CN110112029B - 一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路，包括充电电容C、晶闸管TR、续流二极管D以及驱动金属盘和动导电杆动作的盘状空芯线圈L，该电路还包括空芯变压器L1，充电电容C正极依次通过晶闸管TR、反向设置的续流二极管D与充电电容C负极连接，空芯变压器L1初级线圈一端连接到晶闸管TR与反向设置的续流二极管D之间，另一端与充电电容C负极连接，其次级线圈一端A通过盘状空芯线圈L与次级线圈另一端B连接与现有技术相比，本发明具有快速可靠熄弧、对缓冲机构冲击小等优点。

Description

一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路

技术领域

本发明涉及高压直流断路器领域，尤其是涉及一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路。

背景技术

机械式高压直流断路器具有如结构简单、成本低廉等优点，而且它的重要组成部分快速高压真空断路器由于采用了斥力机构作为真空断路器的操作机构而使得它的关合尤其是分断性能能够满足快速的要求。快速斥力机构实现分闸功能是通过以下方式完成：

如图1所示的控制电路当给晶闸管触发信号后晶闸管导通，提早充电的电容器通过晶闸管对无铁磁材料的空芯的电感线圈放电，在电感线圈中有振荡电流产生，在空芯线圈的前面有一个金属盘，该金属盘和真空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，这个力引起真空断路器的动触头及动导电杆的运动，使得真空断路器分闸。分闸过程中电感L中流过的电流越陡则金属盘和空芯线圈之间的力越大，对比不同的电流陡度与产生的力及动导电杆的行程曲线，如图2所示，特意研究了线圈中通入直线上升的电流，都不相同，然后让电流维持不变一段时间，计算出在此期间触头的行程曲线及电磁斥力的大小。从图2可见电流的陡度越大则产生的电磁斥力最大值越大，而且电磁斥力最大值出现的时刻就是电流最大值出现的时刻；电流陡度对行程曲线的影响为：在相同的时刻陡度越大的电流对应的行程越大。机械式直流断路器在开断时非常需要在刚分断时刚分速度要大，在投入转移支路时刻真空断路器的分断距离及开距要尽可能大，开距越大对高压真空断路器的电弧熄灭越有利，对高压真空断路器的弧后恢复过程越有利，对机械式高压直流断路器的开断越有利。但是图1中电流的陡度受晶闸管的导通参数电流变化率的制约不能太大，而且图1中产生的电流是高频振荡电流，它产生的电流波形如图3所示。为了使得电磁斥力机构能够产生更大的刚分速度及更长的行程，就要提出能够产生陡度更大的电流的电路。图1所示的电路产生的是振荡电流，振荡频率越高则电流陡度越大，通过调节电感和电容可以改变陡度。但是图1的电路参数是互相关联影响的。减小了电容就需要增大电容上的电压，减小了电感其实就是减少线圈的匝数，相应地就需要提高金属盘的导电能力，改变金属盘的材料。因此单纯改变图1的某个电路参数难以达到改变电流陡度的效果。

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快速电磁斥力机构的陡脉冲电路。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路，包括充电电容、晶闸管、续流二极管以及驱动金属盘和动导电杆动作的盘状空芯线圈，该电路还包括空芯变压器，所述的充电电容正极依次通过晶闸管、反向设置的续流二极管与充电电容负极连接，所述的空芯变压器初级线圈一端连接到晶闸管与反向设置的续流二极管之间，另一端与充电电容负极连接，其次级线圈一端通过盘状空芯线圈与次级线圈另一端连接。

该电路还包括一泄放电阻，所述的泄放电阻设置在续流二极管的正极与充电电容负极之间。

该电路的工作原理为：

当控制电路向晶闸管发出触发信号后晶闸管导通，先行充电的充电电容通过晶闸管向空芯变压器线圈放电，在空芯变压器的一次绕组中产生震荡电流，进而在空芯变压器二次绕组中相应产生陡度变大的震荡电流，使得金属斥力盘中产生的斥力增大速度变快，产生的运动速度变大，进而增大在相同时间间隔内金属斥力盘的位移，从而提高机械式高压直流断路器的开断能力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明兼顾现有电磁斥力机构的电路中的晶闸管通流时电流变化率的限制，在不改变其它的性能基础上通过增设空芯变压器能够大大提高流过电感线圈的电流的陡度，使得机械式高压直流断路器的真空断路器分闸后刚分速度变大，在投入转移支路时触头的开距更大，有利于快速可靠熄弧。另外为了使得电磁斥力机构的缓冲机构所遭受的冲击更小，在续流回路中增加一个泄放电阻，这样可以使得能量通过电阻消耗掉，而让缓冲机构遭受的冲击减小。

附图说明

图1为斥力机构分闸线圈的控制电路，图中，C为充电的电容，TR为晶闸管，D为续流二极管，L为盘状空芯线圈，P为产生涡流的金属盘。

图2为不同的电流上升陡度及对应的行程曲线、斥力曲线、速度曲线，其中，图(2a)为不同电流随时间变化的曲线，图(2b)为不同斥力随时间变化的曲线，图(2c)为不同速度随时间变化的曲线，图(2d)为不同位移随时间变化的曲线。

图3为当前斥力机构的电路产生的电流波形。

图4为本发明快速电磁斥力机构的陡脉冲电路。

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

如图4所示，本发明提供一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路，包括充电电容C、晶闸管TR、续流二极管D以及驱动金属盘和动导电杆动作的盘状空芯线圈L，该电路还包括空芯变压器L1，充电电容C正极依次通过晶闸管TR、反向设置的续流二极管D与充电电容C负极连接，空芯变压器L1初级线圈一端连接到晶闸管TR与反向设置的续流二极管D之间，另一端与充电电容C负极连接，其次级线圈一端A通过盘状空芯线圈L与次级线圈另一端B连接。

该电路还包括一泄放电阻R，泄放电阻R设置在续流二极管D的正极与充电电容C负极之间。

本发明的具体工作原理如下：

对同一电流波形而言，流过电磁斥力机构的线圈中的电流陡度越大产生的电磁力的最大值、速度、行程会越大。本发明兼顾现有电磁斥力机构的电路中的晶闸管通流时电流变化率的限制，充分利用现有线圈及电容，在回路中增加一个空芯的变压器，这样通过空芯变压器可以大大提高流过电感线圈的电流的陡度，而不改变其它的性能，这样使得机械式高压直流断路器的真空断路器分闸后刚分速度很大，在投入转移支路时触头的开距更大，对熄弧很有利。另外为了使得电磁斥力机构的缓冲机构所遭受的冲击更小，在续流回路中增加一个泄放电阻，这样可以使得能量通过电阻消耗掉，而让缓冲机构遭受的冲击减小。

针对不同的质量的机械式高压直流断路器的真空断路器分闸后对刚分速度的要求可以具体调节图4所用的空芯变压器的原副边的匝数及彼此缠绕的紧密程度，这样就能改变流过电感线圈的电流的陡度。另外调节图4中泄压电阻R的大小就可以改变泄放线圈中剩余能量的速度以适应不同的缓冲部分的要求。

Claims (1)

1.一种快速电磁斥力机构的陡脉冲电路，包括充电电容(C)、晶闸管(TR)、续流二极管(D)以及驱动金属盘和动导电杆动作的盘状空芯线圈(L)，其特征在于，该电路还包括空芯变压器(L1)，所述的充电电容(C)正极依次通过晶闸管(TR)、反向设置的续流二极管(D)与充电电容(C)负极连接，所述的空芯变压器(L1)初级线圈一端连接到晶闸管(TR)与反向设置的续流二极管(D)之间，另一端与充电电容(C)负极连接，其次级线圈一端(A)通过盘状空芯线圈(L)与次级线圈另一端(B)连接，该电路还包括一泄放电阻(R)，所述的泄放电阻(R)设置在续流二极管(D)的正极与充电电容(C)负极之间；

该电路的工作原理为：

当控制电路向晶闸管发出触发信号后晶闸管导通，先行充电的充电电容通过晶闸管向空芯变压器线圈放电，在空芯变压器的一次绕组中产生震荡电流，进而在空芯变压器二次绕组中相应产生陡度变大的震荡电流，使得金属斥力盘中产生的斥力增大速度变快，产生的运动速度变大，进而增大在相同时间间隔内金属斥力盘的位移，从而提高机械式高压直流断路器的开断能力。

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