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永磁操动机构的技术特点及先进性分析

【摘要】:同时由于没有容易出现故障的机械锁扣和其他高速运动部件,所以永磁机构发生机械故障的概率几乎为零,也即它的机械可靠性非常高,远远高于电磁操动机构和弹簧操动机构。机械寿命长、可靠性高是永磁机构最为突出的优点。这样永磁机构保持了弹簧操动机构可用小功率交流电源操作的优点,而没有其结构复杂的缺点。永磁机构在很大程度上克服了电磁操动机构的这一严重缺点,进一步发挥了电磁操动机构结构简单的优点。

操动机构结构简单,零部件数量少,没有机械锁扣,运动部件通常只有一个,这是所有永磁机构的共同特点,也是共同的优点。单线圈和双线圈永磁机构的机械结构都极简单,比任何操动机构(弹簧操动机构和电磁操动机构)的结构都要简单得多,零部件只有弹簧操动机构的40%左右。

由于结构简单,运动部件通常只有一个,这使永磁机构的机械寿命特别长,容易达到十万次或更高。同时由于没有容易出现故障的机械锁扣和其他高速运动部件,所以永磁机构发生机械故障的概率几乎为零,也即它的机械可靠性非常高,远远高于电磁操动机构和弹簧操动机构。机械寿命长、可靠性高是永磁机构最为突出的优点。

永磁机构的机械传动十分简单,分合闸线圈励磁电流产生的磁场直接驱动动铁心,动铁心直接推动真空断路器的主轴作合分闸运动,这种简单、直接的传动方式使得永磁机构的分合闸时间都比较短而且稳定,合分闸时间的分散性可以控制在±1ms之内[13]。因而可以开发研制同步开关。

目前钕铁硼永磁体可产生极强的磁场,因而永磁机构可产生很大的吸合力,这对于需要很大触头压力的真空断路器是非常重要的。

永磁机构可以采用储能电容或电池作为操作电源或用小功率交流电源即可进行操作。这样永磁机构保持了弹簧操动机构可用小功率交流电源操作的优点,而没有其结构复杂的缺点。传统的电磁操动机构合闸操作需要220V电压、100A甚至更大的直流电流,因而通常需要大功率的蓄电池作为操作电源,投资大、维护工作量大、维护费用高,这一点是影响电磁操动机构使用的主要原因。永磁机构在很大程度上克服了电磁操动机构的这一严重缺点,进一步发挥了电磁操动机构结构简单的优点。

由于永磁机构的机械寿命特别长、机械可靠性很高,传统的用以检测分合闸状态的机械式辅助开关、微动开关在机械寿命方面已很难与之匹配了。在永磁机构中,通常使用感应式接近开关作为分合闸状态检测。感应式接近开关是一种无触头开关,它的动作无接触、无磨损、无弹跳,可精确地确定动作时刻,运行不受外界环境条件的影响。接近开关具有很高的寿命和很高的可靠性。

永磁机构一般使用储能电容器作为操作电源,储能电容器用一个小功率的交流电源经整流后给电容充电,用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)控制其对合分闸线圈放电。电容储存的电能应足以进行O-CO操作,并在交流电源停电后相当长时间(例如24h)内仍能进行分闸操作。有时也用直流屏或电池作为操作电源。

为了适应配电自动化的要求,永磁机构常配用现代化的电子控制装置。电子控制系统不仅可完成合、分闸控制,而且还可完成某些继电保护功能、通信功能、遥控、在线检测等。电子控制还可以精确发出分合闸信号,为同步开关创造条件。电子控制需要的触发信号的功率非常小,因而可配用电流传感器、电压传感器等新的技术装备。

永磁机构仍然是一种电磁操动机构,所以它也可以像传统的电磁操动机构那样使用:以蓄电池组作为操作电源,用机械式接触器进行控制等。在某些场合这样使用更为经济、方便。