CN112400209B - 具有真空断续器和驱动装置的中压断路器以及用于操作中压断路器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有真空断续器和驱动装置的中压断路器以及用于操作中压断路器的方法，其中该驱动装置提供有具有轭和锚的磁致动器，其中至少轭或锚是可移动的，并且驱动装置的可移动部分被耦合到开关的可移动部分，并且轭提供有致动线圈。为了以非常有效并且自我调节但结构简单的方式在上述断路器的驱动的致动器中产生涡流，并且为了限制断路器的操作速度，本发明是，致动线圈被主动地驱动，并且轭提供有一个另外的无源线圈，该一个另外的无源线圈仅与致动线圈感性地耦合并且该一个另外的无源线圈具有短路端子，并且轭提供有有至少一个永磁体，该至少一个永磁体被布置在通常固定的轭的内部或通常固定的轭处，通过该至少一个永磁体，磁通量将进一步向去往通常可移动的锚的气隙集中和/或增强。

Description

具有真空断续器和驱动装置的中压断路器以及用于操作中压 断路器的方法

技术领域

本发明涉及一种具有真空断续器和驱动装置的中压断路器，以及用于操作中压断路器的方法，其中该驱动装置提供有具有轭和锚的磁致动器，其中至少轭或锚是可移动的，并且驱动装置的可移动部分被耦合到开关的可移动部分，并且轭提供有致动线圈。

背景技术

对于具有磁致动器的中压断路器(CB)，现有技术是通过向致动器的线圈施加一定电流或电流分布或者会引起电流的电压来操作设备。所述电流将产生驱动所述操作的力。该操作的速度将是磁致动器的力和其他因素(如质量、弹簧力和摩擦力)的结果。

如弹簧力和摩擦力的因素例如可能由于制造公差或者由于温度变化而不同。结果将会是：CB与CB之间、以及操作与操作之间的操作的速度可能不同。当操作速度太慢时，电弧会损坏开关触点，或触点焊接无法被断开。当速度太快时，机械冲击会降低CB的机械寿命。

根据速度波动的范围和CB的应用，操作速度中的这些差异可能被容许或者不能。在不能容许的情况下，磁致动器例如可以被配备有速度控制，包括速度测量、速度控制器以及用于线圈电流的调节装置。然而，这样的系统由许多部件组成，因此成本相对较高并且不具备故障安全性。

因此，本发明的目标是以非常有效的并且自调节但结构简单的方式在上述断路器(CB)的驱动装置的致动器中产生涡流，使得所述CB的操作速度受到限制。CB的操作越快，由于涡流而产生的阻尼效应就越强。

发明内容

本发明提出在磁致动器内部使用专用涡流绕组，以在操作速度过高的情况下阻尼操作速度。

因此，本发明的核心是，致动线圈通过使用电能激活而被主动地驱动，并且轭提供有至少一个无源线圈，并且该至少一个无源线圈仅与致动线圈感性地耦合。

在另外的有利的实施例中，无源线圈在轭内串联对准，使得线圈内部的磁场线平行。

在另外的有利的实施例中，无源线圈在有源线圈的内部或外部对准，使得线圈内部的磁场线平行。

在另外的有利的实施例中，三个无源线圈被布置分布在E形轭的每个支脚周围。

在另外的有利的实施例中，至少一个无源线圈作为绕组被布置在E 形轭的至少一个支脚的凹槽中。

在另外的实施例中，一个或多个无源线圈各自提供有两个端子，两个端子直接短路，或者在每个无源线圈的端子之间提供有电阻器、二极管或齐纳二极管。

根据用于操作这种驱动装置的方法，如前所述，本发明的核心是，致动线圈通过使用电能激活而被主动地驱动，并且轭提供有至少一个无源线圈，该至少一个无源线圈仅与致动线圈感性地耦合，使得一个或多个无源线圈是经由轭的有源线圈的感应而激活。所述一个或多个无源线圈的端子短路，使得感应电流或涡流可以流动并且实现速度限制效果。

更有利的是，一个或多个无源线圈或线圈中的一些线圈的端子不短路，但是经由一个或多个二极管、或者一个或多个电阻器、或者一个或多个齐纳二极管耦合，使得涡流的数量以及因此阻尼效应的强度能够被调节，也可以单独地用于闭合和断开操作。

附图说明

图1至图4示出了这些绕组能够如何布置的示例：

具体实施方式

例如，断路器(CB)闭合操作的常规流程从具有一定气隙13的所述CB的OFF位置开始。当通过外部手段使电流在第一线圈14中流动时，磁通量将流过所述线圈的中心，该中心同时是E形轭11的中心支脚(leg)。当支脚14a中的电流方向指向附图平面外，朝向观察者时，则支脚14b中的电流方向将在附图平面内，远离观察者，并且轭11的中心支脚中的磁通量的方向将向上，通过气隙13，流向锚12的两侧，再次通过气隙13，向下流过E形轭11的侧面支脚，并且在轭11的下端返回其中心支脚。由于通过气隙的磁通量，锚12被吸引到轭11上并且CB 将操作。

(CB)断路器例如通过磁路内的一个或多个永磁体20被保持在闭合位置，其布置方式是锚12被吸引到轭11(通常是固定轭)，并且线圈中也没有电流流动。这意味着，具有至少一个永磁体，被布置在内部或固定轭处，通过该至少一个永磁体，磁通量将进一步向去往通常可移动的锚的气隙集中和/或增强。

当在第一线圈中流动的电流变化时，磁通量也随之变化。磁通量的这种变化将在被磁耦合到第一线圈的所有其他线圈中产生电压。当电流可以流过所述其他线圈(例如，具有短路端子的线圈15至17)时，涡流正在流动。

使用至少一个永磁体可以给出产生涡流的附加效应。源自永磁体、并且与线圈连接的磁通量的数量取决于气隙13的大小，因为气隙代表磁通量的磁阻。例如当致动器闭合时，气隙13变小，磁阻也变小，并且磁通量增加。并且通量的这种变化导致了由于永磁体引起的附加的涡流效应。

涡流的流动可以通过线圈15至17的端子的连接方式来控制——当端子断开时，则没有涡流流动。当端子闭合时，相对较高的涡流将会流动。

当端子与二极管连接时，可以定义涡流的可能方向。当端子与电阻器、齐纳二极管或电压源连接时，可以调节涡流的数量。

除了第一线圈中的变化电流以外，锚12的运动也将改变连接到线圈14至17的磁通量。例如当锚12朝向轭11移动时，气隙13变小。因此，磁路中的磁阻减小，即更多的磁通量将由同一个源产生。该源可以是第一线圈或永磁体中的电流。

由于运动引起的磁通量的变化也会在磁耦合轭11的所有线圈中感应电压。涡流的效应是，涡流与它们的源作用相反，即阻止或阻尼磁通量的变化。

这里所考虑的是由于锚12的运动引起的涡流。锚移动得越快，磁通量的变化越快，涡流越大，并且阻尼效应也越大。该系统是自我控制的，因为阻尼随着速度的增加而增加，因此相对高速的运动是强阻尼的，而相对低速的运动是弱阻尼的。

当斜升速度总是相同时，由于电流变化引起的涡流效应对于控制操作并不显著，当使用标准电流控制器来斜升或斜降第一线圈中的电流时也是如此。相应的阻尼效应总是相同的，并且可以在驱动系统的整体设置中考虑。

附图标记

10：磁致动器

11：致动器的固定轭；通常由铁制成；这里的形状为“E”

12：可移动的锚；通常由铁制成

13：气隙–在ON位置，气隙几乎为零，即12压在11上

14a、14b：第一线圈的支脚

15a、15b：第二线圈的支脚

16a、16b：第三线圈的支脚

17a、17b：第四线圈的支脚

20：永磁体

Claims (6)

1.一种用于低压、中压、或高压断路器的断路器驱动装置，其中所述驱动装置提供有具有轭（11）和锚（12）的磁致动器（10），其中至少所述轭或所述锚是可移动的，并且所述驱动装置的可移动部分被耦合到开关的可移动部分，并且所述轭提供有致动线圈（14, 14a），

其中所述致动线圈通过使用电能激活而被主动地驱动，并且所述轭提供有至少一个无源线圈（15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b, 17, 17a, 17b），并且所述至少一个无源线圈仅与所述致动线圈感性地耦合，并且所述轭提供有至少一个永磁体，其中所述至少一个无源线圈中的每个无源线圈提供有两个端子，其中，所述至少一个无源线圈的每个无源线圈的端子直接短路，或者在每个无源线圈的端子之间提供有电阻器、二极管、或齐纳二极管，并且其中，在致动所述驱动装置时，所述致动线圈中流动的电流被配置为使所述轭和所述锚朝向彼此移动，并且所述致动线圈中流动的所述电流被配置为使感应电流或涡流在至少一个无源线圈的每个无源线圈中流动，其阻尼所述轭和所述锚朝向彼此移动的速度。

2.根据权利要求1所述的断路器驱动装置，

其中所述无源线圈（15a, 15b）在所述轭内串联对准，使得当所述电流流过所述致动线圈时生成的磁场线流过所述无源线圈的中心并且是平行的。

3.根据权利要求1所述的断路器驱动装置，

其中所述至少一个无源线圈（15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b）在所述致动线圈的内部或外部对准，使得当所述电流流过所述致动线圈时生成的磁场线流过所述至少一个无源线圈中的每个无源线圈的中心。

4.根据权利要求1所述的断路器驱动装置，

其中第一无源线圈（15a, 15b）被布置分布在E形轭的第一支脚周围，第二无源线圈（16a, 16b）被布置分布在所述E形轭的第二支脚周围，以及第三无源线圈（17a, 17b）被布置分布在所述E形轭的第三支脚周围。

5.根据权利要求4所述的断路器驱动装置，

其中至少一个无源线圈作为绕组被布置在所述E形轭的至少一个支脚的凹槽中。

6.一种操作用于低压、中压或高压开关设备的断路器驱动装置的方法，其中所述驱动装置提供有具有轭和锚的磁致动器，其中至少所述轭或所述锚是可移动的，并且所述驱动装置的可移动部分被耦合到开关的可移动部分，并且所述轭提供有致动线圈，

其中所述致动线圈通过使用电能激活而被主动地驱动，并且所述轭提供有至少一个另外的无源线圈，并且所述至少一个另外的无源线圈仅与所述致动线圈感性地耦合，其中所述至少一个无源线圈中的每个无源线圈提供有两个端子，并且所述至少一个另外的无源线圈具有短路的端子，使得一个或多个无源线圈经由所述轭、通过所述致动线圈的感应而激活，其中，所述至少一个无源线圈的每个无源线圈的端子直接短路，或者在每个无源线圈的端子之间提供有电阻器、二极管、或齐纳二极管，并且其中，在致动所述驱动装置时，所述致动线圈中流动的电流被配置为使所述轭和所述锚朝向彼此移动，并且所述致动线圈中流动的所述电流被配置为使感应电流或涡流在至少一个无源线圈的每个无源线圈中流动，其阻尼所述轭和所述锚朝向彼此移动的速度。

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