CN105632796B - 中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构 - Google Patents

Abstract

一种中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，由主电源合闸线圈、备用电源合闸线圈、主电源合闸保持线圈、备用电源合闸保持线圈、储能弹簧，动铁心、动铁心泄油槽、动铁心阻油壁、密封装置、驱动杆、导磁块、导磁块泄油槽、导磁块阻油壁组成，驱动杆贯穿整个机构，该机构中间设有动铁心，驱动杆与动铁心之间为固定连接，动铁心周围设有带有泄油槽及阻油壁的导磁环，缸体内充满变压器油并采用密封装置密封。本发明中的驱动杆无须额外增加机械、电气互锁装置即可使驱动杆稳定在主电源、备用电源及中间空位这三个位置上，实现将电路从一个电源可靠地转换至另一个电源，还能实现失电检修，具有结构简单、可靠性高、可控性好的特点。

Description

中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构

技术领域

本发明主要涉及一种电磁操动机构，特别是涉及一种中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，属于电力系统配电设备技术领域。

背景技术

目前，转换开关电器在生产生活中应用越来越多，现有的ATSE内部通常配有两套触头及灭弧装置，由电机操动机构控制，通过机械和电气的互锁装置实现双电源的可靠转换，结构较为复杂、可靠性较低。本发明所涉及的中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构能够简化ATSE的结构、提高其可靠性对发展高性能自动转换开关电器有重要推进作用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的ATSE结构复杂、可靠性低等缺点，提供了一种中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，该机构无须额外增加机械、电气互锁装置即可使驱动杆能够稳定在主电源、备用电源及中间空位这三个位置上，实现将电路从一个电源可靠地转换至另一个电源的功能外还能实现失电检修。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，其特征在于：该机构主要由缸体、缸盖、主电源侧合闸保持线圈、主电源侧合闸线圈、备用电源侧合闸线圈、备用电源侧合闸保持线圈、驱动杆、弹簧储能装置、弹簧固定螺母、密封装置、动铁心、导磁环组成；驱动杆贯穿整个机构，该机构中央位置处设置有动铁心，驱动杆与动铁心之间为固定连接，动铁心的周围设有环状导磁环，所述动铁心表面及导磁环内表面均设有泄油槽及阻油壁，且动铁心及导磁环内表面对应泄油槽的槽底所在平面垂直，整个缸体充满变压器油并采用密封装置进行密封。

所述导磁环两侧对称设有合闸线圈和合闸保持线圈，其匝数比为1.5:1～2:1。为了简化控制，两侧合闸保持线圈可采用串联或者并联方式连接。

所述弹簧储能装置采用预压缩方式对称套在驱动杆上，固定于缸体两侧。

所述动铁心表面及导磁环内表面均设有泄油槽及阻油壁且动铁心及导磁环内表面对应泄油槽的槽底所在平面垂直的结构能大大降低机构从两个方向执行分闸操作时对系统造成的冲击，同时也能降低动铁心在中间位置的震动幅度及能量进而减少形成第三稳态的时间。

所述的主电源侧合闸线圈和备用电源侧合闸线圈分别单独控制，主电源侧合闸保持线圈和备用电源侧合闸保持线圈可采用串联或并联的方式接在一起控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是。

1）零部件少，机构简单可靠性高、耗能少，控制方便。

2）依靠机构自身特点即可实现驱动杆的三稳态转换。

3）与发明专利201010566455.1相比，本发明可依靠动铁心及导磁环上设置的泄油槽及阻油壁所产生的双向阻尼特性，使动铁心不论从主电源侧还是备用电源侧执行分闸操作时，动铁心运动至在中间位置附近均能得到缓冲，进而减小分闸操作为系统带来的冲击。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明机构处于中间位置时动铁心及导磁环位置关系示意图。

图3为单侧合闸示意图。

图4为单侧合闸时动铁心及导磁环位置关系示意图。

图5为动铁心结构示意图。

图6为导磁环结构示意图。

附图标记说明。

1、缸套；2、缸盖；3、主电源侧合闸保持线圈；4、主电源侧合闸线圈；5备用电源侧合闸线圈；6备用电源侧合闸保持线圈；7、驱动杆；8、储能弹簧；9、弹簧固定螺母；10、密封装置；11、动铁心；12、导磁环；13、动铁心泄油槽；14、驱动杆安装孔；15、导磁环导磁面；16、导磁环泄油槽；17、导磁环阻油壁；18、动铁心阻油壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明给出的技术方案做进一步的说明。

如图1～图6所示，该中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构主要由缸体1、缸盖2、主电源侧合闸保持线圈3、主电源侧合闸线圈4、备用电源侧合闸线圈5、备用电源侧合闸保持线圈6、驱动杆7、弹簧储能装置8、弹簧固定螺母9、密封装置10、动铁心11、导磁环12组成，所述的驱动杆7贯穿整个机构，该机构中央位置处设置有动铁心11，驱动杆7与动铁心11之间为固定连接，动铁心11的周围设有环状导磁环12，所述动铁心11表面及导磁环12内表面均设有泄油槽及阻油壁，且动铁心11及导磁环12内表面对应泄油槽的槽底所在平面垂直，整个缸体1内充满变压器油并采用相应的密封装置10进行密封。驱动杆7能分别稳定在两个工作位置及中间空位，因此当该机构用于转换开关电器中时不需机构以外的任何配套装置实现两路电源的可靠切换及失电检修。动铁心11表面设有轴向泄油槽，且该泄油槽以阻油壁为中心呈对称分布。

导磁环12内表面设有轴向泄油槽，且该泄油槽以阻油壁为中心呈对称分布。

由于动铁心（11）表面及导磁环（12）内表面设有泄油槽及阻油壁且动铁心及导磁环内表面对应泄油槽的槽底所在平面垂直的结构，在动铁心11表面及导磁环12内表面设置的泄油槽的及阻油壁所产生的双向阻尼特性作用下，无论从主电源侧还是备用电源侧执行分闸操作，均能将动铁心11运动至中间位置时所产生的高速冲击进行缓冲，降低机构从两个方向执行分闸操作时对系统造成的冲击的同时也能降低动铁心11在中间位置的震动幅度及能量进而减少形成第三稳态的时间。导磁环12两侧对称设有合闸线圈和合闸保持线圈，其匝数比为1.5:1～2:1，两侧合闸保持线圈可以采用串联或者并联方式连接。弹簧储能装置8采用预压缩方式对称套在驱动杆7上，固定于缸体1两侧。主电源侧合闸线圈4和备用电源侧合闸线圈5分别单独控制，合闸保持线圈可采用串联或并联的方式接在一起控制。

图1和图2为动铁心11处于中间位置的结构示意图及动铁心11及导磁环12位置关系示意图，此时设置在动铁心表面的动铁心阻油壁18与设置在导磁环12内侧表面的导磁环阻油壁17在同一平面，由于两阻油壁间隙较小且阻油壁高度一致，因此该状态下动铁心11与导磁环12的泄油槽均不起作用。当需要合闸时，以向主电源侧合闸为例，控制器向主电源侧的合闸线圈4供电以提供励磁，当合闸线圈磁场产生的吸力能够克服主电源侧的储能弹簧的反力时，动铁心11向主电源侧运动。在运动的最初一小段距离内，由于设置在动铁心11及导磁环12上的阻油壁在空间位置上尚未完全分离，缸内变压器油只能通过导磁环阻油壁17及动铁心阻油壁18两阻油壁间的较小缝隙从主电源侧缸体流向备用电源侧缸体内，因此此时动铁心所受阻尼较大，需控制系统给予较大的励磁电流才能使动铁心达到一定的加速度。当两阻油壁在空间位置上完全分离后，此时阻油壁作用较小，变压器油主要通过动铁心及导磁环上设有的泄油槽13及导磁环泄油槽16从主电源侧缸体内流动到备用电源侧的缸体内，因此动铁心所受阻尼较小，动铁心11在主电源侧合闸线圈4及储能弹簧8作用下实现合闸操作，当动铁心11与缸盖2接触，相应侧合闸线圈断电的同时相应侧合闸保持线圈励磁，将动铁心11保持在主电源侧合闸位置。

执行分闸操作时，假设此时动铁心11已经处于如图3所示的主电源合闸位置，该位置处动铁心11与导磁环12相对位置如图4所示，当从该位置处发生分闸操作时，主电源侧合闸保持线圈,3断电，动铁心11在主电源侧储能弹簧8的反力作用下执行分闸操作。动铁心11在向中间位置运动过程中，处于备用电源侧缸体内的变压器油通过动铁心11及导磁环12上的泄油槽向主电源侧缸体内流动，由于此时变压器油靠泄油槽流动，因此动铁心11所受阻力较小，其阻力大小可通过储能弹簧及泄油槽的截面积来调整进而调整分闸特性。当分闸操作即将结束时，动铁心11和导磁环12上的阻油壁在空间位置上开始接触，用于变压器油流动的间隙瞬间减小，动铁心11所受阻力突然变大，因此可将分闸操作末期操动机构对系统产生的冲击通过油路变化产生的阻尼方式吸收。对于备用电源侧的合闸及分闸操作原理与主电源侧合闸及分闸操作原理相同。

Claims (5)

1.一种中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，用于自动转换开关电器中，其特征在于：该机构主要由缸体（1）、缸盖（2）、主电源侧合闸保持线圈（3）、主电源侧合闸线圈（4）、备用电源侧合闸线圈（5）、备用电源侧合闸保持线圈（6）、驱动杆（7）、弹簧储能装置（8）、弹簧固定螺母（9）、密封装置（10）、动铁心（11）、导磁环（12）组成，所述的驱动杆（7）贯穿整个机构，该机构中央位置处设置有动铁心（11），驱动杆（7）与动铁心（11）之间为固定连接，动铁心（11）的周围设有环状导磁环（12），所述动铁心（11）表面及导磁环（12）内表面均设有泄油槽及阻油壁，动铁心（11）表面设有轴向泄油槽，且该泄油槽以阻油壁为中心呈对称分布；导磁环（12）内表面设有轴向泄油槽，且该泄油槽以阻油壁为中心呈对称分布；且动铁心（11）及导磁环（12）内表面对应泄油槽的槽底所在平面垂直，整个缸体（1）内充满变压器油并采用相应的密封装置（10）进行密封；

由于动铁心（11）表面及导磁环（12）内表面设有泄油槽及阻油壁且动铁心及导磁环内表面对应泄油槽的槽底所在平面垂直的结构，在动铁心（11）表面及导磁环（11）内表面设置的泄油槽的及阻油壁所产生的双向阻尼特性作用下，无论从主电源侧还是备用电源侧执行分闸操作，均能将动铁心（11）运动至中间位置时所产生的高速冲击进行缓冲，降低机构从两个方向执行分闸操作时对系统造成的冲击的同时也能降低动铁心（11）在中间位置的震动幅度及能量进而减少形成第三稳态的时间。

2.根据权利要求1所述的中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，其特征在于：所述驱动杆（7）能分别稳定在两个工作位置及中间空位，因此当该机构用于转换开关电器中时不需机构以外的任何配套装置实现两路电源的可靠切换及失电检修。

3.根据权利要求1所述的中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，其特征在于：所述导磁环（12）两侧对称设有合闸线圈和合闸保持线圈，其匝数比为1.5:1～2:1，两侧合闸保持线圈采用串联或者并联方式连接。

4.根据权利要求1所述的中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，其特征在于：所述弹簧储能装置（8）采用预压缩方式对称套在驱动杆（7）上，固定于缸体（1）两侧。

5.根据权利要求1所述的中间位置带有双向阻尼特性的三稳态电磁操动机构，其特征在于：所述的主电源侧合闸线圈（4）和备用电源侧合闸线圈（5）分别单独控制，合闸保持线圈采用串联或并联的方式接在一起控制。