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      永磁機構的高壓真空斷路器機械特性受溫度影響的研究發布時間:2017-08-15 16:20:44?|?來源:浙江誠高高壓電氣有限公司

      對永磁體、永磁機構和永磁機構真空斷路器分別進行了高溫試驗和低溫試驗,通過試驗驗證了溫度對永磁體的磁通量、永磁機構的靜態吸合力和永磁機構真空斷路器的機械特性參數的影響規律。結果表明:永磁體的磁通量和永磁機構的靜態吸合力與溫度為負相關;同時,永磁機構真空斷路器的平均分閘速度、平均合閘速度、分閘線圈電流值和合閘線圈電流值與溫度均為負相關。


        引言


        近年來,用于真空斷路器的永磁保持、電子控制的永磁操動機構備受關注。與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、鎖扣裝置,具有較高的可靠性。到了20 世紀90 年代,隨著斷路器及其機構制造水平的提高,永磁機構的操作穩定性越來越受到人們的極大關注,操動機構的操動精度問題一直是研究者們關注的焦點。


        提高永磁操動機構的操動精度,重要的是解決機構運動的離散性,即克服合閘時間和分閘時間的離散性。分合閘時間的離散性主要由電氣和機械兩方面的因素造成的。電氣部分的分合閘時間的離散性主要由控制電壓變化造成的;機械部分的分合閘時間的離散性主要由傳動環節的能量損耗的分散性、觸頭表面燒損引起的觸頭間距離的變化和溫度變化引起永磁體矯頑力變化所引起的。機構運動的分散性受前述諸多因素的影響,其中環境溫度和控制電壓是影響操作時間分散性的兩個最主要的因素。


        目前許多學者對永磁機構進行了研究工作,這些工作大多針對如何提高永磁機構的運動穩定性進行研究,但對于環境溫度對永磁機構運動離散性的影響基本沒有研究。


        筆者對永磁體、永磁機構和完整的永磁機構真空斷路器進行了一系列的高溫試驗和低溫試驗,揭示了環境溫度對永磁體的磁通量、永磁機構的靜態吸合力和永磁機構真空斷路器的機械特性參數的影響規律。真空技術網(http://www.chvacuum.com/)認為筆者的研究內容對于如何進一步提高永磁操動機構的操動精度具有重要的指導意義。


        1、試驗樣品和方法


        文中, 高溫試驗和低溫試驗的試驗對象為:尺寸和材料完全相同的釹鐵硼NbFeB 永磁體3 塊(a、b、c)、2 臺型號一樣的永磁機構(1、2 號)和1 臺完整的12 kV 永磁機構真空斷路器。試驗依據GB1984-2003 中的6.101.3.4 高溫試驗和6.101.3.3 低溫試驗的試驗大綱分別對試驗對象進行高溫試驗和低溫試驗;高溫試驗和低溫試驗的初始溫度均為常溫25 ℃。高溫試驗過程中的溫度依次為30 ℃和60 ℃;低溫試驗過程中的溫度依次為-40、-30、-20、-10、0、10 ℃。試驗過程中保持溫度箱內的溫度穩定,斷路器高度上的最大溫度偏差應不超過5 K。


        試驗開始前1 號永磁機構處于分閘狀態,2 號永磁機構處于合閘狀態,斷路器處于合閘狀態。試驗過程中3 塊永磁體、2 臺永磁機構和1 臺永磁機構真空斷路器均放入溫度箱內,驅動器和放電電容放在外部環境中。由于在高低溫試驗中試驗對象的熱時間常數為


      永磁機構真空斷路器的機械特性受溫度影響的研究


        式(1)中:C 為比熱;m 為質量;α 為散熱系數;F為散熱表面積。


        由式(1)估算出試品中斷路器的熱時間常數最長,約為0.5 h;而一般認為經過4τ 時間后,溫度試驗就達到了熱穩定狀態。文中的試驗樣品在進行溫度試驗時,穩定時間均大于12 h,因此文中的試驗樣品在試驗過程中已完全達到了熱穩定狀態。試驗過程中,永磁體的磁通量用CTY-2 數字磁通儀進行測量;永磁機構的靜態吸合力用測力儀測量;永磁機構真空斷路器的機械特性由機械特性測試儀進行測量。為減少測量誤差,在某一溫度下測量永磁機構的靜態吸合力和真空斷路器的機械特性時均測量5 次,然后取其平均值作為此溫度下的特性值。


        3、結論


        綜合高溫試驗和低溫試驗的試驗數據,可得出以下結論:


        1)永磁體的磁通量隨著溫度的升高而逐漸降低,但磁通量的數值變化微??;


        2)溫度對永磁機構靜態吸合力影響顯著,靜態吸合力隨著溫度的升高而降低;


        3)高溫試驗中,永磁機構斷路器的平均分合閘速度和平均分合閘電流隨著溫度的升高均下降,但數值變化較小,即高溫對斷路器的分閘特性和合閘特性影響不大。


        4)低溫試驗中,永磁機構斷路器的平均分合閘速度和平均分合閘電流隨著溫度的降低均增長,變化明顯,即低溫對斷路器的分閘特性和合閘特性影響較大。


        綜上所述,對于普通的斷路器,由于對其分合閘時間要求較低,當環境溫度變化時,其分合閘特性參數只要在技術指標的范圍內,仍能保證斷路器能正常的操作;對于對分合閘特性要求極高的相控操作的永磁真空斷路器,環境溫度的變化特別是低溫條件會對斷路器的機械特性造成不可忽視的影響, 應引起足夠的重視并采取相應的補償措施,以保證永磁真空斷路器的運動穩定性。


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