浅析高压开关新型操动机构的设计

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1、浅析高压开关新型操动机构的设计（河南平高电气股份有限公司河南平顶山467000）摘要：现阶段国内使用的高压隔离开关大多都是加速或减速开关，不仅零件较多，成木较高，并H发牛故障的概率较大。因此，为了提升隔离开关的安全性、可控性以及实用性，经过相关学者多年的探索和研究，设计出一种高压开关新型操动机构。木文主要对高压开关新型操动机构的设计原理、设计要求，以及定、转子结构的相关参数进行分析研究，希望能够为高压开关新型操动机构的设计、研究以及生产应用提供有价值的信息。关键词：高压开关；新型操动机构；设计刖S在科学技术不断发展的今天，

2、各种新型的仪器设备被广泛的使用于各行各业。电机机构作为开关设备的主要组成部分，电机机构质量和相关性能的好坏直接关系到开关设备的使用期限和性能。现阶段传统的高压开关在使用过程中，存在很多电机构问题，例如，传动机构灵动性不足、输出力矩较小、合闸不到位以及自动化程度较低等，不能够更好的适应电力企业的运行要求。下面对高压开关新型操动机构的设计进行分析研究。1.高压开关新型操动机构的设计木文主要针对三柱式隔离开关的操动机机构的设计进行分析研究，如下图所示，图1为新型高压开关电机机构的原理图，图2为新型高压开关的总体图。这种新型的机构

3、是利用电了器原件肓接控制驱动隔离器的操作杆，当控制单元发出分合闸信号时，得到信号的电动机构就会实现分合闸操作。隔离开关的触头运动到分闸或者合闸位置时，相关信号就会传输到检测器上，控制系统就会发出停止信号，电动机机构发生停电停转，机构就完成了分闸、合闸操作。图2电机总体结构图现阶段，使用的隔离开关的转速为4-10r/min,输出的力矩为1000N?m,目前，国内研究较多就是低转速的电动机50-90r/min,由于转速较低导致无法满足企业的使用要求。本文设计的高压开关新型操动机构是建立在永磁无刷直流电机的背景下，从而提出了低转

4、速大力矩的电动机构。目前，国内使用的高压隔离开关工作时间较短，从电动机机构起始到停止只运转几秒钟，导致不能够把起动机的性能发挥到最大。因此，为了满足电力企业的运行要求，本文提供了电机的主要参数，例如，电磁负荷、总导体数以及长细避等参数的选取方法，从而使电动机的主要性能发挥到最大。1.1新型操动机结构的设计1.1.1新型操动机结构定子的设计永磁无刷电机主要分为两相和三相导通两种工作方式，两相导通工作方式在运行过程中，其中只有一相绕组没有电流；三相导通工作方式在运行过程中，其中只有一相是接通电流的，另外两相接通的电流只有规定的

5、一半；此外，绕组中通有的是正弦电流。通过这样改变绕组电流的形式，能够使绕组电流的电磁力矩达到最大。当同一电极下绕组电流方向相同吋，此时电机的输出力矩最人。但是随着电机转子的运转，当同一电极下有两股相同绕组电流吋，电磁力矩就会相互抵消,电磁力矩就会逐渐减小。因此，为了避免电磁力矩减小，导致电动机性能降低的情况岀现，采用相应的措施使部分绕组转换方向，使每一个电极下绕组方向尽可能保持一致。其中电磁绕组分为几个换相单元，如果在运行过程中，一个绕组会经过另外一个绕组，然后再转到下一个绕组，这时可以通过改变电路绕组的方向从而产生方向电

6、流，使电动机机构在稳定状态下输出。1.1.2新型操动机结构转子的设计转子励磁一般使用永磁体励磁，而不使用电励磁的主要原因有两个方面，（1）永磁体在运转过程中可以产生较大的磁通密度；（2）使用永磁体励磁结构，当没有励磁电流时，不仅可以减少无励磁损耗，还可以减少做无用功的情况出现，使转子的结构的维护保养更加简单有效。永磁体励磁结构转了主要分为瓦性永磁体径向转了、矩形永磁体切向转子、环形永磁体径向转子以及矩形永磁体混合式磁化转子。（1）瓦性永磁体径向转子具有漏磁现象较少、极弧系数容易控制、电枢反应电感小以及机械性能较强等特点；（

7、2）矩形永磁体切向转子具有漏磁现象较多、设计成本高以及机械特性较软，但是产生的磁通化较大；（3）环形永磁体径向转子和瓦性永磁体径向转子特点基本相同，不同的是极间有一些永磁体使用没有具体作用，但是精确度较高，且加工使用较为方便；（4）矩形永磁体混合式磁化转子具有径向磁化和切向磁化共同的特点，不仅机构复杂，而且生产成本较高。本文讲授的新型操动机结构转子设计为瓦性永磁体径向转子。1.2新型操动机结构主要参数的选取1.2.1电磁负荷参数的选取对于两个相同功率的操动机，功率密度越高，输出功率的速度越快，电动机的体积越小。因此，我们可

8、以通过提升电负荷、磁负荷以及提高极数等方法，达到提升电磁密度，减小电动机体积的目的。但是，同吋要考虑随着电负荷的增加，电机的铜材料消耗就会增加；磁负荷的增加，电机的铁材料消耗就会增加，从而影响电动机的工作效率。因此，为了减小电机体积，电负荷可以选取2500-4000A/cm,并且可以使用高剩磁稀土永磁体