[发明专利]一种自愈式快速投切开关

说明书

本发明属于电气开关技术领域，公开了一种自愈式快速投切开关，由永磁体机构和智能控制器构成；永磁机构包括：静铁芯，用于提供永磁机构的磁路通道；涡流盘，承载电流大小助力分合闸能量；动铁芯，套装在所述静磁铁的内部，用于提供整个机构运动的部件；永久磁铁，安装在动磁铁和静磁铁之间，用于提供永磁机构所需要的动力；操作线圈，安装在永久磁铁的上端；磁力线分布；驱动连杆，与动铁芯连为一体，是操作机构与传动机构之间的连接纽带。本发明比以前的电磁机构、弹簧机构在分合闸速度、可靠性上有明显的优势特点。

技术领域

本发明属于电气开关技术领域，尤其涉及一种自愈式快速投切开关。

背景技术

长期以来国内把弹簧操作机构做为真空断路器开断与关合的主要驱动装置，在使用过程中暴露出诸多问题，尤其是现场出现故障电流时开断慢影响到上一级供电设备越级跳闸，引起大面积的停电而造成不必要的损失。

在国际市场上推出的永磁机构断路器是双线圈单稳态，采用的是微电子线路组成的控制单元，抗干扰能力较好，但机构动作需要的电流大，自身消耗功率较大，有损储能电容及其它元件的使用寿命。另外ISM型永磁断路器采用的是三相分别对应各用一个永磁机构再附加弹簧作用力，这样加工工艺复杂，同时三相同步一致性受影响，会造成短暂的三相不平衡。

综上所述，现有技术存在的问题是：

分合闸速度慢如何解决快速开断问题；机构自身消耗功率较大如何减小自身功耗及解决三相同步一致性的问题。

自愈式永磁快速投切开关能快速解决上述存在的问题，该开关操作机构在结构设计及材料选配上都比较独特，本机构采用的是复合型磁性能最强的钕铁硼（NvFeB）材料，主要考虑该材质不易失磁和有较高的矫顽力；动铁芯和静铁芯采用的是低碳钢Q235；线圈采用漆包铜线在绝缘骨架上绕制而成；结构设计为单线圈双稳态直推式传动输出，力矩短、传动时间分散性小，再配上微电子数字式控制器，使断路器机构一次元件与智能控制器二次测控技术共同为快速发展的配电自动化提供可靠保障，主要从下面4个方面来考虑。

1、该驱动机构输出力矩特性与断路器负载特性非常接近，因此可以与真空灭弧室直接相连，机械零部件有18件，而弹簧机构有42件，这样零部件减少故障点就减少，这有助于机械效率的最大发挥。

2、该驱动机构内电磁系统产生的磁力和配合的弹簧的受力，能稳定的使断路器保持在分位和合位位置上，这样可取消复杂的机械闭锁和脱括系数。

3、该驱动机构与微电子数字式控制器、电力电子驱动技术相结合，可构成智能型真空断路器，机构的合分闸特性由控制器发指令控制，抗干扰性能强。

4、操作线圈电流的切换及分合闸过压欠压的保护闭锁由控制器来完成，通常接通线圈电流没问题，关键是切断线圈电流时，由于是切断的是感性电流，如果续流回路设计不合理或参数选择不理想，仍然会在元器件两端出现很高的电压，从而会造成元器件的损坏，早期用接触器来切换时间控制特性比较差，而改进后由控制器输出PWM经高速光电隔离线性驱动IGBT特别理想。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种自愈式快速投切开关。

对永磁机构的改进：

1、针对快速开断的需要，在动轴连杆两侧分别安置分闸铺助弹簧来减小合闸保持力，增大动铁芯合闸过程的推动力，单向增大合闸电流，从合状态切换到分状态仅仅提供一个很小的分闸电流再加上弹簧的收缩很快就分断掉（见图2），这样分闸几乎不消耗储能电容能量，从而减少对电容的充电时间，传统的操作机构动作时间最少在一个周期20ms以上，通过以上改进处理，经仿真测试，该机构性能可达到分闸小于5ms,合闸小于10ms的目标，单轴直驱对三相同步性也得以解决。