永磁操作機構(gòu)是國內(nèi)近幾年開始制造井投入應(yīng)用的真空斷路器操作機構(gòu)，具有出力大、重量輕、操控方便、動作可靠、所需的電源容量較小等優(yōu)點。永磁操作機構(gòu)使用的零件數(shù)量比彈簧機構(gòu)減少了90%以上，結(jié)構(gòu)大為簡化。在合閘位置，操作機構(gòu)的永久磁鐵利用動、靜鐵心提供的低磁阻抗通道將動鐵心保持在合閘位置：在分閘位置，通過分閘彈簧保持；因此機械傳動非常簡潔。真空滅弧室觸頭運動平穩(wěn)，無拒合、拒分及誤合、誤分現(xiàn)象。手動分閘也靈活方便。
將永磁體應(yīng)用于脫扣器，國外早在上世紀60年代就已開始研究，直到上世紀80年代新型永磁體釹鐵硼稀土材料的出現(xiàn)才為永磁技術(shù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。國際著名電器生產(chǎn)商ABB公司研制成功的VMI真空斷路器配置的就是雙穩(wěn)態(tài)雙線圈永磁操作機構(gòu)。國內(nèi)目前已有幾十個廠家能生產(chǎn)永磁機構(gòu)，經(jīng)過數(shù)年的運行實踐，證明這種機構(gòu)是一種簡單可靠、性能卓越、免調(diào)試、免維護的機構(gòu)，壽命可達10萬次以上。永磁機構(gòu)近期內(nèi)將與彈簧機構(gòu)并駕齊驅(qū)，以后可能逐漸成為主流產(chǎn)品。下圖是一種永磁操作機構(gòu)的外形圖。
1．工作原理
永磁操作機構(gòu)可以采用一個合閘、分閘公用的合、分閘線圈，這一點與電磁操作機構(gòu)、彈簧儲能操作機構(gòu)不同，后者的合閘線圈與分閘線圈是各自獨立的。合閘時，控制電路向合、分閘線圈提供驅(qū)動電流，線圈電流產(chǎn)生的磁場與永久磁鐵產(chǎn)生的磁場方向一致，相互疊加，使操作機構(gòu)驅(qū)動力大于斷路器的分閘保持力，動鐵心開始運動而使磁隙減小，操作機構(gòu)的驅(qū)動力隨著磁隙的減小而急劇增大，最終將動鐵心推到合閘位置。由于合閘屆鐵磁回路已經(jīng)閉合，永磁體的磁場力已足以滿足斷路器維持合閘的需求，從而使斷路器保持在合閘狀態(tài)，因此合閘后控制電路按程序設(shè)定的保護時間切斷線圈電源。
分閘時，向合、分閘線圈施加一個與合閘時極性相反的分閘電流，該電流產(chǎn)生的磁場與永磁體產(chǎn)生的磁場方向相反，削弱了鐵磁回路的磁場，使剩余磁力小于斷路器的合閘保持力，在分閘電磁力、分閘彈簧和觸頭彈簧的共同作用下，動鐵心回復(fù)到分閘位置，井保持在分閘狀態(tài)。
2．操作電源
斷路器操作機構(gòu)使用的直流電源通常由配電室直流屏提供．為了保證直流系統(tǒng)在異常停電時斷路器仍能可靠跳閘，宣流屏應(yīng)配置蓄電池或電容器，正常工作時它們處于浮充電狀態(tài)。當前常用配置蓄電池的直流屏作為合、分閘的直流電源，而永磁機構(gòu)由于所需的電源容量較小，特別適合采用配置電容器的直流屏作為合、分閘的直流電源。
永磁機構(gòu)完成一次分／合，分的操作，所需能量在250焦耳以下，電容器完全可以滿足這一要求。由于電容器容量較小，只需幾秒至10秒時間即可充滿電，充電電流也在2A范圍以內(nèi)，所以電源容量一般在100VA以下．即便停電24小時仍能進行分閘操作。另外，從供電性質(zhì)來看，合、分閘操作的沖擊性負載性質(zhì)很適合由電容器供電，而沖擊性負載對蓄電池是很不利的。三是從充電電源來考慮，電容器對濾波、穩(wěn)壓要求不高。四是電容器能經(jīng)受短路的沖擊，可放電到任意電壓不受損壞，而營電池在這些性能上都不及電容器。五是從經(jīng)濟上講，電容器比蓄電池投資省、重量輕、壽命長、維護簡單。因此，只要電容器容量足夠大，作為合、分閘的能源是非常理想的。
3．控制電路實例
現(xiàn)以ZN139型斷路器配置的永磁操作機構(gòu)為例，介紹其技術(shù)參數(shù)和控制電路。
這種永磁操作機構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)見下表。
ZN139型真空斷路器由于安裝使用條件的不同，可有幾種控制電路方案，圖6是手車式斷路器的一種推薦控制電路方案。電路中使用配電室提供的直流合閘操作電源+HM、-HM及控制電源+KM、-KM，電壓值為DC220V。圖中的“BH”是微機保護裝置，雖然其價格略高．但由于功能強大，隨著安全生產(chǎn)意識的提高，使用巳日漸普及。它可以實現(xiàn)電壓測量、電流測量、過電壓保護、欠電壓保護、CT（電流互感器）斷線檢測、PT（電壓互感器）斷線檢測、定時限過流保護、反時限過流保護、遮斷保護、零序電流保護、負序電流保護、電動機啟動時間過長保護、過熱保護、控制回路異常報警、遙信、遙控及遙測、裝置自身故障告警等功能。下圖中只畫出了與真空斷路器手動合、分閘控制相關(guān)的部分接線。手動合閘時，操作KK開關(guān)至合閘位置，其觸頭5、8接通，微機保護器BH內(nèi)的相應(yīng)觸點在系統(tǒng)正常時呈閉合狀態(tài)，合閘繼電器HK線圈得電，其觸點動作吸合，合、分閘線圈L被接入合閘操作電源+HM，-HM的電路中，線圈L的左端接+HM．右端接-HM，產(chǎn)生的電磁力使真空斷路器合閘。手動分閘時，操作KK開關(guān)至眺閘位置，其觸頭6、7接通，微機保護器BH內(nèi)的相應(yīng)觸點在系統(tǒng)正常時星閉合狀態(tài)，跳閘繼電器TK線圈得電，其觸點動作吸合，合、分閘線圈L也被接入合閘操作電源+HM、-HM的電路中，但跳閘時線圈L接入的電源極性與合閘時相反，即線圈L的左端接-HM，右端接+HM．產(chǎn)生的電磁力使真空斷路器分閘。由于分閘需要的電流較小，所以在電路中串人了限流電阻R。
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