CN106229232B - 长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路，解决了现有的永磁机构在长行程下起动电流大，分闸速度低，合闸弹跳和分闸反弹大的问题。由于分合闸绕组采用了多线圈结构，可实现动铁心的长行程运动，满足超高压或特高压断路器的行程要求；依据高压断路器运动过程不同阶段的速度特性要求，分别导通不同的绕组，一方面降低永磁机构线圈的激磁电流，特别是启动电流，提高了永磁机构的起动电磁力，产生较高的加速度；另一方面通过调节绕组电流降低在分合闸末期的速度，减小合闸弹跳及分闸反弹，能更好的控制开关触头的分、合闸速度，使控制系统实现更容易，可靠性更高。

Description

长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路

技术领域

本发明涉及一种高压电器开关，特别涉及一种与超高压或特高压断路器配合使用的一种长行程双稳态永磁机构的分合闸线圈控制电路。

背景技术

随着输电线路设备电压等级的提高，所需的断路器触头开距增大，使永磁机构动铁心的行程变长，引起永磁机构的分合闸启动电流增大，导致永磁机构控制困难，能耗增加，发热严重，动铁心与静铁芯间的碰撞加剧。由于永磁机构在分闸初期获得的刚分速度及平均分闸速度偏小，会使分闸电弧燃烧时间过长，导致动、静触头烧蚀，严重时会使断路器开断与关合失败，造成电网重大事故。现有的永磁机构多采用单线圈（单个合闸线圈和单个分闸线圈），这种方式使得机构动铁心在合闸末期和分闸末期具有较高的速度，从而引起合闸弹跳或分闸反弹，致使电弧重燃，动、静触头进一步烧蚀。为了降低动、静触头间的碰撞及机构的冲击力，现有的单稳态永磁机构合闸操作采用电磁线圈，分闸操作采用分闸弹簧，这种方式虽然满足了断路器的分合闸操作要求，但还存在以下问题：由于分闸操作采用弹簧，降低了分闸运动过程的可控性，同时分闸反弹也较高；合闸操作采用了单线圈，合闸末期机构的速度较高，使得合闸弹跳问题变得比较敏感。

发明内容

本发明提供了一种长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路，解决了现有的永磁机构在长行程下起动电流大，分闸速度低，合闸弹跳和分闸反弹大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路，包括直流电源、晶闸管控制电路、第一合闸线圈、第二合闸线圈、第三合闸线圈、第一分闸线圈、第二分闸线圈、第三分闸线圈、第一可控硅晶闸管、第二可控硅晶闸管、第三可控硅晶闸管、第四可控硅晶闸管、第五可控硅晶闸管和第六可控硅晶闸管，第一可控硅晶闸管的集电极、第二可控硅晶闸管的集电极、第三可控硅晶闸管的集电极、第四可控硅晶闸管的集电极、第五可控硅晶闸管的集电极和第六可控硅晶闸管的集电极均与直流电源的正极连接在一起，第一可控硅晶闸管的发射极、第二可控硅晶闸管的发射极、第三可控硅晶闸管的发射极、第四可控硅晶闸管的发射极、第五可控硅晶闸管的发射极和第六可控硅晶闸管的发射极均与直流电源的负极连接在一起，第一可控硅晶闸管的栅极、第二可控硅晶闸管的栅极、第三可控硅晶闸管的栅极、第四可控硅晶闸管的栅极、第五可控硅晶闸管的栅极和第六可控硅晶闸管的栅极均与晶闸管控制电路连接在一起。

在所述机筒内在邻近上端盖的一端设有第三合闸线圈，在第三合闸线圈的下方设置有第二合闸线圈，在第二合闸线圈的下方设置有第一合闸线圈，在第一合闸线圈的下方设置有聚磁环和永磁体，第二合闸线圈的匝数大于第三合闸线圈的匝数，第三合闸线圈的匝数大于第一合闸线圈的匝数；在聚磁环和永磁体的下方设置有第一分闸线圈，在第一分闸线圈的下方设置有第二分闸线圈，在第二分闸线圈的下方设置有第三分闸线圈，第二分闸线圈的匝数大于第三分闸线圈的匝数，第三分闸线圈的匝数大于第一分闸线圈的匝数。

本发明降低起动电流、提高分合闸速度、减小合闸弹跳和分闸反弹，同时还可实现运动过程的调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的长行程永磁机构的结构示意图；

图3是本发明的长行程双稳态永磁机构整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路，包括直流电源、晶闸管控制电路、第一合闸线圈15、第二合闸线圈14、第三合闸线圈12、第一分闸线圈18、第二分闸线圈19、第三分闸线圈20、第一可控硅晶闸管V1、第二可控硅晶闸管V2、第三可控硅晶闸管V3、第四可控硅晶闸管V41、第五可控硅晶闸管V5和第六可控硅晶闸管V6，第一可控硅晶闸管V1的集电极、第二可控硅晶闸管V2的集电极、第三可控硅晶闸管V3的集电极、第四可控硅晶闸管V4的集电极、第五可控硅晶闸管V5的集电极和第六可控硅晶闸管V6的集电极均与直流电源的正极连接在一起，第一可控硅晶闸管V1的发射极、第二可控硅晶闸管V2的发射极、第三可控硅晶闸管V3的发射极、第四可控硅晶闸管V41的发射极、第五可控硅晶闸管V5的发射极和第六可控硅晶闸管V6的发射极均与直流电源的负极连接在一起，第一可控硅晶闸管V1的栅极、第二可控硅晶闸管V2的栅极、第三可控硅晶闸管V3的栅极、第四可控硅晶闸管V41的栅极、第五可控硅晶闸管V5的栅极和第六可控硅晶闸管V6的栅极均与晶闸管控制电路连接在一起。

在所述机筒13内在邻近上端盖11的一端设有第三合闸线圈12，在第三合闸线圈12的下方设置有第二合闸线圈14，在第二合闸线圈14的下方设置有第一合闸线圈15，在第一合闸线圈15的下方设置有聚磁环16和永磁体17，第二合闸线圈14的匝数大于第三合闸线圈12的匝数，第三合闸线圈12的匝数大于第一合闸线圈15的匝数；在聚磁环16和永磁体17的下方设置有第一分闸线圈18，在第一分闸线圈18的下方设置有第二分闸线圈19，在第二分闸线圈19的下方设置有第三分闸线圈20，第二分闸线圈19的匝数大于第三分闸线圈20的匝数，第三分闸线圈20的匝数大于第一分闸线圈18的匝数。

本发明主要由永磁机构8和驱动控制器9组成，由一台永磁机构8通过联轴器7直接驱动绝缘拉杆6运动实现断路器的分合闸操作，所述的驱动控制器9通过屏蔽线与永磁机构8的分、合闸线圈连接。所述的永磁机构9主要由主轴10、上端盖11、机筒13、合闸线圈（第一合闸线圈15、第二合闸线圈14和第三合闸线圈12）、聚磁环17、永磁体17、分闸线圈（第一分闸线圈18、第二分闸线圈19和第三分闸线圈20）、下端盖21及动铁心22组成；所述机筒内对应于邻近上端盖11的一端设有合闸线圈，机筒内对应于邻近下端盖21的一端设有分闸线圈；合闸线圈与分闸线圈间设有若干永磁体16，永磁体内设置了聚磁环17；分、合闸线圈内设有动铁心22，动铁心22的上下两端设计成锲型结构，增加了动铁心的磁通面积，提高了机构的电磁力，降低了分合闸末期的机械碰撞，且动铁心能够相对机壳13上下运动；分闸线圈有三个线圈，第二分闸线圈19的匝数大于第三分闸线圈20的匝数，第三分闸线圈20的匝数大于第一分闸线圈18的匝数，其作用就是实现断路器在不同行程阶段的运动速度。对于分闸运动过程，在接触行程阶段，第一可控硅晶闸管V1和第二可控硅晶闸管V2导通，第三可控硅晶闸管V3-第六可控硅晶闸管V6均关断，第一分闸线圈18和第二分闸线圈19同时导通，第三分闸线圈20不导通，从而得到较大的刚分速度；在刚分后3/4开距阶段，第二可控硅晶闸管V2和第三可控硅晶闸管V3导通，第一可控硅晶闸管V1、第四可控硅晶闸管V4-第六可控硅晶闸管V6均关断，第二分闸线圈19和第三分闸线圈20导通，第一分闸线圈18不导通，获得最快的平均分闸转速，达到断路器的速度特性要求；在分闸位置前1/4开距，第一可控硅晶闸管V1和第三可控硅晶闸管V3导通，第二可控硅晶闸管V2、第四可控硅晶闸管V4-第六可控硅晶闸管V6均关断，第一分闸线圈18和第三分闸线圈20通反向电流，第二分闸线圈19不导通，产生反向电磁推力，降低了动铁心速度，从而减小对机构及断路器的机械冲击。反之合闸过程也一样。所述永磁体采用N40型钕铁硼，在合闸线圈与分闸线圈间设有10-12块均匀对称分布的永磁体17，所述永磁体16的两端分别与合闸线圈及分闸线圈相连。动铁心22、聚磁环17、机筒13和上、下端盖均采用10#钢，主轴10采用非导磁材料。

由于分、合闸绕组采用了多线圈结构，可实现动铁心22的长行程运动，满足超高压或特高压断路器的行程要求；依据高压断路器运动过程不同阶段的速度特性要求，分别导通不同的绕组，一方面降低永磁机构线圈的激磁电流，特别是启动电流，提高了永磁机构的起动电磁力，产生较高的加速度；另一方面通过调节绕组电流降低在分合闸末期的速度，减小合闸弹跳及分闸反弹，能更好的控制开关触头的分、合闸速度，使控制系统实现更容易，可靠性更高。该永磁机构适用于大开距的高压断路器，以填补超高压或特高压断路器应用永磁机构的空白。

Claims (1)

1.一种长行程永磁机构的分合闸线圈控制电路，包括直流电源、晶闸管控制电路、第一合闸线圈（15）、第二合闸线圈（14）、第三合闸线圈（12）、第一分闸线圈（18）、第二分闸线圈（19）、第三分闸线圈（20）、第一可控硅晶闸管（V1）、第二可控硅晶闸管（V2）、第三可控硅晶闸管（V3）、第四可控硅晶闸管（V41）、第五可控硅晶闸管（V5）和第六可控硅晶闸管（V6），其特征在于，第一可控硅晶闸管（V1）的集电极、第二可控硅晶闸管（V2）的集电极、第三可控硅晶闸管（V3）的集电极、第四可控硅晶闸管（V4）的集电极、第五可控硅晶闸管（V5）的集电极和第六可控硅晶闸管（V6）的集电极均与直流电源的正极连接在一起，第一可控硅晶闸管（V1）的发射极、第二可控硅晶闸管（V2）的发射极、第三可控硅晶闸管（V3）的发射极、第四可控硅晶闸管（V41）的发射极、第五可控硅晶闸管（V5）的发射极和第六可控硅晶闸管（V6）的发射极均与直流电源的负极连接在一起，第一可控硅晶闸管（V1）的栅极、第二可控硅晶闸管（V2）的栅极、第三可控硅晶闸管（V3）的栅极、第四可控硅晶闸管（V41）的栅极、第五可控硅晶闸管（V5）的栅极和第六可控硅晶闸管（V6）的栅极均与晶闸管控制电路连接在一起；第三合闸线圈（12）设置在机筒（13）内邻近上端盖（11）的一端，在第三合闸线圈（12）的下方设置有第二合闸线圈（14），在第二合闸线圈（14）的下方设置有第一合闸线圈（15），在第一合闸线圈（15）的下方设置有聚磁环（16）和永磁体（17），第二合闸线圈（14）的匝数大于第三合闸线圈（12）的匝数，第三合闸线圈（12）的匝数大于第一合闸线圈（15）的匝数；在聚磁环（16）和永磁体（17）的下方设置有第一分闸线圈（18），在第一分闸线圈（18）的下方设置有第二分闸线圈（19），在第二分闸线圈（19）的下方设置有第三分闸线圈（20），第二分闸线圈（19）的匝数大于第三分闸线圈（20）的匝数，第三分闸线圈（20）的匝数大于第一分闸线圈（18）的匝数。