第1章 绪论 1
1.1 电力系统对开关设备的可靠性要求及实现的途径 1
1.2 中压断路器操动技术的现状及发展 4
1.2.1 目前中压断路器操动技术的现状 5
1.2.2 目前操动机构存在的主要问题及永磁机构研制的意义 6
1.3 操动机构与真空断路器的配合 9
1.4 永磁机构技术国内外发展及现状 11
1.4.1 ABB 公司的永磁机构及真空断路器 12
1.4.2 Holec 公司新型永磁机构 14
1.4.3 Alsthom 公司的中压断路器用的非对称电磁操动机构 16
1.5 永磁机构在我国的发展及应用前景 18
第2章 永磁机构工作原理 19
2.1 永磁机构的结构及工作原理 19
2.1.1 双稳态永磁机构原理 20
2.1.2 单稳态永磁机构原理 23
2.2 永磁机构的磁路分析 26
2.2.1 磁路分析 26
2.2.2 永磁机构的始动安匝 29
2.3 永磁机构的特点 30
第3章 双稳态永磁机构静态磁场分布 32
3.1 电磁场计算方法 32
3.2 永磁机构磁场计算模型及电磁场方程 34
3.3 永磁体模型的建立 36
3.4 电磁吸力的数值计算 37
3.5 永磁机构的静态磁场 38
3.5.1 永磁体单独作用时机构静态磁场分布 38
3.5.2 静态保持力计算及与实验对比 39
3.5.3 双稳态永磁机构分闸过程的磁场变化 40
3.6 永磁体径向充磁和平行充磁 41
3.7 涡流的影响 44
第4章 永磁机构动态特性的计算与分析 47
4.1 引言 47
4.1.1 动态与静态 47
4.1.2 研究永磁机构动态特性的重要性 47
4.1.3 研究动态过程的方法 48
4.2 永磁机构动态分析的数学模型及求解 49
4.2.1 永磁机构动态特性计算的数学模型 49
4.2.2 永磁机构动特性微分方程组的求解 51
4.2.3 求解电磁场逆问题的算法 52
4.3 永磁机构真空断路器动态特性计算及实验测试 54
4.3.1 质量的计算 57
4.3.2 反力分析 62
4.3.3 传动效率的分析 63
4.3.4 断路器动态特性测试的实验设计 63
4.3.5 计算结果及分析 64
第5章 单稳态永磁机构 71
5.1 单稳态永磁机构的结构及工作原理 71
5.1.1 单稳态永磁机构的结构 71
5.1.2 单稳态永磁机构的工作原理 71
5.1.3 磁路导向环的作用 73
5.2 单稳态永磁机构静态磁场 74
5.2.1 线圈不通电时机构中静态磁场的分布 74
5.2.2 机构静态保持力 75
5.3 单稳态永磁机构动态过程计算与分析 76
5.3.1 单稳态机构动态特性的计算结果 76
5.3.2 单稳态机构分闸过程的磁场变化 78
5.3.3 单稳态永磁机构与双稳态永磁机构的主要差别 80
5.4 短路环的作用及分析 80
第6章 永磁材料特性和永磁机构铁心结构特性 85
6.1 永磁材料特性 85
6.1.1 永磁材料磁性能的主要参数 85
6.1.2 钕铁硼永磁材料 92
6.1.3 永磁材料的选择和应用注意事项 93
6.2 不同结构形式的永磁机构电磁吸力特性 96
6.2.1 引言 96
6.2.2 四种不同结构形式永磁机构电磁吸力特性 97
6.3 永磁机构的材料饱和特性 102
第7章 永磁机构真空断路器同步操作技术 107
7.1 断路器同步操作的意义 107
7.2 同步关合技术的发展 108
7.3 空载变压器的同步关合分析 110
7.4 电容器的同步关合分析 113
7.5 空载线路的同步关合分析 116
7.6 同步关合的动作过程 118
7.7 永磁机构同步关合的影响因素 119
7.7.1 预击穿的影响 119
7.7.2 控制电压对合闸时间的影响 120
7.7.3 环境温度对合闸时间的影响 121
7.7.4 老化与磨损对合闸时间的影响 122
第8章 永磁机构的控制系统 123
8.1 引言 123
8.2 继电器控制方式 124
8.2.1 继电器控制功能 124
8.2.2 继电器控制的特点 124
8.3 电子控制方式 125
8.3.1 特点和功能 125
8.3.2 结构原理 125
8.3.3 分合闸线圈的晶闸管控制 126
8.3.4 电子控制的特点 127
8.4 微机控制方式 127
8.4.1 控制结构 127
8.4.2 控制实例 128
第9章 永磁机构智能化操作及其自动监测 131
9.1 智能化操作及其自动监测的设计思路 131
9.1.1 智能化操作单元的设计思路 131
9.1.2 自动监测单元的设计思路 132
9.2 智能化操作及其自动监测的工作原理 132
9.2.1 智能化操作单元的工作原理 132
9.2.2 自动监测单元的工作原理 134
9.3 永磁机构控制电源设计 136
9.3.1 提高电源效率的设计原则 136
9.3.2 开关分、合闸状态的检测 138
9.3.3 分、合闸线圈操作单元 139
9.4 控制电源的电磁兼容性 141
9.5 同步关合技术的实现方案 143
9.5.1 实现方案 143
9.5.2 合闸时间的计算 144
9.5.3 环境温度的测量 144
9.5.4 控制电压的测量 146
9.5.5 触头间电压波形的测量 146
9.5.6 合闸起动信号输出电路 149
9.5.7 合闸时间的测量 150
9.5.8 合闸位移的测量 151
9.5.9 测控系统软件设计 152
第10章 免维护真空断路器 154
10.1 小型化、高寿命真空灭弧室的开发 155
10.1.1 小型化结构 156
10.1.2 一次封排工艺 157
10.1.3 CuCr25触头材料 158
10.2 固封极柱的开发 159
10.2.1 固封极柱的整体设计方案 159
10.2.2 自然对流通风道的设计 160
10.2.3 新型环氧树脂材料与自动压力凝胶(APG)制造工艺 160
10.3 MS1型永磁机构 162
10.3.1 简单的结构设计 162
10.3.2 保障机构寿命的工艺 162
10.4 简单的连接部分 163
10.5 可靠的全电子化智能控制单元 163
10.5.1 提高控制单元可靠性的设计基础 164
10.5.2 提高控制单元可靠性设计的保障 167
10.5.3 电磁兼容性 168
10.6 VSm 型真空断路器型式试验和出厂试验 170
10.7 专用试验设备的开发 175
10.7.1 开关机械特性测试设备的现状与发展 175
10.7.2 设备的组成与工作原理 178
10.7.3 S-BT 诊断系统的测试方法 179
参考文献 181