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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