摘要：应用在基于电压源型换流的多端直流输电系统中的高压直流断路器,其关键部件机械式快速隔离开关在断路器开断故障电流时需要在几ms内分闸到位。为此,提出了基于电磁斥力的快速驱动器作为快速隔离开关的操动机构。通过对电磁斥力机构的线圈、金属盘、控制电流和行程特性的基于等效电路法的建模仿真及装置试验,研究了其在几ms内操动行程达25 mm的可行性。结果表明:仿真结果和试验结果具有一致性;电磁斥力快速驱动器的操动行程能在几ms内达到25 mm。在验证了仿真方法正确的基础上,根据仿真结果提出了电磁斥力机构的一般设计原则:线圈的内径和金属盘的内径,线圈的外径和金属盘的外径都应该设计成一样大;金属盘的厚度对于不同的设计对应有最优的参数;线圈和金属盘的初始距离应尽量小。

摘要：快速限流熔断器是目前商用化最广泛的限流保护技术之一,然而现有快速限流熔断器中的开断器大都采用炸药爆炸产生的冲击力进行驱动使其分断,炸药在实际应用中存在易分解、不耐高温、安全性低、价格昂贵等缺陷。本文针对炸药型开断器存在的问题,在已研制出的限流熔断器基础上对其开断器进行了改进设计,提出了一种基于电磁斥力型开断器的新型限流熔断器方案,其特点是采用了电磁斥力技术代替炸药来实现开断器的快速分断。开展了额定320V/3kA直流限流熔断器样机的设计及分析,进行了电磁斥力型开断器的分断测速实验和温升实验。实验表明电磁斥力型开断器可以达到与原炸药型开断器相近的工作性能,最后通过限流熔断器样机分断预期25kA短路电流实验证明了新方案的可行性及有效性。

摘要：在考虑短路分断特性和温升特性要求的基础上,得到了额定直流640 V/2 k A限流熔断器的性能指标设计约束条件,推导出了各性能指标的解析计算式和各组件参数的设计原则。分析了不同短路电流上升率下的限流特性,结果表明:介质恢复时间tz和起弧分断时间tp都随着短路电流di/dt的增大而减小,限流峰值Ip随着di/dt的增大而增大。为了进一步增加介质恢复时间和改善限流性能,采取了减小电弧触发器支路电感的方法,改进后的样机可将di/dt为8.3 A/μs的短路电流限制在22.2 k A,tp减小为3.3 ms,tz增加到600μs,限流熔断器限流性能和可靠性得到了明显提高。

摘要：基于高速电磁斥力机构的工作原理及理论研究,得出影响斥力机构运动特性的主要因素,通过计算仿真,获得主要影响因素变化规律。在此基础上优化设计和制造出一套斥力机构,并应用于直流快速机械开关样机。试验结果表明,该斥力机构样机满足设计要求,并验证了仿真结果的准确性。

摘要：本文对用于直流快速开关的电磁斥力机构进行仿真分析研究,通过优化影响电磁斥力机构设计的主要参数设计了试验样机。通过样机的试验,验证了仿真分析的准确性。

摘要：在交流配电网的真空断路器领域内,配三相电磁斥力操作机构的真空断路器因其优异的机械性能成了研究热点,但偶然装配误差、极高运动速度及不完善电气拓扑等问题,致使其合闸同期性极难控制。针对上述问题,设计了一种机械联动的新型二拖三电磁斥力操作机构的真空断路器,采用电磁及动力学仿真对结构参数进行初步设计,并经合闸试验验证效果。试验结果表明:新型二拖三操作机构的真空断路器可提高合闸平均速度18%,有效抑制合闸弹跳时间;针对三相装配间隙误差问题,通过机械强制矫正,使三相合闸时间差控制在0.1 ms内;快速真空断路器驱动结构采用单侧驱动杆非居中布置,可有效提高三相合闸同期性。

摘要：额定大电流的电磁斥力驱动式触头操动机构难以实现工程化,论文从减小电磁斥力、增强材料强度、提高机构工程可实现性等方面考虑,提出了增大驱动电容减小预充电压、斥力线圈放电回路中串联电感、优化斥力线圈结构参数以及采用电导率较小、相对磁导率较大的钢材作为斥力线圈支撑板等的优化方案。仿真和试验数据表明:在斥力线圈放电回路中串联电感,不仅保证了驱动电容的体积尽可能小,有利于工程应用,也极大地降低了脉冲斥力对机构的机械冲击,提高了机构的动作可靠性,有效地延长了其机械寿命。

摘要：现有限流熔断器中的高速开断器通常采用炸药爆炸产生的冲击力驱动进行分断,炸药在实际应用中存在易分解、不耐高温和安全性低等缺陷。该文针对炸药型开断器存在的问题,设计了一种采用电磁斥力机构和绝缘窄缝灭弧室的新型开断器,并基于该开断器提出了一种电弧触发器外置的混合型限流熔断器方案。开展了额定直流640 V/2 kA限流熔断器设计,进行了新型开断器的分断测速试验和介质恢复试验及其高速摄像。试验表明,电磁斥力机构驱动的绝缘栅片可在200 s内将银片顶断起弧换流,且通过加装绝缘窄缝灭弧室,开断器电弧在灭弧室中受到绝缘器壁的冷却而快速熄灭,在燃弧能量为8.2 J的情况下,经过180 s的介质恢复时间,能够承受1.5 kV电压,其介质恢复强度要明显好于没有灭弧室的情况。为了进一步减小开断器上的燃弧能量以提高其介质恢复强度,该文又提出了一种电弧触发器内置的改进混合型限流熔断器方案,开展了该方案的介质恢复试验和温升试验,结果表明开断器所需的介质恢复时间得到进一步缩短,可在100 s的介质恢复时间后承受1.5kV电压,该方案的介质恢复特性和温升特性可以较好的满足实际系统要求。

摘要：提出一种新型的磁力非线性吸振器,该吸振器的电磁-永磁结构的力学特性曲线具有中间平缓、两端陡峭的强非线性特征。推导出连接该吸振器的线性振子的动力学方程并运用龙格库塔法对其所连接不同刚度的主振子的减振性能进行分析。研究结果表明,当外部激励达到吸振器的激活阈值以后,其能够实现宽频吸振并对于不同刚度的线性主振子均具有较高的减振性能。此外,适当减小电磁铁和永磁铁的间距,能够在一定程度上提升吸振器的减振性能。

摘要：介绍了电磁斥力机构的工作原理及快速负荷开关的特点,给出了20kV快速负荷开关设计计算,基于已有电磁斥力机构研制经验,对各个关键设计参数进行分析,提出直流20kV快速负荷开关的关键点并成功实施,为更高电压等级快速负荷开关的设计制造提出了解决思路。