓越、免調試、免維護的機構,壽命可達10萬次以上。永磁機構近期內將與彈簧機構并駕齊驅,以后可能逐漸成為主流產品。

        1.工作原理

        永磁操作機構可以采用一個合閘、分閘公用的合、分閘線圈,這一點與電磁操作機構、彈簧儲能操作機構不同,后者的合閘線圈與分閘線圈是各自獨立的。合閘時,控制電路向合、分閘線圈提供驅動電流,線圈電流產生的磁場與永久磁鐵產生的磁場方向一致,相互疊加,使操作機構驅動力大于斷路器的分閘保持力,動鐵心開始運動而使磁隙減小,操作機構的驅動力隨著磁隙的減小而急劇增大,最終將動鐵心推到合閘位置。由于合閘屆鐵磁回路已經閉合,永磁體的磁場力已足以滿足斷路器維持合閘的需求,從而使斷路器保持在合閘狀態,因此合閘后控制電路按程序設定的保護時間切斷線圈電源。

        分閘時,向合、分閘線圈施加一個與合閘時極性相反的分閘電流,該電流產生的磁場與永磁體產生的磁場方向相反,削弱了鐵磁回路的磁場,使剩余磁力小于斷路器的合閘保持力,在分閘電磁力、分閘彈簧和觸頭彈簧的共同作用下,動鐵心回復到分閘位置,井保持在分閘狀態。

        2.操作電源

        斷路器操作機構使用的直流電源通常由配電室直流屏提供.為了保證直流系統在異常停電時斷路器仍能可靠跳閘,宣流屏應配置蓄電池或電容器,正常工作時它們處于浮充電狀態。當前常用配置蓄電池的直流屏作為合、分閘的直流電源,而永磁機構由于所需的電源容量較小,特別適合采用配置電容器的直流屏作為合、分閘的直流電源。

        永磁機構完成一次分/合,分的操作,所需能量在250焦耳以下,電容器完全可以滿足這一要求。由于電容器容量較小,只需幾秒至10秒時間即可充滿電,充電電流也在2A范圍以內,所以電源容量一般在100VA以下.即便停電24小時仍能進行分閘操作。另外,從供電性質來看,合、分閘操作的沖擊性負載性質很適合由電容器供電,而沖擊性負載對蓄電池是很不利的。三是從充電電源來考慮,電容器對濾波、穩壓要求不高。四是電容器能經受短路的沖擊,可放電到任意電壓不受損壞,而營電池在這些性能上都不及電容器。五是從經濟上講,電容器比蓄電池投資省、重量輕、壽命長、維護簡單。因此,只要電容器容量足夠大,作為合、分閘的能源是非常理想的。

        3.控制電路實例

        現以ZN139型斷路器配置的永磁操作機構為例,介紹其技術參數和控制電路。

        ZN139型真空斷路器由于安裝使用條件的不同,可有幾種控制電路方案,圖6是手車式斷路器的一種推薦控制電路方案。電路中使用配電室提供的直流合閘操作電源+HM、-HM及控制電源+KM、-KM,電壓值為DC220V。圖中的“BH”是微機保護裝置,雖然其價格略高.但由于功能強大,隨著安全生產意識的提高,使用巳日漸普及。它可以實現電壓測量、電流測量、過電壓保護、欠電壓保護、CT(電流互感器)斷線檢測、PT(電壓互感器)斷線檢測、定時限過流保護、反時限過流保護、遮斷保護、零序電流保護、負序電流保護、電動機啟動時間過長保護、過熱保護、控制回路異常報警、遙信、遙控及遙測、裝置自身故障告警等功能。下圖中只畫出了與真空斷路器手動合、分閘控制相關的部分接線。手動合閘時,操作KK開關至合閘位置,其觸頭5、8接通,微機保護器BH內的相應觸點在系統正常時呈閉合狀態,合閘繼電器HK線圈得電,其觸點動作吸合,合、分閘線圈L被接入合閘操作電源+HM,-HM的電路中,線圈L的左端接+HM.右端接-HM,產生的電磁力使真空斷路器合閘。手動分閘時,操作KK開關至眺閘位置,其觸頭6、7接通,微機保護器BH內的相應觸點在系統正常時星閉合狀態,跳閘繼電器TK線圈得電,其觸點動作吸合,合、分閘線圈L也被接入合閘操作電源+HM、-HM的電路中,但跳閘時線圈L接入的電源極性與合閘時相反,即線圈L的左端接-HM,右端接+HM.產生的電磁力使真空斷路器分閘。由于分閘需要的電流較小,所以在電路中串人了限流電阻R。

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