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12kV真空断路器永磁机构的改进研究

作　者: 鞠海林
导　师: 徐建源
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 真空断路器永磁操动机构材料
分类号: TM561.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

智能电网现已成为我国乃至世界电力系统发展改革的必然方向,与此同时智能化的配电网又是其重点研究的对象。配永磁机构的真空断路器是集多种优点于一身的开关设备,其中的永磁操动机构能够快速动作,分散性更小,可靠性高。且永磁操动机构也是决定真空断路器动态性能的关键部件,本文以12kV真空断路器的研究为基础,重点研究其永磁操动机构,并设计、制造了采用硅钢片材料的单稳态永磁操动机构,其耗能更小、可控性强,更符合未来断路器机构的发展需要。本文的主要目的是设计并制造一台满足真空断路器的技术要求的耗能低的永磁操动机构。所做具体工作如下:首先对12kV户内真空断路器的质量和反力特性向操动机构侧进行归算,为操动机构的动态特性分析提供了基础和依据。然后从理论上分析了永磁机构在材料使用上的特点,并对机构所使用的材料对永磁机构的性能影响进行了分析;其次,通过对本课题组所设计的采用低碳钢材料的圆形永磁机构的仿真分析,其仿真结果符合真空断路器对于永磁机构的特性要求,并对机构操作过程中的磁场分布进行分析。然后设计出采用硅钢片结构的方形永磁机构模型。为对比两种材料对永磁机构的影响,两者的激励电源与主要设计参数完全一致。硅钢片材料的方形永磁机构的仿真结果完全符合真空断路器的机械性能要求。且其分合闸峰值电流均小于圆形操动机构的仿真值。最后,确定具体加工工艺,制作了两种不同材料的单稳态永磁机构,将其安装在本实验室的12kV户内真空断路器的实验平台上,利用位移传感器与电流互感器分别测出断路器的动触头侧的行程与时间的关系图像与永磁操动机构中励磁线圈中的电流与时间的关系图像。并对其结果进行分析,在两者都完全满足真空断路器分合闸特性的要求前提下,方形永磁机构仅需1/3圆形机构的分合闸激磁电流,得出了在永磁机构的应用中,硅钢片优于低碳钢的材料实验依据。证实了材料对永磁机构特性影响的分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 高压真空断路器的研究现状及前景  11-12
  1.3 永磁操动机构的特点及其发展现状  12-14
    1.3.1 永磁操动机构的特点  12
    1.3.2 永磁操动机构的发展现状  12-14
  1.4 本课题的研究目的及工作内容  14-15
第二章永磁机构的原理与负载特性计算  15-26
  2.1 永磁操动机构的结构与工作原理  15-16
  2.2 单稳态永磁机构的负载特性分析与计算  16-26
    2.2.1 12kV 真空断路器灭弧室参数  16-18
    2.2.2 操动机构侧的质量归算  18-23
    2.2.3 操动机构侧的反力特性归算  23-26
第三章单稳态永磁机构的仿真分析  26-37
  3.1 材料对永磁机构的性能的影响分析  27-29
    3.1.1 材料性能  27-28
    3.1.2 涡流分析  28-29
  3.2 单稳态永磁机构的仿真分析  29-37
    3.2.1 永磁机构的三维仿真  29-30
    3.2.2 低碳钢材料的圆形永磁机构的机构参数与仿真结果  30-33
    3.2.3 硅钢片材料的永磁机构的机构参数与仿真结果  33-35
    3.2.4 方形永磁机构改进设计仿真比较  35-37
第四章样机的试制、实验及控制系统的研究  37-51
  4.1 单稳态永磁机构样机模型与实验  37-51
    4.1.1 永磁机构的实验平台  37-40
    4.1.2 硅钢片材料的方形单稳态永磁机构的整体结构设计及主要零件  40-44
    4.1.3 真空断路器的行程调节  44-45
    4.1.4 永磁机构的运动特性实验测试  45-51
第五章结论  51-52
参考文献  52-54
在学研究成果  54-55
致谢  55

12kV真空断路器永磁机构的改进研究

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