目前用于中壓斷路器操動機構主要有電磁式和彈簧式兩種。電磁操動機構在真空斷路器發展初期得到了廣泛應用,這是由于電磁操動機構較好地迎合了真空滅弧室的要求:一是開距小(8-25mm),二是在合閘位置需要大的操動力(2000-4000N/相)。然而電磁操動機構也存在不容忽視的缺點,磁路電感L在合閘過程中變化較大,產生反電動勢,從而抑制了合閘線圈電流的增大,而且這種抑制作用隨著合閘速度增加而增強。相比之下,彈簧操動機構采用于手動或小功率交流電動機儲能,其分合閘速度不受電源電壓波動影響,相當穩定,能夠獲得較高的分合閘速度,能實現快速自動重合閘操作,在一定程度上克服了電磁操動機構的缺點。然而彈簧操動機也存在以下缺點:完全依靠機械傳動,零部件數量多,一般彈簧操動機構有上百個零件,且傳動機構較為復雜,故障率較高,運動部件多,制造工藝要求較高。另外,彈簧操動機構的結構復雜,滑動摩擦面多,而且多在關鍵部位,在長期運行過程中,這些零件的磨損、銹蝕以及潤滑劑的流失、固化等都會導致操作失誤。 近年來,一種用于中壓真空斷路器的永磁保持、電子控制的電磁操動機構(簡稱永磁機構)備受關注。和傳統的斷路器操動機構相比,永磁機構采用了一種全新的工作原理和結構,工作時主要運動部件只有一個,無需機械脫扣、鎖扣裝置,故障源少,具有較高的可靠性。 操動機構與真空斷路器的配合 多年來,真空斷路器一直在努力追求著一種完美操動的機構:結構簡單,壽命長,可靠性高,可以用小功率交流電源操作,出力特性與真空斷路器的反力特性很好地匹配,能給出稍低的合閘速度和較高的分閘速度的操作機構。 真空斷路器觸頭行程很小,合閘過程中在觸頭接觸前只需要很小的驅動力,一旦觸頭閉合,就需要較大的驅動力,來壓縮觸頭彈簧以獲的足夠的觸頭壓力。因此真空斷路器的反力特性在觸頭接觸瞬間有一大幅度的正向突變,12kV真空斷路器合閘終了時的觸頭反力常常超過10kN.而真空斷路器所要求的平均合閘速度并不大,因為合閘速度太高容易引起觸頭合閘彈跳,是不希望的,因此合閘速度一般為0.6~0.8m/s。分閘時要求操動機構不給運動系統附加更多的運動慣量,以提高分閘初始加速度(或剛分速度)。 彈簧操動機構是依靠彈簧儲存能量的釋放使斷路器合閘的。彈簧釋能時總是一開始時出力大,以后逐漸減小。這與真空斷路器的反力特性正好相反。為了使其與真空斷路器合閘時的反力特性相匹配,通常要通過凸輪和連桿的轉換。經過凸輪輪廓曲線合理設計和連桿適當配置,彈簧操動機構的出力完全能與真空斷路器的反力特性很好匹配。 永磁機構在合閘過程中,隨著動鐵心的運動、空氣間隙減小、吸力增大,動靜鐵心吸合時可產生很大的吸力,在合閘的最后階段,由于永磁鐵的吸力,使吸合力上升得更快。在分閘特性方面因動鐵心參與分閘運動,使分閘時運動系統的運動慣量明顯增大,對提高剛分速度很不利。此外,永磁鐵的吸力在分閘過程中也起著阻礙作用,也對提高速度不利。在此方面,永磁機構不如彈簧機構。
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