电磁斥力机构中驱动电容参数对触头初始电气间隙的影响.pdf

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1、Vo1．32No．22012．2船电技术I控制技术电磁斥力机构中驱动电容参数对触头初始电气间隙的影响江壮贤庄劲武王晨武瑾刘路辉(海军工程大学电气工程学院，武汉430033)摘要：混合型限流断路器采用电磁斥力机构作为机械触头的高速驱动机构，为了进一步提高混合型限流断路器分断的可靠性，本文采用理论分析结合有限元仿真的方法，分析了电磁斥力机构驱动电容参数对电磁斥力的影响。研究表明在电磁斥力机构脉冲驱动电容储能相等的情况下，小容量高充电电压的驱动电容能够使机械触头在运动初期形成更大的开距，提高断路器关断时过电压的承受能力。样机试验结果证明研

2、究结论的正确性。关键词：高速机械触头电磁斥力机构有限元仿真混合型限流断路器中图文类号：TM561文献标识码：A文章编号：l003．4862(2012)02．0001．04EffectoftheDrivingCapacitorofElectro--MagneticRepulsionMechanismontheInitialGapofContactJiangZhuangxian，ZhuangJinwu，WangChen，WuJing，LiuLuhui(NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，Ch

3、ina)Abstract：Electro—magneticrepulsionmechanismisusedtodrivethemechanicalcontactinahybridcurrentlimitingbreaker．Aimedtoimprovethereliabilityofthehybridbreakeropening,efectofdiferentparametersofthedrivingcapacitorisanalyzedthroughtheoreticalanalysisandfiniteelementssimu

4、lation．Pinvestig’ationindicatesthatacapacitorwithlowcapacitanceandhighpre—chargedvoltagemakealongerdistancethanacapacitorwithhighcapacitanceandlowpre—chargedvoltage，thusimprovesthewithstandingvoltagewhencuttingofthecircuit．Experimentalresultofaprototypedemonstratesthet

5、heoreticalandsimulationanalysis．Keywords：h／ghspeedcontact；electro—magneticrepulsionmechanism；finiteelementsimulation；hybridcurrentlimitingbreake，0引言分断高上升率短路电流，必须反应迅速、动作可靠，从而能够在短路故障发生初期切断故障电路。由高速机械触头机构与功率半导体并联组成一般来说，功率半导体器件的动作速度极快，因的混合型限流断路器具有通流容量大、关断速度而机械触头机构的反应速度成为制约混

6、合型限流快、限流能力强等优点，是新型限流断路器发展断路器性能的瓶颈。同时由于混合型限流断路器的一个主要方向【¨。混合型限流断路器为了限制、在切断短路电流时触头两端会出现大于系统电压的瞬时过压，因此要求机械触头在该时刻必须形收稿日期：2011-07．05成足够大的触头间隙，以承受关断过电压的冲击，基金项目：国家自然科学基金(50877078)：湖北省杰保证电路可靠关断。出青年基金(ABB2007001)基于电磁感应涡流原理的电磁斥力机构具有作者简介：江壮贤(1983．)，男，博士研究生，专业方机械延迟时间短，初始运动速度快的优点[20

7、】，特向：电力系统安全运行。别适合用于驱动机械触头高速分闸，己被广泛应船电技术I控制技术Vo1．32No．22012．2用于混合式直流限流断路器L4】、真空直流断路器脉冲磁场的作用形成感应涡流，且方向与斥力线]、新型超导限流器【6】等电力系统限流保护设备圈中的电流方向相反，因而感应涡流所产生的磁的高速触头驱动机构中。场与线圈产生的磁场方向相反，从而在斥力线圈目前国内外学者针对电磁斥力机构的机械、与斥力盘问产生巨大的电磁斥力，推动运动部件电气参数对电磁斥力的影响以及如何提高电磁斥高速运动。力机构效率进行大量研究。D．R．Sadedin

8、[运用电路理论和传输线理论推导出使电磁斥力机构效率最大化的运动部件特征质量的计算方程，并通仿真分析指出实际工程上可实现的斥力机构能达到的最大效率约为30％。华中科技大学王子建等人】采用仿真方法对应用于真空触头驱动系统的电磁斥力机构进行