126kV真空断路器永磁电机操动机构研究

发布时间：2017-09-26 10:04

  本文关键词：126kV真空断路器永磁电机操动机构研究

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【摘要】：为了满足开关设备智能化的发展需求,提高开关设备的运行可靠性。本文研究设计了高压断路器永磁直线电机操动机构,机构采用圆筒型永磁直线电机为驱动电机,通过连杆机构的配合,驱动断路器动触头完成分、合闸动作。永磁直线电机操动机构具有良好的响应速度和可控性。本文主要目的是设计出满足126kV真空断路器分合闸特性要求的圆筒型永磁直线电机操动机构。主要研究工作如下:(1)研究了电机操动机构的负载反力和运动配合特性。建立电机操动机构结构分析模型,推导直线电机运动位移与断路器触头行程之间的对应关系。对操动机构进行等效质量归算,得到机构等效质量。通过分析得到电机侧的运动行程、等效质量和负载推力变化曲线。(2)对永磁操动机构和直线电机操动机构特性进行分析,并对永磁无刷直流电机操动机构应用于126kV真空断路器上开展试验研究。建立不同运动行程的永磁操动机构分析模型,得到操动机构不同行程的动态特性,确定永磁直线电机的性能优缺点。通过试验研究,验证126kV真空断路器永磁无刷直流电机的分、合闸性能,为以后的对比分析提供实验依据。(3)研究了永磁直线电机推力波动问题。完成驱动电机的初步设计,对电磁负荷、永磁体长度、槽型结构、绕组结构和气隙长度等参数进行设计。利用电磁场的数值分析原理,对永磁直线电机的推力进行解析计算,得到电机推力的计算公式。对影响电机推力波动的极弧系数、槽口系数和齿槽比进行有限元分析,得到三个因素对推力波动的影响规律,并对驱动电机进行优化设计。(4)设计了126kV真空断路器圆筒型永磁直线电机操动机构的驱动电机。根据设计的电机方案,建立电机分析模型,得到电机速度和行程等电机输出特性曲线。结合电机的次级与断路器动触头的关系计算动触头的运动特性。验证了驱动电机满足126kV断路器分合闸特性要求,得到圆筒型永磁直线电机的最终设计方案。
【关键词】：126kV真空断路器 电机操动机构 圆筒型永磁直线电机 推力波动 动态特性仿真
【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9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 操动机构发展应用现状10-12
• 1.2.1 高压断路器操动机构的发展10-11
• 1.2.2 直线电机的发展和现状11-12
• 1.3 高压断路器电机操动机构的研究现状12-14
• 1.4 论文主要研究内容14-15
• 第2章 真空断路器电机操动机构动态特性分析15-26
• 2.1 126kV真空断路器永磁直线电机操动机构15-16
• 2.1.1 126kV真空断路器技术参数15-16
• 2.1.2 永磁直线电机操动机构结构及原理16
• 2.2 真空断路器动态特性分析16-19
• 2.2.1 电机操动机构与真空断路器的运动配合16-17
• 2.2.2 真空断路器操动机构负载特性计算17-18
• 2.2.3 真空断路器操动机构等效质量计算18-19
• 2.3 永磁操动机构的特性研究19-22
• 2.3.1 永磁操动机构不同运动行程的特性20-21
• 2.3.2 永磁操动机构长行程动态特性分析21-22
• 2.4 旋转电机操动机构的试验研究22-24
• 2.5 永磁直线电机设计要求24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 126kV真空断路器电机操动机构圆筒型永磁直线电机设计与分析26-41
• 3.1 圆筒型永磁直线电机的结构特点26-27
• 3.2 圆筒型永磁直线电机的设计27-33
• 3.2.1 圆筒型永磁直线电机工作原理27-28
• 3.2.2 圆筒型永磁直线电机电磁设计28-33
• 3.3 永磁直线电机磁阻力分析33-40
• 3.3.1 永磁直线电机推力分析33-36
• 3.3.2 槽口系数对磁阻力影响36-37
• 3.3.3 极弧系数对磁阻力影响37-38
• 3.3.4 齿槽比对磁阻力影响38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 真空断路器永磁直线电机操动机构动态特性仿真分析41-47
• 4.1 圆筒型永磁直线电机数学模型41-42
• 4.2 建立圆筒型永磁直线电机模型42-43
• 4.3 永磁直线电机操动机构动态特性分析43-46
• 4.3.1 驱动电机静态场分析43-44
• 4.3.2 电机分合闸过程动态分析44-45
• 4.3.3 断路器触头侧动态分析45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 结论47-48
• 参考文献48-50
• 在学研究成果50-51
• 致谢51

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本文编号：922868