CN101266893A - 采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构 - Google Patents

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刘爱民
林莘
梁亚茹
张小玲
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Abstract

采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，运用圆筒型直线感应电机中初级铁芯内的电枢绕组通入三相交流电产生行波磁场，使次级铁芯上的感应电极产生感应电流，这个电流在行波磁场中受到安培力的作用后，驱使感应电极带动固定其内的次级铁芯和固定在次级铁芯内的电机主轴移动原理，将高压断路器动触头直接与电机主轴相连，来完成分/合闸操作，它包括真空灭弧室、静触头、动触头，动触头与设在圆筒形直线感应电机上的电机主轴相连，在动触头与电机主轴相连的传动杆上设有触头弹簧，该触头弹簧一端固定在真空灭弧室上，另一端固定在传动杆上。采用圆筒型永磁直线电机做传动机构，使操动机构质量小，动能小，能耗也小，效率提高。

Description

采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构
技术领域
本发明涉及一种高压断路器动触头驱动机构，进一步说是采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构。
背景技术
传统的操动机构主要是由连杆、锁扣以及能量供应系统等几部分组成，环节多、累计运动公差大，响应缓慢、可控性差、效率低、漏油漏气，传动部分运动状况复杂。响应时间一般要几十毫秒。另外这些操动机构的动作时间分散性也比较大，对于交流控制信号甚至大于10ms，即使采用直流操作，动作时间的分散性也在毫秒级。因此，当在断路器向高电压、大容量、高可靠性发展的今天，为满足电力系统对高可靠性要求，在致力于提高传统操动机构性能、质量和可靠性同时，有必要研究一种体积小、零部件少、结构简单可靠、且运动过程可控的操动机构。
发明内容
为解决以上传统断路器操动机构的不足和满足断路器目前和未来的需要，本发明的目的是提供一种采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，此机构可利用电机的直线运动直接带动高压断路器的触头分/合闸，大大简化了传统操动机构的结构部分，具有体积小，零部件少，结构简单可靠，运动过程可控的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：运用圆筒型直线感应电机中初级铁芯内的电枢绕组通入三相交流电产生行波磁场，使次级铁芯上的感应电极产生感应电流，这个电流在行波磁场中受到安培力的作用后，驱使感应电极带动固定其内的次级铁芯和固定在次级铁芯内的电机主轴移动原理，将高压断路器动触头直接与电机主轴相连，来完成分/合闸操作，按上述原理所构想的机电结构是：它包括真空灭弧室、静触头、动触头，动触头与设在圆筒形直线感应电机上的电机主轴相连，在动触头与电机主轴相连的传动杆上设有触头弹簧，该触头弹簧一端固定在真空灭弧室上，另一端固定在传动杆上。
圆筒形直线感应电机，它有一圆筒形外壳，壳内设有圆筒形初级铁芯，圆筒形初级铁芯内壁上等距设有下线槽，槽内设有电枢绕组，圆筒形初级铁芯内设有圆柱形次级铁芯，该铁芯套装在电机主轴上，圆柱形次级铁芯表面套设有环形的感应电极。
圆筒形初级铁芯有若干个内径不同的导磁片，相同内径的导磁片组成片组，不同内径的片组交替组装，形成具有等距下线槽的圆筒形初级磁芯。
所说的感应电极为铜铝合金环或铝铁合金环。
所说的导磁片为硅钢片，厚度为0.25～0.5mm。
电枢绕组为单层饼式，每个下线槽内的线圈绕线方向都是顺时针方向，设电枢绕组的输入端为“+”，输出端为“-”，
A相绕组依下列入、出端顺序编号：
1-和4-，4+和7+，7-和10-，10+和13+，13-和16-，16+和19+，19-和22-连接；
B相绕组依下列入、出端顺序编号：
3-和6-，6+和9+，9-和12-，12+和15+，15-和18-，18+和21+，21-和24-连接；
C相绕组依下列入、出端顺序编号：
5-和2-，2+和11+，11-和8-，8+和17+，17-和14-，14+和23+，23-和20-连接；
当采用Y型接法时，20+，22+，24+端连接在一起；1+，3+和5+的引出端与三相电源相连。
本发明的有益效果是：通过对电机次级速度控制，能优化触头运动速度及行程曲线，使高压断路器动触头始终都能严格按照理想的特性曲线运动，从而能够补偿由于断路器间差异和断路器系统内注入的变化对分/合闸操作的影响，如：触头和机构磨损及外部环境因素所引起的操动特性的改变。有利于提高断路器的关合、开断能力，以及断路器机械、电气的使用寿命和可靠性。利用直线电机自身产生的电磁推力，直接带动断路器动触头的分/合闸，克服了传统操动机构体积较大、传动机构复杂、响应时间长、精度不高及运动过程不可控等缺点。采用圆筒型永磁直线电机做传动机构，使操动机构质量小，动能小，能耗也小，效率提高。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1中圆筒型直线感应电机结构示意图；
图3是图2中电枢绕组接线原理示意图；
1.真空灭弧室，2.静触头，3.动触头，4.触头弹簧，5.圆筒型直线感应电机，6.电机主轴，7.感应电极，8.下线槽，9.电枢绕组，10.初级铁芯，11.次级铁芯，12.外壳；1+、2+、3+、4+、5+、6+、7+、8+、9+、10+、11+、12+、13+、14+、15+、16+、17+、18+、19+、20+、21+、22+、23+、24+为电枢绕组输入端顺序编号；1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-、9-、10-、11-、12-、13-、14-、15-、16-、17-、18-、19-、20-、21-、22-、23-、24-为电枢绕组输出端顺序编号。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
实施例1：
它包括真空灭弧室1、静触头2、动触头3，动触头3与设在圆筒形直线感应电机5上的电机主轴6相连，在动触头3与电机主轴6相连的传动杆上设有触头弹簧4，该触头弹簧4一端固定在真空灭弧室1上，另一端固定在传动杆上。
圆筒形直线感应电机5，它有一圆筒形外壳12，壳内设有圆筒形初级铁芯10，圆筒形初级铁芯10内壁上等距设有下线槽8，槽内设有电枢绕组9，圆筒形初级铁芯10内设有圆柱形次级铁芯11，该铁芯套装在电机主轴6上，圆柱形次级铁芯11表面套设有环形的感应电极7。
圆筒形初级铁芯10有若干个内径不同的导磁片，相同内径的导磁片组成片组，不同内径的片组交替组装，形成具有等距下线槽8的圆筒形初级磁芯10。
所说的感应电极7为铜铝合金环。
所说的导磁片为硅钢片，厚度为0.25mm。
电枢绕组9为单层饼式，每个下线槽8内的线圈绕线方向都是顺时针方向，设电枢绕组的输入端为“+”，输出端为“-”，
A相绕组依下列入、出端顺序编号：
1-和4-，4+和7+，7-和10-，10+和13+，13-和16-，16+和19+，19-和22-连接；
B相绕组依下列入、出端顺序编号：
3-和6-，6+和9+，9-和12-，12+和15+，15-和18-，18+和21+，21-和24-连接；
C相绕组依下列入、出端顺序编号：
5-和2-，2+和11+，11-和8-，8+和17+，17-和14-，14+和23+，23-和20-连接；
当采用Y型接法时，20+，22+，24+端连接在一起；1+，3+和5+的引出端与三相电源相连。
实施例2
结构与例1基本相同，其中
所说的感应电极7为铝铁合金环。
所说的导磁片为硅钢片，厚度为0.3mm。
实施例3
结构与例1基本相同，其中
所说的感应电极7为铝铁合金环。
所说的导磁片为硅钢片，厚度为0.5mm。

Claims (6)

1、采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，它包括真空灭弧室、静触头、动触头，其特征是动触头与设在圆筒形直线感应电机上的电机主轴相连，在动触头与电机主轴相连的传动杆上设有触头弹簧，该触头弹簧一端固定在真空灭弧室上，另一端固定在传动杆上。
2、根据权利要求1所述的采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，其特征在于所说的圆筒形直线感应电机，它有一圆筒形外壳，壳内设有圆筒形初级铁芯，圆筒形初级铁芯内壁上等距设有下线槽，槽内设有电枢绕组，圆筒形初级铁芯内设有圆柱形次级铁芯，该铁芯套装在电机主轴上，圆柱形次级铁芯表面套设有环形的感应电极。
3、根据权利要求2所述的采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，其特征在于所说的圆筒形初级铁芯有若干个内径不同的导磁片，相同内径的导磁片组成片组，不同内径的片组交替组装，形成具有等距下线槽的圆筒形初级磁芯。
4、根据权利要求2所述的采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，其特征在于所说的感应电极为铜铝合金环或铝铁合金环。
5、根据权利要求3所述的采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，其特征在于所说的导磁片为硅钢片，厚度为0.25～0.5mm。
6、根据权利要求2所述的采用直线感应电机驱动高压断路器动触头的操动机构，其特征在于所说的电枢绕组为单层饼式，每个下线槽内的线圈绕线方向都是顺时针方向，设电枢绕组的输入端为“+”，输出端为“-”，
A相绕组依下列入、出端顺序编号：
1-和4-，4+和7+，7-和10-，10+和13+，13-和16-，16+和19+，19-和22-连接；
B相绕组依下列入、出端顺序编号：
3-和6-，6+和9+，9-和12-，12+和15+，15-和18-，18+和21+，21-和24-连接；
C相绕组依下列入、出端顺序编号：0
5-和2-，2+和11+，11-和8-，8+和17+，17-和14-，14+和23+，23-和20-连接；
当采用Y型接法时，20+，22+，24+端连接在一起；1+，3+和5+的引出端与三相电源相连。
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PB01 Publication
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