可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，解決了大行程永磁操作機(jī)構(gòu)分、合閘始動(dòng)電流過大及剛分速度不滿足要求的問題。分閘時(shí)，僅使用合閘側(cè)線圈的一部分（與分閘側(cè)線圈串聯(lián)）作為分閘解鎖線圈，其磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)用來抵消永磁體在動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)；合閘時(shí)，僅使用分閘側(cè)線圈的一部分（與合閘側(cè)線圈串聯(lián)）作為合閘解鎖線圈，其磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)用來抵消永磁體在動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)。使大行程永磁操作機(jī)構(gòu)分、合閘始動(dòng)電流減小，并使剛分速度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【專利說明】
可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及一種克服了大行程永磁操作機(jī)構(gòu)分、合閘始動(dòng)電流過大及剛分速度不滿足要求的永磁操作機(jī)構(gòu)的主驅(qū)動(dòng)回路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常在設(shè)計(jì)永磁操作機(jī)構(gòu)時(shí)，一般認(rèn)為:當(dāng)動(dòng)鐵心在分閘位置時(shí)，如果要求合閘，則在合閘線圈中通以適當(dāng)大小和方向的電流，該電流在分閘位置側(cè)的動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可與由永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消，該電流在動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)則產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)動(dòng)鐵心向合閘位置移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力；當(dāng)動(dòng)鐵心在合閘位置時(shí)，如果要求分閘，則在分閘線圈中通以適當(dāng)大小和方向的電流，該電流在合閘位置側(cè)的動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可與由永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消，該電流在動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)則產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)動(dòng)鐵心向分閘位置移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。但是，當(dāng)機(jī)構(gòu)行程較長(zhǎng)，分析表明，采用通常的雙線圈雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，無論是合閘還是分閘，單靠一側(cè)激磁線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)要驅(qū)動(dòng)動(dòng)鐵心動(dòng)作，所需要的磁動(dòng)勢(shì)是很大的，超出了設(shè)計(jì)上的接受范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，解決了大行程永磁操作機(jī)構(gòu)分、合閘始動(dòng)電流過大及剛分速度不滿足要求的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的:設(shè)想將分閘線圈和合閘線圈配合使用(串聯(lián)):當(dāng)動(dòng)鐵心在合閘位置，如要分閘，由合閘線圈產(chǎn)生抵消永磁體在合閘側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁動(dòng)勢(shì)，而由分閘線圈磁動(dòng)勢(shì)和永磁體在動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙中共同激勵(lì)磁場(chǎng)產(chǎn)生使動(dòng)鐵心進(jìn)行分閘動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力；當(dāng)動(dòng)鐵心在分閘位置，如要合閘，由分閘線圈產(chǎn)生抵消永磁體在分閘側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁動(dòng)勢(shì)，而由合閘線圈磁動(dòng)勢(shì)和永磁體在動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中共同激勵(lì)磁場(chǎng)產(chǎn)生使動(dòng)鐵心進(jìn)行合閘動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力。分析計(jì)算表明，分閘時(shí)，在動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙較小時(shí)，隨著分閘激磁電流的逐漸增大，動(dòng)鐵心受力的方向呈現(xiàn)“合閘方向一分閘方向一合閘方向”的變化趨勢(shì)，原因是隨著分閘激磁電流的逐漸增大，在動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙中，合閘線圈的磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)后逐漸過剩，而且由于動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間的氣隙較小，該過剩磁場(chǎng)較強(qiáng)，動(dòng)鐵心受到的由該過剩磁場(chǎng)產(chǎn)生的合閘方向的力在分閘激磁電流達(dá)到一定值后將超過分閘線圈磁動(dòng)勢(shì)和永磁體在動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙(這時(shí)動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙較大)中共同產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)動(dòng)鐵心的分閘方向的力的大小，使動(dòng)鐵心總的受力方向?yàn)楹祥l方向；合閘時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類似現(xiàn)象，即在動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間的氣隙較小時(shí)，隨著合閘激磁電流的逐漸增大，動(dòng)鐵心受力方向呈現(xiàn)“分閘方向一合閘方向一分閘方向”的變化趨勢(shì)?？梢?，直接將分閘線圈和合閘線圈串聯(lián)作為分閘激磁線圈或合閘激磁線圈使用是不理想的。
[0005]提出了一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法:分閘時(shí)，僅使用合閘側(cè)線圈的一部分(與分閘側(cè)線圈串聯(lián))作為分閘解鎖線圈，其磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)用來抵消永磁體在動(dòng)鐵心與合閘側(cè)端蓋之間氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng);合閘時(shí)，僅使用分閘側(cè)線圈的一部分(與合閘側(cè)線圈串聯(lián))作為合閘解鎖線圈，其磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)用來抵消永磁體在動(dòng)鐵心與分閘側(cè)端蓋之間氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)。需要注意的是，解鎖線圈與主驅(qū)動(dòng)線圈的匝數(shù)比要經(jīng)過計(jì)算分析確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)值。經(jīng)過多次計(jì)算比較，認(rèn)為解鎖線圈與主驅(qū)動(dòng)線圈的匝數(shù)比可以將1/3作為參考?；诖朔椒ㄔO(shè)計(jì)的配用于真空斷路器的永磁操作機(jī)構(gòu)不僅解決了前述分合閘時(shí)隨著激磁電流增大動(dòng)鐵芯受力方向出現(xiàn)反復(fù)的問題，所需分、合閘始動(dòng)電流也大大減小，其他性能也很好滿足了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0006]—種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，包括直流電源、合閘主驅(qū)動(dòng)線圈、分閘主驅(qū)動(dòng)線圈、合閘側(cè)分閘解鎖線圈、分閘側(cè)合閘解鎖線圈、第一合閘絕緣柵雙極晶體管、第二合閘絕緣柵雙極晶體管、第一分閘絕緣柵雙極晶體管和第二分閘絕緣柵雙極晶體管，第一合閘絕緣柵雙極晶體管的集電極和第一分閘絕緣柵雙極晶體管的集電極均與直流電源的正極連接在一起，第二分閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極和第二合閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極均與直流電源的負(fù)極連接在一起，第一合閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極與第二分閘絕緣柵雙極晶體管的集電極連接在一起，第一分閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極與分閘主驅(qū)動(dòng)線圈的星號(hào)端連接在一起，第二合閘絕緣柵雙極晶體管的集電極與合閘主驅(qū)動(dòng)線圈的星號(hào)端連接在一起，分閘主驅(qū)動(dòng)線圈的另一端、合閘主驅(qū)動(dòng)線圈的另一端和合閘側(cè)分閘解鎖線圈的星號(hào)端連接在一起，合閘側(cè)分閘解鎖線圈的另一端與分閘側(cè)合閘解鎖線圈的星號(hào)端連接在一起，分閘側(cè)合閘解鎖線圈的另一端與第一合閘絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接在一起，合閘主驅(qū)動(dòng)線圈的星號(hào)端、合閘側(cè)分閘解鎖線圈的星號(hào)端、分閘主驅(qū)動(dòng)線圈的星號(hào)端和分閘側(cè)合閘解鎖線圈的星號(hào)端為同極性端。
[0007]在直流電源的兩端并聯(lián)有儲(chǔ)能電容器;合閘主驅(qū)動(dòng)線圈的匝數(shù)與合閘側(cè)分閘解鎖線圈的匝數(shù)的比為3:1，分閘主驅(qū)動(dòng)線圈的匝數(shù)與分閘側(cè)合閘解鎖線圈的匝數(shù)的比為3:1。
[0008]本發(fā)明可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)，使大行程永磁操作機(jī)構(gòu)分、合閘始動(dòng)電流減小，并使剛分速度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，包括直流電源、合閘主驅(qū)動(dòng)線圈
1、分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3、合閘側(cè)分閘解鎖線圈2、分閘側(cè)合閘解鎖線圈4、第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK1、第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK2、第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK1和第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2，第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK1的集電極和第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK1的集電極均與直流電源的正極連接在一起，第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2的發(fā)射極和第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK2的發(fā)射極均與直流電源的負(fù)極連接在一起，第一合閘絕緣柵雙極晶體管HKi的發(fā)射極與第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2的集電極連接在一起，第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK1的發(fā)射極與分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3的星號(hào)端連接在一起，第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK2的集電極與合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I的星號(hào)端連接在一起，分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3的另一端、合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I的另一端和合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的星號(hào)端連接在一起，合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的另一端與分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的星號(hào)端連接在一起，分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的另一端與第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK1的發(fā)射極連接在一起，合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I的星號(hào)端、合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的星號(hào)端、分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3的星號(hào)端和分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的星號(hào)端為同極性端。
[0011]在直流電源的兩端并聯(lián)有儲(chǔ)能電容器C;合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I的匝數(shù)與合閘側(cè)分閘解鎖線圈2的匝數(shù)的比為3:1，分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3的匝數(shù)與分閘側(cè)合閘解鎖線圈4的匝數(shù)的比為3:1。
[0012]本發(fā)明應(yīng)用于傳統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)中，在雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)的外殼8中設(shè)置有永磁體5，在永磁體5中設(shè)置有動(dòng)鐵芯10，在動(dòng)鐵芯10的下端連接有下驅(qū)動(dòng)軸9，下驅(qū)動(dòng)軸9是從合閘側(cè)端蓋7上穿過的，在動(dòng)鐵芯10的上端連接有上驅(qū)動(dòng)軸，上驅(qū)動(dòng)軸是從分閘側(cè)端蓋6上穿過的，在永磁體5的下端設(shè)置有合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I和合閘側(cè)分閘解鎖線圈2，在永磁體5的上端設(shè)置有分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3和分閘側(cè)合閘解鎖線圈4。
[0013]當(dāng)動(dòng)鐵芯10在合閘位置，如果要執(zhí)行分閘操作，控制電路同步發(fā)送導(dǎo)通觸發(fā)脈沖給第一分閘絕緣柵雙極晶體管FKjP第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由關(guān)斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，形成從儲(chǔ)能電容器C “+”極—第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK1集電極—第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK1發(fā)射極—分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3*端—分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3另一端—合閘側(cè)分閘解鎖線圈2*端—合閘側(cè)分閘解鎖線圈2另一端—分閘側(cè)合閘解鎖線圈4*端—分閘側(cè)合閘解鎖線圈4另一端—第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2集電極—第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2發(fā)射極—儲(chǔ)能電容器C“_”極的電流導(dǎo)通回路。分閘主驅(qū)動(dòng)線圈3、分閘側(cè)合閘解鎖線圈4、永磁體5在動(dòng)鐵芯1與分閘側(cè)端蓋6之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是相同的，共同產(chǎn)生對(duì)動(dòng)鐵芯10的分閘驅(qū)動(dòng)力;合閘側(cè)分閘解鎖線圈2與永磁體5在動(dòng)鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，快速解開動(dòng)鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間的吸合，從而使分閘動(dòng)作快速執(zhí)行，同時(shí)有效減小分閘始動(dòng)電流并增大剛分速度。驅(qū)動(dòng)軸9在分閘到位前會(huì)適時(shí)觸動(dòng)分閘行程開關(guān)，控制電路同步發(fā)送關(guān)斷觸發(fā)脈沖給第一分閘絕緣柵雙極晶體管FKjP第二分閘絕緣柵雙極晶體管FK2的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，動(dòng)鐵芯10在分閘位置由永磁體5在動(dòng)鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸合力保持。當(dāng)動(dòng)鐵芯10在分閘位置，如果要執(zhí)行合閘操作，控制電路同步發(fā)送導(dǎo)通觸發(fā)脈沖給第一合閘絕緣柵雙極晶體管HKdP第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK2的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由關(guān)斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，形成從儲(chǔ)能電容器C“+”極—第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK1集電極—第一合閘絕緣柵雙極晶體管HK1發(fā)射極—分閘側(cè)合閘解鎖線圈4另一端—分閘側(cè)合閘解鎖線圈4*端—合閘側(cè)分閘解鎖線圈2另一端—合閘側(cè)分閘解鎖線圈2*端—合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I另一端—合閘主驅(qū)動(dòng)線圈I*端—第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK2的集電極—第二合閘絕緣柵雙極晶體管HK2的發(fā)射極—儲(chǔ)能電容器C“_”極的電流導(dǎo)通回路。合閘主驅(qū)動(dòng)線圈1、合閘側(cè)分閘解鎖線圈2、永磁體5在動(dòng)鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是相同的，共同產(chǎn)生對(duì)動(dòng)鐵芯10的合閘驅(qū)動(dòng)力；分閘側(cè)合閘解鎖線圈4與永磁體5在動(dòng)鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間的氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，快速解開動(dòng)鐵芯10與分閘側(cè)端蓋6之間的吸合，從而使合閘動(dòng)作快速執(zhí)行，同時(shí)有效減小合閘始動(dòng)電流。驅(qū)動(dòng)軸9在合閘到位前會(huì)適時(shí)觸動(dòng)合閘行程開關(guān)，控制電路同步發(fā)送關(guān)斷觸發(fā)脈沖給第一合閘絕緣柵雙極晶體管HKjP第二合閘絕緣柵雙極晶體管(HK2)的柵極，其集電極與發(fā)射極之間由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，動(dòng)鐵芯10在合閘位置由永磁體5在動(dòng)鐵芯10與合閘側(cè)端蓋7之間氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸合力保持。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，包括直流電源、合閘主驅(qū)動(dòng)線圈(I)、分閘主驅(qū)動(dòng)線圈(3)、合閘側(cè)分閘解鎖線圈(2)、分閘側(cè)合閘解鎖線圈(4)、第一合閘絕緣柵雙極晶體管(HKi)、第二合閘絕緣柵雙極晶體管(HK2)、第一分閘絕緣柵雙極晶體管(FK1)和第二分閘絕緣柵雙極晶體管(FK2)，其特征在于，第一合閘絕緣柵雙極晶體管(HK1)的集電極和第一分閘絕緣柵雙極晶體管(FK1)的集電極均與直流電源的正極連接在一起，第二分閘絕緣柵雙極晶體管(FK2)的發(fā)射極和第二合閘絕緣柵雙極晶體管(HK2)的發(fā)射極均與直流電源的負(fù)極連接在一起，第一合閘絕緣柵雙極晶體管(HKi)的發(fā)射極與第二分閘絕緣柵雙極晶體管(FK2)的集電極連接在一起，第一分閘絕緣柵雙極晶體管FK1的發(fā)射極與分閘主驅(qū)動(dòng)線圈(3)的星號(hào)端連接在一起，第二合閘絕緣柵雙極晶體管(HK2)的集電極與合閘主驅(qū)動(dòng)線圈(I)的星號(hào)端連接在一起，分閘主驅(qū)動(dòng)線圈(3)的另一端、合閘主驅(qū)動(dòng)線圈(I)的另一端和合閘側(cè)分閘解鎖線圈(2)的星號(hào)端連接在一起，合閘側(cè)分閘解鎖線圈(2)的另一端與分閘側(cè)合閘解鎖線圈(4)的星號(hào)端連接在一起，分閘側(cè)合閘解鎖線圈(4)的另一端與第一合閘絕緣柵雙極晶體管(HK1)的發(fā)射極連接在一起，合閘主驅(qū)動(dòng)線圈(I)的星號(hào)端、合閘側(cè)分閘解鎖線圈(2)的星號(hào)端、分閘主驅(qū)動(dòng)線圈(3)的星號(hào)端和分閘側(cè)合閘解鎖線圈(4)的星號(hào)端為同極性端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可快速解鎖的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)主驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，在直流電源的兩端并聯(lián)有儲(chǔ)能電容器(C);合閘主驅(qū)動(dòng)線圈(I)的匝數(shù)與合閘側(cè)分閘解鎖線圈(2)的匝數(shù)的比為3:1，分閘主驅(qū)動(dòng)線圈(3)的匝數(shù)與分閘側(cè)合閘解鎖線圈(4)的匝數(shù)的比為3:1。
【文檔編號(hào)】H01H3/28GK106057513SQ201610577376
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月21日
【發(fā)明人】張來福, 楊虹
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院