[发明专利]一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置

说明书

 

技术领域    

本发明涉及一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置，属于电力系统制造技术领域。

背景技术    

在电力系统断路器开关领域，传统的断路器的驱动装置由机械弹簧或机械扣锁构成，同时缠绕的绕组很多，这就增加断路器驱动装置的复杂性，由于弹簧装置使用寿命具有一定的年限，而机械扣锁装置需要一定的反应时限，这两者都很容易出现断路器的误动与不动，过多的绕组在通入大的驱动电流时发热，这就导致绕组容易被烧坏，这也增加断路器开关的风险。

使用传统的电磁断路器同样需要在静铁心上缠绕过多的绕组，由于温度的限制，不能充分运用于大电流的电路关断。

当前在电力系统中的一些变电站及馈线保护领域使用永磁机构来驱动断路器开关，但存在以下几个缺点：（1）结构有缺陷，永磁体分布在静铁心上，这在工艺上增加制造难度，需要在静铁心内部开槽嵌入永磁体；（2）永磁体与绕组的距离较近，当绕组温度过高时容易引起消磁现象；（3）永磁体产生的磁场是恒定的，磁通路径也是固定不变的，当磁通路径与通入电流的绕组磁通路径方向相反时，也容易出现严重的消磁现象，因为消磁过程伴随着绕组电流的通入而持续稳定地进行，这是很不利的后果。

发明内容    

本发明的目的是，为了解决电力系统变电站永磁机构来驱动断路器开关存在的问题，本发明提出一种永磁体可移动式反应速度灵敏的断路器驱动装置。

实现本发明的技术方案是，本发明一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置由分闸绕组、动铁心、永磁体、固定装置、合闸绕组、静铁心、驱动连杆组成。分闸绕组绕在静铁心的上部，合闸绕组绕在静铁心的下部；动铁心采用“I”形结构，永磁体与固定装置环绕嵌在动铁心上，其中固定装置嵌在动铁心中部，紧靠固定装置两端的两块永磁体分别同时嵌在动铁芯上；驱动连杆与动铁心连成一体。

所述固定装置采用铝加工制作而成，由两个半圆环通过螺母螺栓构成铝环，可将上、下两块紧靠固定装置的永磁体牢固嵌在动铁芯上的同时，也能够起到隔磁材料的作用。

本发明一种永磁体可移动式中低压断路器驱动装置的运行原理如下：

断路器处于分闸状态时，动铁心的上下两对永磁体通过静铁心与动铁心之间形成磁路。上方永磁体与上部静铁心之间的空气隙较短，上下方永磁体与两侧的静铁心之间的磁路的磁阻也很小，这样动铁心就可以牢牢地吸在静铁心上，也即动铁心稳稳地固定在分闸状态，不会因重力作用而使动铁心下滑。

断路器处于合闸过程时，静铁心下方的绕组通入合闸电流，当合闸电流逐渐增大时，上方永磁体与静铁心上部的空气隙距离开始拉大，磁路的磁阻就变大了；下方永磁体与下部静铁心的空气隙逐渐缩短，磁路的磁阻随之减小，而合闸电流磁场只须抵消动铁心上永磁体产生的部分磁场作用，此时，在合闸电流产生的磁场与动铁心下方的永磁体共同作用下，受到一个向下的“拉力”，动铁心克服摩擦力迅速下移，以达到合闸的目的。

断路器处于合闸状态时，动铁心的上下两对永磁体通过静铁心与动铁心之间形成磁路。下方永磁体与下部静铁心之间的空气隙较短，上下方永磁体与两侧的静铁心之间的磁路的磁阻也很小，这样动铁心就可以牢牢地吸在静铁心上，使动铁心处于合闸状态，上方永磁体与静铁心上部的空气隙距离很大，不易形成磁路，这时，不会因上方的永磁体的作用而向上移动。

断路器处于分闸过程时，静铁心上方的绕组通入分闸电流，当分闸电流逐渐增大时，下方永磁体与静铁心下部的空气隙逐渐增大，磁路的磁阻随之增大，上方永磁体与上部静铁心的空气隙逐渐缩短，磁路的磁阻进而减小，此时的分闸电流抵消动铁心上永磁体产生的部分磁场作用，在分闸电流产生的磁场在与动铁心上方的永磁体共同作用下，受到一个向上的“拉力”，克服摩擦力和重力后动铁心迅速上移，以达到分闸的目的。

永磁体位于动铁心上，在分闸和合闸两种极限稳定状态下，都可以保持动铁心的稳定，且在过渡过程中起到增大分闸或合闸的磁场作用。

本发明的整个驱动装置结构简单，由于断路器采用永磁体可移动式，永磁体的位置是可以上下变化，也即相对通入电流绕组的距离是变化的，这也有利于减少永磁体受绕组温度影响。动铁心的硅钢冲压构造增大磁导率的作用，使磁场的形成时间快速缩短，增大反应速度。本发明将永磁体嵌入在动铁心，永磁体形成的磁路是随着位置的变化不断改变的，这可以使分合闸过程的磁场增强，这不仅减少外部分合闸电流的通入量，且还可以降低绕组高温烧坏概率。