永磁真空断路器优缺点

 

 

【摘要】永磁真空断路器优缺点 单稳态永磁操动机构的运动部件在目前所有操动机构中*少，而且完全直线运动，因此可将机械部件的磨损减到*小，故障率降到。机构的中心部分有两块软磁性合金材料，ZW20-12真空断路器厂家可提供超过 230kg的触头压力。合闸位置时，依*闭合磁路产生的触头......

永磁真空断路器优缺点

单稳态永磁操动机构的运动部件在目前所有操动机构中*少，而且完全直线运动，因此可将机械部件的磨损减到*小，故障率降到。机构的中心部分有两块软磁性合金材料，可提供超过 230kg的触头压力。合闸位置时，依*闭合磁路产生的触头压力将机构保持在合闸位置，磁轭将单线圈封在中间，线圈为机构操作提供能源。

（1）合闸操作

在分闸位置，真空灭弧室的动触头由与驱动绝缘子连接的分闸弹簧保持在分闸位置。需要实行合闸操作时，控制模块内的合闸电容器向机构线圈内注入一个脉冲电流，当动静触头接触后，动触头停止运动，但动铁心继续运动2mm，压缩触头的压力弹簧。动铁心和磁轭之间通过磁力实现锁扣，这时线圈电流进一步增大，磁性材料的磁通达到饱和状态。因此，在合闸位置切断控制模块发出的线圈电流时，此饱和磁通使动铁心保持在合闸位置。动铁心运动的同时使分闸弹簧储能，为下次分闸操作做好准备。

（2）分闸操作

分闸操作时，控制模块内的分闸电容器向机构线圈注入一个反向脉冲电流，时间为15~20ms。该电流对机构中心的磁性材料产生部分消磁作用，减小了合闸保持力，这时已储能的分闸弹簧和触头压力弹簧的反向力使动铁心释放，向分闸方向加速运动，*终*分闸弹簧保持在分闸位置。单稳态永磁操动机构真空断路器的所有开关元件轴向对称布置，均为直线运动，省掉了电机、齿轮、连杆、链条和机械锁扣等零件。

对真空断路器的故障统计分析显示：75%的断路器故障为机械故障。三相独立机构的使用是单稳态永磁机构断路器*主要的优点，机构和真空灭弧室之间的大部分机械连接元件被去掉了，只剩下一个活动部件，相对于传统断路器至少有上百个活动零部件来说，它几乎完全消除了产生机械故障的可能性。几年来，在中国运行的单稳态永磁机构断路器已达到数万台，未发生过一例机械或电气故障。

而多数双稳态永磁操动机构真空断路器与传统真空断路器一样，由一个机构操动三相开关，必须使用传动件；在元件布置上只是用永磁机构代替了弹簧机构，拐臂连杆等传动机构并没有取消，ZW20-12真空断路器厂家无法实现完全直线运动，因此不能全面消除机械故障的产生。

 

、1、3电气控制

任何永磁机构都需要一个合适的电子控制单元，其作用是为机构线圈提供合适能量，并实现防跳、闭锁以及与开关设备的接口等功能。作为断路器的一部分，控制单元同样需要高可*性，设计原则；精选元件，尤其是分合闸电容器；制造原则；软件测试等几方面保证其质量。其中，分闸电容器与合闸电容器作为储能元件是*重要的，其寿命主要受温度影响。另外，断路器的低能耗设计也是保证电容器长寿命的一个因素，ZW20-12真空断路器厂家单稳态永磁机构断路器控制模块注入到操动机构线圈的合闸电流峰值只有10A（20kA型）、17A（31.5kA型），分闸电流只有1A。

2、2单稳态永磁机构断路器的真空灭弧室技术

由于要与可*性高、寿命长并适于频繁操作的永磁操动机构相匹配，真空灭弧室性能的改进显得非常迫切。既需要提高其对故障电流的开断能力，又需要改善其在负荷电流下的可*性。ISM型单稳态永磁机构断路器的真空灭弧室在触头系统设计和密封性能两方面实现的突破性改进，使其在可*性和使用寿命上完全与其操动机构的性能相匹配。

在真空灭弧室中利用纵磁场得到*优化的阴极斑点分布

纵磁场能改善真空电弧在触头表面的分布状况，减轻触头在电弧下的烧蚀程度。真空电弧可被视为具有巨大能量的放电现象，它能将触头表面严重烧损，只有使电弧迅速而均匀地分布在触头表面，将触头表面上每个点的电流密度降至，才能程度地提高真空灭弧室触头系统的性能。

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1）均匀纵磁场下的大电流真空电弧

1967年，Ito和Okura次提出了关于纵磁场在控制大电流真空电弧上的应用，ZW20-12真空断路器厂家试验中发现，采用纵磁场分布的真空灭弧室的开断能力能够显著提高（约提高50%~100%）。

更多的研究显示，纵磁场控制电弧的能力依赖于磁场的强度。如果磁场太弱，阴极斑点不稳定，甚至会脱离触头的水平表面；但磁场太强时，阴极斑点则不能分布于整个触头表面；只有当对于磁场强度达到一定区间值时，阴极斑点才能分布于整个触头表面。上图为特瑞德的研究人员在真空灭弧室中利用纵磁场得到*优化的阴极斑点分布示意图。

（2）非均匀纵磁场下的大电流真空电弧

商业用真空灭弧室一直致力于非均匀纵磁场的研究。首次将纵磁场应用于真空灭弧室产品是在20世纪70年代。80年代初期发现了非均匀纵磁场对真空电弧的影响。大量对不同磁场结构的试验显示，在特定电流和磁场结构下，无论磁场强弱，阴极斑点都会移动。研究发现，触头边缘部位具有类似磁屏障的强磁场，触头中心区域强度*弱的磁场结构是*优化的磁场结构，通过测量触头阴极电流密度而得到证明。此外，在电极的中心区域不需要纵磁场来限制阴极斑点及稳定电弧。

 

（3）具有纵磁场结构和*佳触头材料的真空灭弧室

要将上述研究成果应用到真空灭弧室产品中，还需要做许多工作，包括确定*佳的触头形状、选择*适合的触头材料等。触头形状能决定纵磁场的结构，并因此决定电弧的分布。触头材料则要同时满足真空灭弧室苛刻的电气性能要求和机械性能要求。例如，触头材料应具有极强的抗熔焊性能，因此它需要具有良好的导电性能和较低的熔焊机械强度；同时又要求触头材料具有较高的非电气性能（这一点在很大程度上与机械强度相关）；ZW20-12真空断路器厂家还需要它具有良好的导热、导电性能以提供高开断能力。

研究发现，几种不同材料相配合产生的特殊合金材料可满足以上要求。ZW20-12真空断路器厂家利用这种合金触头生产的真空灭弧室，在额定电流下的开断次数很容易达到10万次以上，在额定短路电流下能开断100次。