一种三断口双动式高速永磁斥力开关及方法技术

一种三断口双动式高速永磁斥力开关及方法，属于直流开关技术领域。包括开关本体、高速电磁斥力机构、永磁操动机构、触头弹簧、绝缘拉杆、分闸驱动电路、合闸驱动电路、检测单元和控制单元；动触头通过触头弹簧连接到绝缘拉杆的一端，绝缘拉杆的另一端与驱动杆相连，驱动杆穿过高速电磁斥力机构中的金属盘与动铁芯相连；控制单元分别连接检测单元、分闸驱动电路和合闸驱动电路；分闸驱动电路连接分闸线圈，合闸驱动电路连接合闸线圈。本发明专利技术在短时间内形成大开距的断口距离，提高了开关的分闸速度；同时，开关采用两个动触头和两个静触头依次接触，分闸操作时式，解决了多台开关单独驱动的动作分散性等问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于直流开关
。包括开关本体、高速电磁斥力机构、永磁操动机构、触头弹簧、绝缘拉杆、分闸驱动电路、合闸驱动电路、检测单元和控制单元；动触头通过触头弹簧连接到绝缘拉杆的一端，绝缘拉杆的另一端与驱动杆相连，驱动杆穿过高速电磁斥力机构中的金属盘与动铁芯相连；控制单元分别连接检测单元、分闸驱动电路和合闸驱动电路；分闸驱动电路连接分闸线圈，合闸驱动电路连接合闸线圈。本专利技术在短时间内形成大开距的断口距离，提高了开关的分闸速度；同时，开关采用两个动触头和两个静触头依次接触，分闸操作时式，解决了多台开关单独驱动的动作分散性等问题。【专利说明】
本专利技术属于直流开关
，特别涉及。
技术介绍
随着直流供电系统容量的不断增加，系统短路电流水平也不断增大，这就对直流断路器的工作性能提出了更高的要求。固态开关可在微秒时间级切断故障电流，具有开断过程无电弧的优点。但是其通态损耗大、带载能力差，而且耐压水平低。传统的有触点机械式断路器绝缘水平高、带负载能力强，但是其动作时间一般为几十到几百毫秒，而且受到机构固有动作时间限制，响应速度较慢。混合型直流断路器由上述两种开关组成。正常工况下，工作电流由机械开关所在的旁路承担。发生短路故障时，旁路的辅助开关首先切断故障电流，将电流切换至主开关所在电路。同时高速机械开关迅速分闸动作，故障电流由主开关切断。开断过程产生的过电压和能量由吸能回路限制和吸收。混合型直流断路器综合了机械开关和固态电子开关的优点，可以实现快速无电弧开断短路电流，是直流开关技术发展的必然方向。其中，高速机械开关的研究是混合型直流断路器的关键技术之一。传统的断路器操动机构，如液压机构和弹簧机构的响应速度较慢，难以达到直流断路器中高速机械开关的动作时间要求。而目前提出的高速机械开关的设计方案大多采用单动对接式的触头接触形式，即使操动机构具备了较高的分闸速度，也很难在短时间形成大开距的断口距离，这也是目前快速电磁斥力机构仅在中低压领域研究的主要原因；而采用多台开关进行串联的开断方式，虽然可以实现多断口分压，却带来了开关单独动作的分散性和开关之间动作配合的不稳定性等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提出一种结构简单的三断口双动式高速永磁斥力开关及方法，通过两个触头的双向运动，在短时间内形成大开距的断口距离，提高了开关的分闸速度；同时，开关采用两个动触头和两个静触头依次接触，分闸操作时，可以在触头之间形成三断口的绝缘隔离，以一台开关来代替采用多台开关串联的开断方式，解决了多台开关单独驱动的动作分散性等问题。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种三断口双动式高速永磁斥力开关，包括:开关本体:用于通过两个动触头相向方向的运动，实现三断口双动式高速永磁斥力开关的闭合，以承担系统的工作电流；通过两个动触头相反方向的运动，实现三断口双动式高速永磁斥力开关的三断口大开距的绝缘隔离；控制单元:用于根据检测单元的检测信号，对合闸驱动电路或分闸驱动电路进行控制；检测单元:用来检测绝缘拉杆的位置信号，通知控制单元三断口双动式高速永磁斥力开关是处于合闸状态还是分闸状态；分闸驱动电路:用于接收控制单元的分闸信号，驱动高速电磁斥力机构进行分闸操作；合闸驱动电路:用于接收控制单元的合闸信号，驱动永磁操动机构进行合闸操作；绝缘拉杆:用于当高速电磁斥力机构运动时，带动动触头向相对或相反方向运动；高速电磁斥力机构:用于接收分闸驱动电路的电流信号，进行分闸操作；永磁操动机构:用于接收合闸驱动电路的电流信号，进行合闸操作；所述的三断口双动式高速永磁斥力开关包括开关本体、高速电磁斥力机构、永磁操动机构、触头弹簧、绝缘拉杆、分闸驱动电路、合闸驱动电路、检测单元和控制单元；所述的开关本体中的动触头通过触头弹簧连接到绝缘拉杆的一端，绝缘拉杆的另一端与驱动杆相连，驱动杆穿过高速电磁斥力机构中的金属盘，与永磁操动机构中的动铁芯相连；永磁操动机构中的永久磁铁对动铁芯的吸力，可以使两个动触头在分闸或合闸的后期，保持在各自的分闸或合闸终端位置；控制单元分别连接检测单元、两组分闸驱动电路和两组合闸驱动电路；分闸驱动电路再连接分闸线圈，合闸驱动电路再连接合闸线圈。所述开关本体主要由金属封闭容器、两个静触头和两个可独立运动的动触头组成，其中，每个静触头的一端均与外部母线连接，每个静触头的另一端与动触头连接，在所述的金属封闭容器内充满SF6气体。所述的两个静触头和两个可单独运动的动触头，在开关分闸时，高速电磁斥力机构驱动两个动触头同时向相反方向运动，与两个静触头分离，同时形成三断口大开距的绝缘隔离；在开关合闸时永磁操动机构驱动两个动触头相对运动，完成合闸操作。所述高速电磁斥力机构主要由分闸线圈、金属盘和驱动杆组成；所述的分闸线圈采用平行放置的铜排绕制而成；金属盘材料为紫铜，金属盘为中心穿孔的圆盘；分闸线圈与金属盘之间有一定的气隙距离；所述的驱动杆穿过该金属盘并与金属盘固定。所述永磁操动机构由合闸线圈、永久磁铁、动铁芯和静铁芯组成,合闸线圈和永久磁铁分别固定在永磁操动机构的静铁芯上，动铁芯通过驱动杆与高速电磁斥力机构相连。所述绝缘拉杆的一端连接动触头,另一端连接高速电磁斥力机构的驱动杆,在绝缘拉杆与动触头之间安装触头弹簧以防止合闸时的触头弹跳，并提供一定的合闸预压力。所述每组分闸驱动电路由充电电容、可控硅元件和续流二极管组成，所述的充电电容在开关分闸时，为高速电磁斥力机构提供电能；每组合闸驱动电路由充电电容和可控硅元件组成，所述充电电容在开关合闸时，为永磁操动机构提供电能。所述检测单元用来检测绝缘拉杆的分或合闸位置，并将位置信号传送给控制单元，控制单元根据接受到的位置信号来控制分闸驱动电路或合闸驱动电路的导通:当绝缘拉杆处于合闸终端位置，下次分闸操作时控制单元将导通高速电磁斥力机构的分闸驱动电路；当绝缘拉杆处于分闸终端位置，下次合闸操作时控制单元将导通永磁操动机构的合闸驱动电路。一种三断口双动式高速永磁斥力开关的控制方法，过程为:快速分闸操作过程如下:检测单元检测到当前绝缘拉杆处在合闸位置，分闸操作时，控制单元控制分闸驱动电路中的可控硅元件导通，驱动电路中的充电电容向高速电磁斥力机构的分闸线圈放电，线圈中电流的上升速率极快，在线圈周围产生交变的高频磁场，进而在铜盘中感应生成涡流；在涡流产生磁场与线圈产生磁场的相互作用下，铜盘和分闸线圈之间产生电磁斥力，推动铜盘和与之固定的驱动杆高速运动，带动绝缘拉杆和动触头动作；两个动触头同时向相反方向运动，在短时间内形成大开距的断口距离，实现开关的快速分闸操作；在分闸末期，永磁操动机构中的动铁芯被永久磁铁吸合在分闸位置，实现开关的分闸保持。合闸操作过程如下:检测单元检测到当前绝缘拉杆处在分闸位置，合闸操作时，控制单元控制合闸驱动电路中的可控硅元件导通，驱动电路中的充电电容向永磁操动机构的合闸线圈放电，合闸线圈产生与永久磁铁方向相反的磁场，永久磁铁在分闸位置处对动铁心的吸力减小，当电流逐渐增大，产生的电磁吸力大于机构反力和永久磁铁吸力时，动铁芯开始由分闸位置向合闸位置运动，带动驱动杆、绝缘拉杆和动触头动作，此时两个动触头同时相对运动，实现开关的合闸操作；在合闸末期，合闸线圈断电，动铁芯被永久磁铁吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三断口双动式高速永磁斥力开关，其特征在于：包括：开关本体：用于通过两个动触头相向方向的运动，实现三断口双动式高速永磁斥力开关的闭合，以承担系统的工作电流；通过两个动触头相反方向的运动，实现三断口双动式高速永磁斥力开关的三断口大开距的绝缘隔离；控制单元：用于根据检测单元的检测信号，对合闸驱动电路和分闸驱动电路进行控制；检测单元：用来检测绝缘拉杆的位置信号，通知控制单元三断口双动式高速永磁斥力开关是处于合闸状态还是分闸状态；分闸驱动电路：用于接收控制单元的分闸信号，驱动高速电磁斥力机构进行分闸操作；合闸驱动电路：用于接收控制单元的合闸信号，驱动永磁操动机构进行合闸操作；绝缘拉杆：用于当高速电磁斥力机构运动时，带动动触头向相对或相反方向运动；高速电磁斥力机构：用于接收分闸驱动电路的电流信号，进行分闸操作；永磁操动机构：用于接收合闸驱动电路的电流信号，进行合闸操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林莘，曹辰，徐建源，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：