基于新型高速斥力机构的高压真空断路器研究

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1、学校代码：密级：公开硕士专业学位论文基于新型高速斥力机构的高压真空断路器研究作者姓名杨倩文工程领域电气工程指导教师董春副教授培养院系电气工程学院二零一五年六月硕士专业学位论文基于新型尚速力机构的尚压真空断路器研宄作者：杨倩文导师：董存北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校

2、用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者鮮：和办■签：卷签字曰期：年月曰签字曰期：女年月学校代码：密级：公开北京交通大学硕士专业学位论文基于新型高速斥力机构的高压真空断路器研究作者姓名：杨倩文学号：导师姓名：董春职称：副教授专业学位类别：工学学位级别：硕士北京交通大学年月致谢本论文的研宂和撰写工作是在我的导师董春老师的悉心指导下完成的。两年来，在课题设计、实验室工作、论文撰写等各个方面，导师给予了悉心指导和无私帮助。导师严谨的科研思路、实事求是的治学态度、渊博的学识、敬业的精神、对科研工作敏锐的洞察能力是我毕生学习的楷模

3、。在此，谨向董春老师致以崇高的敬意和深深的谢意！感谢实习公司大盛微电科技股份有限公司提供的实验平台和校外导师刘建新在实验中给予的帮助和支持！在软件仿真和硬件电路设计的过程中和论文的撰写期间，非常感谢王毅老师、文化宾老师、张明志师兄、万良金师兄以及邱贺同学和刘蕾同学等的热情帮助，也感谢他们在这两年来给予的生活关怀！在此表示衷心的感谢！深深地感谢我的父母和家人，是他们的关心、支持、理解伴随我走过多年的求学生涯！值此论文完成之际，向他们致以最崇高的敬意和最美好的志愿！最后，我要感谢参与我论文评审和答辩的各位老师，他们给了我一个审视几年来学习成果的机会，为我指点迷津，让

4、我能够明确今后的发展方向，他们对我的帮助是一笔无价的财富。再次感谢他们，祝他们一生幸福、安康！北京交通大学硕士专业学位论文摘要摘要随着电力系统规模的扩大和电网负荷的迅速增长，电力系统中短路电流水平逐年增大，巨大的短路电流己经严重威胁到电力系统安全运行，因此，快速切除故障电流对断路器的动作速度和可靠性方面提出了新的要求。近年来，一种利用涡流斥力原理制作的高速斥力机构，因其结构简单，能够在极短的时间内驱动负载快速动作，在快速开关领域成为业界关注和研究的热点。高速斥力机构虽然起动速度快，但是因其工作原理的限制，导致其出力持续时间短，随着行程的增大，输出功率明显降低。斥

5、力机构脉冲式的出力特性，与真空开关反力特性匹配较好，但与合闸负载特性匹配较差，利用其进行合闸操作，技术性和经济性都较差。传统的永磁机构，在合闸方面能与真空断路器的特性良好匹配，但是反应速度较慢，不满足于快速分闸要求。基于此本文提出了一种新型组合式操动机构，依靠斥力机构实现快速分闸，依靠永磁机构实现稳定合闸。本文首先给出了这种组合式操动机构的结构方案，并利用有限元电磁场仿真分析软件对新型组合式操动机构进行二维建模和仿真，在机构稳定合闸的基础上，对影响斥力分闸机构动态特性的三个重要参数即励磁线圈、外电路电压、电容容量进行研宄，并对斥力机构的设计进行优化。在仿真分析的

6、基础上，制作了基于这种永磁合闸保持、电磁斥力分闸机构的真空开关样机，设计了机构控制器的硬件电路和软件程序，并对样机进行试验测试，在电容容量电压，样机固有分闸时间为，全行程开断时间为验证了仿真模型的正确性。关键词：永磁机构；电磁斥力机构；有限元法；结构优化；分合闸时间北京交通大学硕士专业学位论文北京交通大学硕士专业学位论文：北京交通大学硕士专业学位论文目录目录摘要录弓髙压断路器的分类和结构高压断路器分类高压断路器的结构真空断路器的机械参数操动机构分类本课题国内外研宄现状论文主要研究内容新型快速斥力机构的结构原理和计算方法斥力机构的原理和计算斥力机构的结构和原理斥力

7、机构的计算方法永磁机构的结构原理和设计永磁材料介绍永磁机构的结构永磁机构的结构设计和参数选取组合式操动机构的原理和设计永磁机构和斥力机构特性分析新型组合式操动机构的设计本章小结基于有限元法的组合式操动机构的仿真和分析应用于电磁场力学的有限元法有限元法计算原理软件的基本介绍基于有限元法的新型组合操动机构仿真北京交通大学硕士专业学位论目录永磁合闸机构仿真分析斥力分闸机构仿真分析小结控制电路的设计控制电路的基本原理硬件电路的设计软件部分的设计本章小结试验样机的实验和分析试验样机的制作实验测试的原理和方法分合闸时间的测试方法分闸时间的测试结果和数据分析本章小结总结参考文

8、献作者简历独创性声明学位