永磁真空断路器的电磁干扰及电磁兼容.pdf

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1、2010年第1期煤矿机电·33·永磁真空断路器的电磁干扰及电磁兼容刘经纬，康润生(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454003)摘要：针对双稳态永磁真空断路器的结构进行了分析，论述其工作原理，对永磁真空断路器所受的电磁干扰提出相应的兼容措施。关键词：真空断路器；永磁操动机构；电磁干扰；电磁兼容中图分类号：TM561．2文献标识码：B文章编号：1001—0874(2010}01—0033—05ElectromagneticInterferenceandElectromagneticCompatibilityofPerma

2、nent-magnetVacuumCircuitBreakerLIUJing—wei，gANGRun-sheng(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454003，China)Abstract：AnMy跹sthestructureofbistablepermanentmagnetvacuumcircuitbreaker，discussesitsworkingprinciple，andproposesthecorr

3、espondingcompatiblemeasuresforthesufferedelectromagneticinterferenceofpermanent-magnetvacuumcircuitbreaker．Keywords：vacuumcircuitbreaker；permanentmagneticactuator；electromagneticinterference；electromagneticcompatibility真空断路器作为供电设备的主要部件之一，其性能和可靠性对供电质量起着决定性作用。永磁操动机构是新一

4、代真空断路器的操作系统，是由机械操动向电子操动转变的关键。目前永磁真空断路器主要是双稳态的结构，为达到产品高可靠、免维护、智能化的要求，针对其结构进行了分析，对其所受的电磁干扰，提出相应的兼容措施。1永磁断路器的机构及工作原理典型的双稳态永磁机构的结构原理简图如图1所示⋯。从图中看出，永磁机构共有七个主要零件组成，其中静铁芯为机构提供磁路通道，动铁芯是整个机构中最主要的运动部件，永久磁体为机构提供保持时所需要的吸力，驱动杆为操纵机构与断路器传动机构之间的纽带。当双稳态永磁机构处于合闸位置时旧引，永磁体产生的磁力线的分布如图2合闸

5、状态图中I所示。要使其分闸，只要在分闸线圈中通以直流电流，该电流产生的磁力线方向与永磁体在静铁芯下端的磁力线方向相反，见图2分闸过程图中的回线Ⅲ。图1永磁机构剖面示意图1一静铁芯；2一动铁芯；3、4一永久磁铁；5一合闸线圈；6一分闸线圈；7一驱动杆分闸线圈中的电流所产生的磁场使动铁芯所受的吸力减小，当此电流增大到一定值时，动铁芯所受的吸力之和小于动铁芯上的机械负载(如作用在动铁芯上的触头压力，其方向与永磁体的吸力相反)，这时动铁芯就将向上运动。一旦动铁芯向上运动，动铁芯下端与静铁芯下磁极之间就出现了空气间隙，下端的磁阻增大，上端

6、的磁阻减小。静铁芯下磁极对·34·煤矿机电2010年第1期动铁芯的吸力减小，上磁极对动铁芯的吸力增大。动铁芯下向上的合力增大，使动铁芯加速向上运动。这一过程一直持续到动铁芯上端与静铁芯的上磁极接触，直到完成分闸动作为止。这时，动铁芯重新被永磁体吸合，处于稳定状态，即使切断分闸线圈的电流，动铁芯也不会恢复到合闸状态。a)合闸状态b)分闸过程IIIIIIIc)分闸状态d)合闸过程图2双稳态永磁机构操作过程原理图l一永磁体磁场；Ⅱ一分闸励磁磁场；Ⅲ一合闸励磁磁场合闸过程和分闸过程正好相反：在合闸线圈中通电(见图2合闸过程)旧J，线圈电

7、流在上部间隙中产生反磁场，动铁芯上受到的总吸力减小，当吸力小于动铁芯的机械负荷时动铁芯向下运动，最后达到合闸位置，动铁芯重新为永磁体吸合。切断合闸线圈电流后，动铁芯仍然保持在合闸位置。2永磁真空断路器的电磁干扰(1)永磁真空断路器外部的电磁干扰1)电网中的电磁干扰。电网中连接着各种各样的电子、电气设备，他们之间存在着复杂的电磁转换过程，随着非线性负荷的大量应用，诸如开关电源、晶闸管整流器、电子整流器、异步电动机的变频调速装置及UPS电源等用电设备，在它们投入、退出和运行过程中都会出现各种有害的电磁现象。其他，如无功功率补偿器中大

8、电容的投切将会产生电流浪涌，供电和配电系统中的各种短路故障也会引起电流、电压浪涌。这些现象将会给永磁真空断路器的工作可靠性带来严重危害，甚至产生误动作。2)电磁脉冲(EMP)干扰。主要是指由雷电感应而产生的电磁脉冲。雷电放电时周围空间辐射出强电磁场MJ，它可以在