CN108172452A - 一种交流高压大电流快速开关的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交流高压大电流快速开关的装置，包括机架，机架上设置有上固定机构、下固定机构，所述的上固定机构与下固定机构之间设置有运动机构；所述的运动机构包括金属盘和运动软铁，所述的金属盘连接导杆，所述的导杆向上延伸至上固定机构上方，导杆顶部设置有真空灭弧室，所述的导杆向下延伸至下固定机构下方；所述的上固定机构包括上固定机构金属板，和设置于上固定机构金属板上的分闸线圈、合闸磁铁；所述的下固定机构包括下固定机构金属板，和设置于下固定机构金属板上的合闸线圈、分闸磁铁；所述的上固定机构、下固定机构分别与储能电容电连接，且储能电容与上固定机构之间、储能电容与下固定机构之间均设置有合分闸开关。
Description
技术领域
本发明属于交流高压大电流开关技术领域，具体涉及一种交流高压大电流快速开关的装置。
背景技术
随着社会不断地进步与发展，人类对电力的需求也逐年增长。各种大容量电力机组、大功率电气设施等不断地投入运行，电路系统的短路电流强度不断增加，电路系统的短路概率也在不断地增加。故此电力系统对高压大电流的电力开关要求也越来越高。
常用的交流高压大电流的电力开关主要有永磁动作机构、电磁动作机构、液压动作机构、弹簧动作机构等，为合分闸提供动力。分闸时间一般为30-60ms,合闸时间一般为50-100ms。
合分闸时间越慢，真空灭弧室内部的触头燃弧时间变长，触头烧蚀越严重。合分闸时间越快，真空灭弧室使用次数就越多。在一定程度上，提高合分闸速度，可以大大提高高压大电流真空灭弧室的使用寿命。
我国交流电网工频为50Hz(一个周期20ms)，即传统的的分闸机构的工作时间大于一个工频周期。分闸时间越慢，即故障电流持续的时间越长，对电网及设备的损害就越大。所以故障时分闸时间越短，对电网及用电设备越有利。
通过以上分析传统的动作机构带动的高压大电流开关难以实现快速合分闸的需求。国内外现在集中力量研究基于电磁斥力的合、分执行机构。该机构有较快的合分闸速度，能满足现有设备对合分闸速度的要求。但各种基于电磁斥力的合分闸机构比较复杂，其结构叠加层数较多。一般由合闸磁铁、运动软铁、分闸磁铁、分闸线圈、金属盘、合闸线圈等。这样的机构至少会有六层结构，占用较大的纵向空间。并且复杂的结构会产生较高的生产成本。
发明内容
本发明目的是提供一种交流高压大电流快速开关的装置，结构紧凑且稳定可靠，最大限度地减少了对空间的浪费，且易于加工，便于安装维修及设备升级，同时执行机构的结构加工用料大幅减少，降低了执行机构的制造成本，节约了企业生产成本。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种交流高压大电流快速开关的装置，包括机架，机架上设置有上固定机构、下固定机构，所述的上固定机构与下固定机构之间设置有运动机构；
所述的运动机构包括金属盘和运动软铁，所述的金属盘连接导杆，所述的导杆向上延伸至上固定机构上方，导杆顶部设置有真空灭弧室，所述的导杆向下延伸至下固定机构下方；
所述的上固定机构包括上固定机构金属板，和设置于上固定机构金属板上的分闸线圈、合闸磁铁；
所述的下固定机构包括下固定机构金属板，和设置于下固定机构金属板上的合闸线圈、分闸磁铁；
所述的分闸线圈、合闸线圈面积大小一致，且分闸线圈、合闸线圈上下正对、平行布置；
所述的上固定机构、下固定机构分别与储能电容电连接，且储能电容与上固定机构之间、储能电容与下固定机构之间均设置有合分闸开关。
进一步的，所述的上固定机构金属板与所述的机架固连。
进一步的，所述的下固定机构金属板与所述的机架固连。
再进一步的，所述的分闸线圈由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制的分闸线圈安装在所述的上固定机构金属板上，所述的上固定机构金属板为金属板制成的框架，上固定机构金属板周围开一圈槽，所述的合闸磁铁安装在该槽中，合闸磁铁对运动机构中的运动软铁进行吸合。
再进一步的，所述的金属盘安装在运动软铁中央，金属盘与分闸线圈平行布置，金属盘面积大小与分闸线圈的外圈面积大小一致，且金属盘与分闸线圈正对布置。
再进一步的，金属盘外侧的运动软铁材质为钢板。
再进一步的，所述的合闸线圈由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制的合闸线圈安装在所述的下固定机构金属板上，下固定机构金属板周围开一圈槽，将分闸磁铁安装在该槽中，分闸磁铁对运动机构中的运动软铁进行吸合。
优选的，所述的合闸磁铁采用永磁铁磁。
优选的，所述的运动软铁采用永磁铁磁。
优选的，所述的分闸磁铁采用永磁铁磁。
本发明的技术效果在于：
1)将传统的电磁斥力型高压大电流开关动作执行机构由六层缩减为三层，使得执行机构的结构设计小而轻，结构紧凑且稳定可靠。在保证功能性、可靠性、可维修性以及外观美观的基础上，最大限度地减少了对空间的浪费。
2)且将传统的电磁斥力型高压大电流开关动作执行机构由六层缩减为三层，结构简单，易于加工实现，便于安装维修及设备升级，保证其具有良好的工况。
3)此外，将传统的电磁斥力型高压大电流开关动作执行机构由六层缩减为三层，使得执行机构的结构加工用料大幅减少，降低了执行机构的制造成本，节约了企业生产成本。
4)分闸线圈和合闸磁铁合组合为上层固定机构，即可实现合闸保持功能，又可实现分闸功能，实现了两个功能的合一。
5)金属盘和运动软铁组合为运动机构，即可实现合分闸的保持功能，又可实现快速合分闸功能。
6)合闸线圈和分闸磁铁组合为下层固定机构，即可实现分闸保持功能，又可实现合闸功能，实现了两个功能的合一。
综上，本发明将传统的电磁斥力型高压大电流开关动作执行机构改造的结构紧凑且稳定可靠，最大限度地减少了对空间的浪费，且易于加工实现，便于安装维修及设备升级，且执行机构的结构加工用料大幅减少，降低了执行机构的制造成本，节约了企业生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为上固定机构的仰视结构示意图；
图3为运动机构的俯视结构示意图；
图4为下固定机构的俯视结构示意图；
图中，1-真空灭弧室，2-合闸磁铁，3-分闸线圈，4-上固定机构金属板，5-导杆，6-金属盘，7-运动软铁，8-分闸磁铁，9-合闸线圈，10-下固定机构金属板，11-合分闸开关，12-储能电容。
具体实施方式
参见附图，下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种交流高压大电流快速开关的装置，包括机架，机架上设置有上固定机构、下固定机构，所述的上固定机构与下固定机构之间设置有运动机构；
所述的运动机构包括金属盘6和运动软铁7，所述的金属盘6连接导杆2，所述的导杆5向上延伸至上固定机构上方，导杆5顶部设置有真空灭弧室1，所述的导杆5向下延伸至下固定机构下方；
所述的上固定机构包括上固定机构金属板4，和设置于上固定机构金属板4上的分闸线圈3、合闸磁铁2；
所述的下固定机构包括下固定机构金属板10，和设置于下固定机构金属板10上的合闸线圈9、分闸磁铁8；
所述的分闸线圈3、合闸线圈9面积大小一致，且分闸线圈3、合闸线圈9上下正对、平行布置；
所述的上固定机构、下固定机构分别与储能电容12电连接，且储能电容12与上固定机构之间、储能电容12与下固定机构之间均设置有合分闸开关11。
进一步的，所述的上固定机构金属板4与所述的机架固连。
进一步的，所述的下固定机构金属板10与所述的机架固连。
再进一步的，所述的分闸线圈3由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制的分闸线圈3安装在所述的上固定机构金属板4上，所述的上固定机构金属板4为金属板制成的框架，上固定机构金属板4周围开一圈槽，所述的合闸磁铁2安装在该槽中，合闸磁铁2对运动机构中的运动软铁7进行吸合。
再进一步的，所述的金属盘6安装在运动软铁7中央，金属盘6与分闸线圈3平行布置，金属盘6面积大小与分闸线圈3的外圈面积大小一致，且金属盘6与分闸线圈3正对布置。
再进一步的，金属盘6外侧的运动软铁7材质为钢板。
再进一步的，所述的合闸线圈9由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制的合闸线圈9安装在所述的下固定机构金属板10上，下固定机构金属板10周围开一圈槽，将分闸磁铁8安装在该槽中，分闸磁铁8对运动机构中的运动软铁7进行吸合。
优选的，所述的合闸磁铁2采用永磁铁磁。
优选的，所述的运动软铁7采用永磁铁磁。
优选的，所述的分闸磁铁8采用永磁铁磁。
如图1所示，本发明提供的是一种新型的基于电磁斥力的交流高压大电流快速开关，包括真空灭弧室1，上固定机构(参照图2)，运动机构(参照图3)，下固定机构(参照图4)，合分闸开关11，储能电容12，机架，所述的机架支撑上固定机构、运动机构，下固定机构。
本发明将分闸线圈3与合闸磁铁2组合成一个模块，将金属盘6与运动软铁7组成一个模块，将合闸线圈9与分闸磁铁8组合成一个模块。这样的结构使得执行机构的结构设计小而轻，结构紧凑且稳定可靠，最大限度地减少了对电气柜体空间的浪费。其中，运动机构中的金属盘6与导杆5连接，通过其带动导杆5一同运动，来实现真空灭弧室1的开关。上固定机构通过上固定机构金属板4固定在机架上，下固定机构通过下固定机构金属板10固定在机架13上。
本发明中真空灭弧室1处于合闸状态时，运动软铁7与上固定机构的合闸磁铁2吸合，使真空灭弧室1处于合闸状态。储能电容12对分闸线圈3放电时，金属盘6产生感应涡流，产生向下的涡流斥力，使得金属盘6向下运动，金属盘6带动运动软铁7，以及通过导杆5带动真空灭弧室1的动触头一起向下运动。分闸动作完成后，由运动软铁7与下固定机构的分闸磁铁8吸合，使真空灭弧室1保持在分闸状态。
本发明中真空灭弧室1处于分闸状态时，运动软铁7与下固定机构的分闸磁铁8吸合，使真空灭弧室1处于分闸状态。储能电容12对合闸线圈9放电时，金属盘6产生感应涡流，产生向上的涡流斥力，使得金属盘6向上运动，金属盘6带动运动软铁7，以及通过导杆5带动真空灭弧室1的动触头一起向上运动。合闸动作完成后，由运动软铁7与上固定机构的合闸磁铁2吸合，使真空灭弧室1保持在合闸状态。
更具体的，结合图1、2，所述的上固定机构由分闸线圈3及合闸磁铁2组合而成，所述的分闸线圈3由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制好的分闸线圈3安装在一个金属板制成的框架，即上固定机构金属板4上。上固定机构金属板4周围开一圈槽，将合闸磁铁2安装在该槽中。这样合闸磁铁2对运动机构中的运动软铁7进行吸合，从而产生合闸保持力。结合图1、3，所述的运动机构是由金属盘6和运动软铁7组合而成，金属盘6安装在运动软铁7中央，其面积大小与线圈(分闸线圈3、合闸线圈9面积大小一致，且上下正对、平行布置)的外圈面积大小一致，方向与线圈正对，用于接受线圈产生的变化的磁场，从而感生出涡流，产生斥力。金属盘6外侧的运动软铁7材质为钢板，用于与合闸磁铁吸合，产生合闸、分闸的保持力。结合图1、4，所述的下层固定机构由合闸线圈9及分闸磁铁8组合而成，合闸线圈9由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制好的合闸线圈9安装在一个金属板制成的框架，即下固定机构金属板10上，下固定机构金属板10周围开一圈槽，将分闸磁铁8安装在该槽中，分闸磁铁8对运动机构中的运动软铁7进行吸合，从而产生分闸保持力。
此外，分、合闸线圈3、9尺寸、匝数根据真空灭弧室1的具体参数进行计算调整。
本发明提供基于电磁涡流斥力运动永磁力保持的开关，采用电磁涡流斥力，金属盘6可在0.5ms内完成涡流感应，并达到最大的斥力值，在数毫秒内完成分闸动作或者合闸动作。合闸磁铁2、运动软铁7、分闸磁铁8采用永磁铁磁，永磁铁磁能密度高，能产生较强的吸合力，可提供满足真空断路器内部触头所需的压力值。
以上内容是结合具体实施例方式对本发明做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。对于本发明所属技术领域来说，在本发明理念的框架下，还可以做出若干简单的演变，都应视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：包括机架，机架上设置有上固定机构、下固定机构，所述的上固定机构与下固定机构之间设置有运动机构；
所述的运动机构包括金属盘(6)和运动软铁(7)，所述的金属盘(6)连接导杆(2)，所述的导杆(5)向上延伸至上固定机构上方，导杆(5)顶部设置有真空灭弧室(1)，所述的导杆(5)向下延伸至下固定机构下方；
所述的上固定机构包括上固定机构金属板(4)，和设置于上固定机构金属板(4)上的分闸线圈(3)、合闸磁铁(2)；
所述的下固定机构包括下固定机构金属板(10)，和设置于下固定机构金属板(10)上的合闸线圈(9)、分闸磁铁(8)；
所述的分闸线圈(3)、合闸线圈(9)面积大小一致，且分闸线圈(3)、合闸线圈(9)上下正对、平行布置；
所述的上固定机构、下固定机构分别与储能电容(12)电连接，且储能电容(12)与上固定机构之间、储能电容(12)与下固定机构之间均设置有合分闸开关(11)。
2.根据权利要求1所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的上固定机构金属板(4)与所述的机架固连。
3.根据权利要求1所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的下固定机构金属板(10)与所述的机架固连。
4.根据权利要求2所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的分闸线圈(3)由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制的分闸线圈(3)安装在所述的上固定机构金属板(4)上，所述的上固定机构金属板(4)为金属板制成的框架，上固定机构金属板(4)周围开一圈槽，所述的合闸磁铁(2)安装在该槽中，合闸磁铁(2)对运动机构中的运动软铁(7)进行吸合。
5.根据权利要求1所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的金属盘(6)安装在运动软铁(7)中央，金属盘(6)与分闸线圈(3)平行布置，金属盘(6)面积大小与分闸线圈(3)的外圈面积大小一致，且金属盘(6)与分闸线圈(3)正对布置。
6.根据权利要求5所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：金属盘6外侧的运动软铁(7)材质为钢板。
7.根据权利要求3所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的合闸线圈(9)由高纯无氧铜线绕制在绝缘盒内，绕制的合闸线圈(9)安装在所述的下固定机构金属板(10)上，下固定机构金属板(10)周围开一圈槽，将分闸磁铁(8)安装在该槽中，分闸磁铁(8)对运动机构中的运动软铁(7)进行吸合。
8.根据权利要求1或4所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的合闸磁铁(2)采用永磁铁磁。
9.根据权利要求1或5或6所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的运动软铁(7)采用永磁铁磁。
10.根据权利要求1或7所述的一种交流高压大电流快速开关的装置，其特征在于：所述的分闸磁铁(8)采用永磁铁磁。
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