高压真空断路器电机操动机构设计方法的研究

发布时间：2017-05-06 17:18

  本文关键词：高压真空断路器电机操动机构设计方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了满足高压断路器操动机构智能化和小型化的发展要求,提高高压断路器操动机构的可靠性,本文以126kV真空断路器操动机构为研究对象,设计了应用于126kV真空断路器操动机构的驱动电机,该驱动电机具有结构简单、体积小、响应速度快和运行可靠等特点。本文主要研究了以下内容:(1)研究了真空断路器操动机构运动过程中的能量特性。通过建立电机操动机构的运动过程模型,运用自编程语言得出驱动电机转动角度与绝缘拉杆直线位移曲线,采用能量守恒定律分析得到了真空断路器完成合闸操作所需要的能量值为610J。(2)研究了驱动电机的设计方法。采用目标参数设计方法,理论计算了电机的结构参数,采用有限元仿真软件,建立了驱动电机电磁与机械耦合场的数学模型,分析了驱动电机的动态性能,初步确定驱动电机的电枢长为300mm,定子外径为200mm。(3)研究了两种转子结构。采用有限元方法分析对比了凸起埋入型与表贴埋入型两种转子的驱动电机瞬态电磁特性和动态机械特性。仿真结果表明:两种转子结构的驱动电机在性能相似的基础上,凸起埋入型结构可以有效避免永磁体的松动和脱落故障,提高驱动电机工作的可靠性,因此选择凸起埋入结构作为驱动电机的转子结构。(4)电机操动机构与真空断路器的联机试验。研制了驱动电机样机并建立了126kV真空断路器电机操动机构的试验平台,分析了不同操作电压下真空断路器电机操动机构分合闸时间和速度特性,试验结果为:在200V操作电压下,断路器合闸时间为37.83ms,平均合闸速度为2.24m/s;分闸时间为25.43ms,平均分闸速度为3.35m/s,能够满足断路器分合闸的时间和速度要求,因此在200V以上操作电压下,电机操动机构能够完成断路器的分合闸特性的要求。(5)对比了两种驱动电机开断真空断路器分合闸特性试验。分析了两种驱动电机(TP0与TP1)的结构参数,其中TP1的体积是TP0的70%,并进行了真空断路器电机操动机构的对比试验,在200V操作电压下,TP0与TP1的合闸时间分别为52.21ms和37.83ms,平均合闸速度为1.85m/s和2.24m/s;平均分闸时间为23.53ms和24.12ms,分闸速度为3.51m/s和3.44m/s。结果表明TP1试验样机在完成合闸操作方面要远优于TP0样机,在分闸方面稍逊于TP0样机。
【关键词】：126kV真空断路器 电机操动机构 换向方式 转子结构 试验特性
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM561.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 操动机构的发展现状9-12
• 1.2.1 操动机构存在的问题9-10
• 1.2.2 操动机构的发展10-12
• 1.3 电机操动机构12-13
• 1.4 国内外电机操动机构的应用情况13-14
• 1.5 本文研究内容14-16
• 第2章 应用于高压真空断路器操动机构中驱动电机的设计16-37
• 2.1 驱动电机的负载特性分析16-20
• 2.1.1 126kV真空断路器电机操动机构的基本结构16-17
• 2.1.2 驱动电机的负载侧能量分析17-20
• 2.2 驱动电机的设计20-35
• 2.2.1 驱动电机的基本原理及数学模型21-24
• 2.2.2 驱动电机内电磁力的分析24-25
• 2.2.3 驱动电机的设计思路及方法25-29
• 2.2.4 驱动电机的转子结构设计及仿真分析29-34
• 2.2.5 驱动电机导通方式的分析34-35
• 2.3 本章小节35-37
• 第3章 驱动电机与真空断路器操动机构的联机试验37-48
• 3.1 试验平台的搭建37-42
• 3.1.1 控制系统的设计37-38
• 3.1.2 检测系统中传感器的选择38-40
• 3.1.3 驱动电机与 126kV真空断路器操动机构试验平台的搭建40-42
• 3.2 联机试验结果分析42-47
• 3.2.1 仿真验证试验以及不同操作电压下断路器的分合闸特性试验42-44
• 3.2.2 驱动电机的对比试验44-47
• 3.3 本章小节47-48
• 第4章 结论48-49
• 参考文献49-52
• 致谢52

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本文编号：348816