12kV户外真空断路器单稳态永磁机构改进的研究

摘要

永磁机构是新一代真空断路器的动力操动机构，由于其具有零部件少、可靠性高、免维护、出力特性与真空断路器反力特性配合良好等传统操动机构所无法比拟的优点，而受到了世界各国的普遍关注，目前在我国乃至世界上许多发达国家的中压开关领域都得到了广泛的应用。 本文的研究对象是12kV户外真空断路器实际产品中所配用的单稳态永磁机构。本文主要针对已生产和挂网运行的实际产品在实际运行当中所遇到的问题以及产品功能存在的不足之处进行深入研究，找到问题的原因与切实可行的解决方案来解决实际问题和弥补产品的不足之处，使产品运行更可靠、更稳定，功能更完善。 本文主要对12kV户外真空断路器所配用的单稳态永磁机构的合闸电流较大以及手动合闸功能问题进行了研究。在合闸电流较大的问题研究中，以减小合闸电流为目的，对两种传动方式下永磁机构受到的反力以及永磁机构的动态特性进行了计算与分析，并用试验加以验证，比较分析了两种不同的传动方式对合闸电流的影响大小，目的是寻求一种省力的传动方式以减小合闸电流。在两种传动方式下永磁机构的动态特性比较分析中，本文采用经典的四阶Runge-Kutta 法和牛顿迭代法进行求解，通过对ANSYS软件的二次开发，利用C语言和APDL语言编写计算程序，实现动态特性的求解。在手动合闸功能实现中，本文利用弹簧机构合闸弹簧的储能为永磁机构提供手动合闸能量，为此提出了两种解决方案，并通过试验来验证解决方案的正确性与可行性。 本课题在研究过程中，进行了大量的试验来证明方案的可行性。本文详细阐述了分合闸电流试验、平均分合闸速度试验以及刚合与刚分试验的试验方法及试验原理，并对试验中所遇到的问题及其解决方法进行了总结。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的目的意义

1.2永磁机构的发展及本文所研究的户外真空断路器应用现状

1.2.1永磁机构的发展

1.2.2本文所研究的户外真空断路器应用现状

1.3课题的主要研究内容

1.4课题需要解决的关键问题

2户外真空断路器的试验

2.1户外真空断路器实际产品的介绍

2.2试验项目及试验原理

2.2.1试验项目及试验器件

2.2.2试验电路及试验原理

2.3小结

3户外真空断路器单稳态永磁机构静态与动态特性的计算与分析

3.1户外真空断路器单稳态永磁机构静态特性的计算与分析

3.1.1单稳态永磁机构静态特性计算模型及电磁场方程

3.1.2单稳态永磁机构磁场分布计算与分析

3.1.3单稳态永磁机构静态保持力计算与分析

3.2户外真空断路器单稳态永磁机构动态特性的计算与分析

3.2.1单稳态永磁机构动态特性数学模型的建立及求解方法

3.2.2户外真空断路器系统等效质量的计算

3.2.3户外真空断路器的反力归算

3.2.4动态特性的实现手段

3.2.5计算结果的分析

3.3小结

4户外真空断路器合闸电流问题的改进

4.1户外真空断路器两种传动方式的比较分析

4.1.1户外真空断路器的两种传动方式

4.1.2两种传动方式下的反力分析

4.1.3两种传动方式下永磁机构的动态特性计算与试验分析

4.2减小合闸电流的研究

4.3小结

5户外真空断路器手动合闸功能的实现

5.1手动合闸功能解决方案的提出

5.2解决方案的试验研究

5.3试验的安装调试过程中所遇到的问题及其解决办法

5.4小结

6结论

参考文献

附录

在学研究成果

致 谢