CN110010406B - 一种用于快速斥力机构的推送式电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于快速斥力机构的推送式电路，该电路包括分别驱动金属斥力盘带动断路器分闸机构分闸和合闸的分闸回路和合闸回路以及用以分别控制分闸回路和合闸回路电路通断的控制器，所述的分闸回路产生的推力与合闸回路产生的拉力处于同一轴线上。与现有技术相比，本发明具有动作快速、体积小、成本低、操作安全等优点。

Description

一种用于快速斥力机构的推送式电路
技术领域
本发明涉及高压直流断路器领域，尤其是涉及一种用于快速斥力机构的推送式电路。
背景技术
机械式高压直流断路器用来开断直流或者直流联网系统中出现的故障电流及正常的负荷电流。由于直流无电流过零点，因此机械式高压直流断路器需要制造出人为电流过零点，电弧在过零点处才能熄灭。为了电弧不重燃，需要在电流过零点处机械式高压直流断路器的开距已经足够大。开距越大电弧越容易熄灭。
机械式高压直流断路器的开距是通过采用快速电磁斥力机构作为操作机构来实现的。目前采用的快速电磁斥力机构由两个线圈和一个金属盘组成。两个线圈分别是合闸线圈和分闸线圈。
分闸功能是通过以下方式完成：如图1所示的控制电路给晶闸管发送触发信号后晶闸管导通，提早充电的电容器通过晶闸管对空芯电感线圈放电，在电感线圈中流过振荡电流。在空芯线圈的前面有一个金属盘，该金属盘和机械式高压直流断路器的动导电杆相连，彼此是一个运动的整体。当电感线圈中流过变化的电流时它的周围产生了变化的磁场，该变化的磁场在金属盘中产生涡流，涡流和线圈中的电流之间产生力的作用，该力引起机械式高压直流断路器的动触头及动导电杆的运动，使得机械式高压直流断路器分闸。当分闸的距离即开距达到一定的必要的距离后机构就需要配备缓冲机构来吸收多余的能量，否则达到开距后机构要强行停止下来对整体机构的撞击很严重大大影响了机构的使用寿命。
目前快速电磁斥力机构要达到机械式高压直流断路器在人工电流过零点处开距更大就需要将图1中分闸电容C1电容量增大或者提高C1的充电电压，但是这样会使电容器很大，而且使放置电容器的快速电磁斥力机构的控制柜体积很大；电容的能量转换成分闸机构动作时能量转换效率低，提高电容充电电压能够增大开距，但是作用有限。另外电容增大、电容充电电压增大能够直接导致分闸机构运动速度加大但是同时会使得电流过零后缓冲机构需要做更多的功来吸收加速运动部分产生的多余的能量。缓冲部分需要吸收的能量越多缓冲部分的造价越高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于快速斥力机构的推送式电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于快速斥力机构的推送式电路，该电路包括分别驱动金属斥力盘带动断路器分闸机构分闸和合闸的分闸回路和合闸回路以及用以分别控制分闸回路和合闸回路电路通断的控制器，所述的分闸回路产生的推力与合闸回路产生的拉力处于同一轴线上。
所述的分闸回路包括分闸电容、分闸晶闸管、分闸线圈和分闸续流二极管，所述的分闸电容正极、分闸晶闸管、分闸线圈和分闸电容负极依次连接，所述的分闸续流二极管反向并联在分闸线圈的两端，所述的分闸晶闸管的门极与控制器连接，所述的分闸线圈用以对金属斥力盘产生推力。
所述的合闸回路包括合闸电容、合闸晶闸管、合闸线圈、合闸续流二极管和缓冲电阻，所述的合闸电容正极、合闸晶闸管、合闸线圈和合闸电容负极依次连接，所述的缓冲电阻一端连接在合闸晶闸管与合闸线圈之间，另一端通过反向设置的合闸续流二极管与合闸电容负极依次连接，所述的合闸晶闸管的门极与控制器连接，所述的合闸线圈用以对金属斥力盘产生拉力。
该推送式电路的控制方法，具体包括以下步骤：
1)分别为分闸电容和合闸电容分别充电到U1和U2；
2)控制器控制合闸回路的合闸晶闸管TR3使其导通，合闸线圈L2中流过上升的电流，此时合闸线圈产生L2的推力将金属斥力盘P更加紧密地切合到分闸线圈处；
3)当合闸线圈L2中的电流上升到一定值时，合闸晶闸管TR3关断，并再次为合闸电容充电至U2，与此同时，控制分闸晶闸管TR1导通，分闸线圈L1中流过上升的电流，使得金属斥力盘P在共同受到分闸线圈L1的推力和合闸线圈L2由于电流下降产生的拉力的共同作用下快速分闸；
4)当合闸线圈L2拉动斥力盘一段距离后，合闸线圈L2中的电流快速下降到0，此时金属斥力盘P带动分闸机构使得机械式高压直流断路器的开距达到熄灭电弧的有效距离；
5)当分闸线圈L1中的电流开始下降时，再次使合闸晶闸管TR3导通，合闸线圈L2中流过上升的电流对金属斥力盘P产生阻止分闸运动的斥力，实现对金属盘的缓冲，之后控制合闸晶闸管TR3关断，合闸线圈L2中流过下降的电流使得斥力盘平紧贴到合闸线圈上复位，完成一个周期的分闸动作。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提出了推送式电路和利用该推送式电路公开了推拉式控制方法，该方法中两次利用合闸回路，先是在分闸时用合闸回路帮助推着分闸机构更快地运动，到了后期再利用合闸回路阻止分闸机构的继续运动，有效的节省缓冲机构所受到的冲击。
附图说明
图1为快速电磁斥力机构的控制电路。
图2为本发明的电路结构示意图。
图3为推拉式控制方案的控制顺序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明利用分闸电容对分闸线圈L1放电时对金属斥力盘产生推力而放在同一轴线上的合闸线圈在此时对斥力盘进行吸引，帮助斥力盘在规定的时间内即在电流过零点时刻达到更大的开距。
当线圈中的电流为不断增大的电流时，金属盘中产生的涡流与线圈中的电流之间是斥力，而当线圈中的电流为下降的电流时，金属盘中产生的涡流与线圈之间是吸引力。本发明利用这种关系来分别控制分闸线圈和合闸线圈。控制合闸线圈其实是控制合闸回路的合闸晶闸管TR3，如图2所示，控制分闸线圈其实是控制分闸回路的分闸晶闸管TR1。
控制顺序如图3所示。开始时给分闸电容和合闸电容分别充电到U1和U2。这样可以使电容的参数下降而不至于因为电容充电电压大而使得电容体积很大。充电电压大或者电容量大的电容体积大。首先制造出合闸线圈中的下降电流这样才能让合闸线圈对斥力盘产生吸引、拉动的作用，实现拉分闸机构的作用。因此先让TR3导通，合闸线圈L2中流过上升的电流，它产生的斥力将斥力盘更加紧密地切合到分闸线圈处。当电流上升到一定值时，这个值由现场测试用时间Δt1来标识，给TR3发信号让TR3关断。给TR3发信号让TR3关断的同时控制机构给TR1发信号，让TR1闭合，这样分闸电容C1对分闸线圈L1放电，L1中电流增大，斥力盘P在L1不断增大的电流作用下和L1之间产生斥力，推动斥力盘分闸，而同时流过合闸线圈的下降的电流对斥力盘产生吸引力，拉动斥力盘向分闸方向运动。斥力盘P就在推力及拉力的作用下快速实现分闸运动。
用合闸线圈拉动斥力盘一段距离后合闸线圈L2中的电流快速下降到0，它就无法再拉动斥力盘了。这时斥力盘带动分闸机构也使机械式高压直流断路器的开距达到了可以熄灭电弧的有效距离。然后L1中流过下降的电流，它开始起到阻止斥力盘运动的作用。这时已经再次充电到U3的合闸电容C2在TR3导通后再次对合闸线圈L2放电，上升的电流使得L2对斥力盘产生斥力即阻止分闸运动，这个电磁反力使得斥力盘P停止，这样通过分闸线圈形成了对斥力盘的缓冲。当斥力盘达到了缓冲的目的后控制器给TR3发送关闭信号，使得TR3关闭，合闸线圈L2中流过下降电流，再次使得斥力盘P与合闸线圈产生吸引力而使得斥力盘平紧贴到合闸线圈上。完成了全部的运动，并且为以后的运动做好准备。

Claims (1)

1.一种用于快速斥力机构的推送式电路，其特征在于，该电路包括分别驱动金属斥力盘(P)带动断路器分闸机构分闸和合闸的分闸回路和合闸回路以及用以分别控制分闸回路和合闸回路电路通断的控制器，所述的分闸回路产生的推力与合闸回路产生的拉力处于同一轴线上，所述的分闸回路包括分闸电容(C1)、分闸晶闸管(TR1)、分闸线圈(L1)和分闸续流二极管(D1)，所述的分闸电容(C1)正极、分闸晶闸管(TR1)、分闸线圈(L1)和分闸电容(C1)负极依次连接，所述的分闸续流二极管(D1)反向并联在分闸线圈(L1)的两端，所述的分闸晶闸管(TR1)的门极与控制器连接，所述的分闸线圈(L1)用以对金属斥力盘(P)产生推力，所述的合闸回路包括合闸电容(C2)、合闸晶闸管(TR3)、合闸线圈(L2)、合闸续流二极管(D2)和缓冲电阻(R)，所述的合闸电容(C2)正极、合闸晶闸管(TR3)、合闸线圈(L2)和合闸电容(C2)负极依次连接，所述的缓冲电阻(R)一端连接在合闸晶闸管(TR3)与合闸线圈(L2)之间，另一端通过反向设置的合闸续流二极管(D2)与合闸电容(C2)负极依次连接，所述的合闸晶闸管(TR3)的门极与控制器连接，所述的合闸线圈(L2)用以对金属斥力盘(P)产生拉力；
该推送式电路的控制方法，具体包括以下步骤：
1)分别为分闸电容和合闸电容分别充电到U1和U2；
2)控制器控制合闸回路的合闸晶闸管(TR3)使其导通，合闸线圈(L2)中流过上升的电流，此时合闸线圈(L2)产生的推力将金属斥力盘(P)更加紧密地切合到分闸线圈处；
3)当合闸线圈(L2)中的电流上升到一定值时，合闸晶闸管(TR3)关断，并再次为合闸电容充电至U2，与此同时，控制分闸晶闸管(TR1)导通，分闸线圈(L1)中流过上升的电流，使得金属斥力盘(P)在共同受到分闸线圈(L1)的推力和合闸线圈(L2)由于电流下降产生的拉力的共同作用下快速分闸；
4)当合闸线圈(L2)拉动斥力盘一段距离后，合闸线圈(L2)中的电流快速下降到0，此时金属斥力盘(P)带动分闸机构使得机械式高压直流断路器的开距达到熄灭电弧的有效距离；
5)当分闸线圈(L1)中的电流开始下降时，再次使合闸晶闸管(TR3)导通，合闸线圈(L2)中流过上升的电流对金属斥力盘(P)产生阻止分闸运动的斥力，实现对金属盘的缓冲，之后控制合闸晶闸管(TR3)关断，合闸线圈(L2)中流过下降的电流使得斥力盘平紧贴到合闸线圈上复位，完成一个周期的分闸动作。
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