電炮作為新型超高速發(fā)射裝置,憑借優(yōu)良的性能,在軍工、航空航天、高壓物理及高能量密度物理等研究領(lǐng)域取得了廣泛而卓有成效的應(yīng)用。中壓開關(guān)柜內(nèi)部電弧故障會(huì)造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞并且時(shí)刻威脅著人身安全,因此,需要采取合理措施加以保護(hù)。本文針對觸點(diǎn)電器傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的局限性及其技術(shù)發(fā)展趨勢,并參照中壓開關(guān)柜電弧故障保護(hù)需求,將軍工電炮原理應(yīng)用于解決中壓開關(guān)關(guān)鍵技術(shù)問題,提出了基于電炮原理的新型中壓快速接地開關(guān)技術(shù),并對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)特性及電弧故障快速保護(hù)能力進(jìn)行深入研究,主要開展了以下研究工作:（1）闡述采用電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)的新型中壓快速接地開關(guān)技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)及其工作原理,研究新型電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型及定型、機(jī)構(gòu)反力特性的分析、電動(dòng)斥力對合閘保持力的影響、永磁盤尺寸及驅(qū)動(dòng)線圈參數(shù)的理論估算等。（2）利用Maxwell電磁場仿真軟件建立電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸對稱二維有限元模型。依此,運(yùn)用控制變量法詳細(xì)分析了不同因素對電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響。進(jìn)一步地,提出了一種基于Matlab和Maxwell聯(lián)合仿真計(jì)算的多結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案,以完成行程時(shí)間最短作為目標(biāo)函數(shù),實(shí)現(xiàn)了電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)綜合仿真優(yōu)化。（3... 

【文章來源】：福州大學(xué)福建省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１中壓快速接地開關(guān)系統(tǒng)組成圖??單相中壓快速接地開關(guān)樣機(jī)包含三個(gè)主要部分：電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)、分合閘保持永磁盤機(jī)??構(gòu)、固封極柱真空滅弧室

機(jī)構(gòu)的電炮類別，本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步選出適用于中壓快速接地開關(guān)系統(tǒng)的最優(yōu)電炮原??理結(jié)構(gòu)。具體選型分析過程及選型結(jié)果在２．５節(jié)具體分析。??中壓快速接地開關(guān)的勵(lì)磁控制模塊原理圖如圖２－２所示，主要包括電容充電回路和電??容放電回路，用來完成儲(chǔ)能電容的充電和放電操作。??控制??單元???ｉ各???繼電器?驅(qū)動(dòng)??驅(qū)動(dòng)電路?Ｉ電路??！??－????????ｊ??ｉ?ｄ?限流電阻ｎ￣［￥％￥］■?——￣｜?！??Ｍ?％－?ｉ?＼ｋ?＼??°?＾回路波?丨?八闡：??。?ＦＥｚＬＩ?ｉ＿ｕ?Ｌｉｆ?ｉ??電容充電回路ｌ?ｉ?！?ｉ電容放，回ｉ??圖２－２勵(lì)磁控制模塊原理圖??本文重心在于電炮操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析研究，因此對于電容充電回路著墨較輕，為滿足串??聯(lián)儲(chǔ)能電容較高充電電壓的要求，在保證實(shí)驗(yàn)安全的前提下，通過升壓變壓器升高勵(lì)磁控??制模塊交流輸入電壓至４２５Ｖ，從而保證其整流后輸出約６００Ｖ左右的直流電壓。本文通過??下述方式來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電容的快速充電：將單相交流電壓經(jīng)過升壓變壓器升高到一定值后，??經(jīng)整流及濾波，得到紋波較小的直流充電電壓，經(jīng)限流電阻后對儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，該直??流充電電壓將大大縮短儲(chǔ)能電容的充電時(shí)間。??２．?３中壓快速接地開關(guān)的工作原理??開關(guān)設(shè)備內(nèi)部潛在電弧故障不可避免

??推動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，具備結(jié)構(gòu)簡單且快速動(dòng)作的特點(diǎn)，從而受到廣泛的青睞［４３］。圖２－３為??基于渦流斥力機(jī)構(gòu)的快速開關(guān)樣機(jī)，圖中儲(chǔ)能電容給驅(qū)動(dòng)線圈放電，并高速推動(dòng)斥力盤動(dòng)??作，帶動(dòng)動(dòng)靜觸頭快速分合閘。??響１??■??圖２－３基于渦流斥力機(jī)構(gòu)的快速開關(guān)樣機(jī)［４４１??圖２－４為ＡＢＢ公司所開發(fā)的基于微型氣體發(fā)生裝置的快速接地開關(guān)，配合特定結(jié)構(gòu)??的滅弧室動(dòng)靜觸頭可迅速動(dòng)作、可靠關(guān)合。該技術(shù)已成功應(yīng)用到ＡＢＢ公司的快速接地開??關(guān)成品設(shè)備中。??（ｎ??＾＾ＳＳＳＳＳＳ＾＾Ｓｍ?ＳＳ２＾Ｅ２Ｉ５５Ｓ＾ｗｉＥ??；＾ＳＳ??■?ｒ?ｒ??圖２－４?ＡＢＢ公司基于微型氣體發(fā)生裝置的快速接地開關(guān)??２．４．２傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)及快速操動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的問題??傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)在速動(dòng)性上還不足以滿足智能電網(wǎng)對開關(guān)設(shè)備速動(dòng)性的高要求，其較長??的分合閘動(dòng)作時(shí)間所帶了的分散性問題不容忽視；以渦流斥力機(jī)構(gòu)為代表的快速操動(dòng)機(jī)構(gòu)??在滿足快速動(dòng)作的同時(shí)，亦存在下述需要進(jìn)一步研究的問題：ａ）其行程受限。由于渦流??斥力作用范圍有限，斥力盤與驅(qū)動(dòng)線圈盤開距與渦流作用力成反比；ｂ）由于其結(jié)構(gòu)為盤??式結(jié)構(gòu)，在快速動(dòng)作時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)存在對中性問題，機(jī)構(gòu)需要額外的對中結(jié)構(gòu)來束縛其產(chǎn)??１２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3510526