真空断路器永磁操动机构性能分析与优化设计

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1、劣妻未交硕士学位论文真空断路器永磁操动机构性能分析与优化设计CharacteristicAnalysisandOptimizationDesignonPermanentMagneticActuatorforVacuumCircuitBreaker作者：刘焱导师：王毅教授北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书lUlllJJlrllllllllllJJlllllllllllrlllJY2602717本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇

2、编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：W拳年三月3／日然宝J日期：狮年-≥月31曰中图分类号：TM561．2UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文真空断路器永磁操动机构性能分析与优化设计OptimizationDesignandAnalysisofPermanentMagneticActuatorusedinVacuumCircuitBreaker作者姓名：刘焱导师姓名：王毅学位类别：工学学科专业：电气工程学号：11121633职称：教授学位级别：硕

3、士研究方向：智能电器北京交通大学2014年3月致谢本论文的工作是在我的导师王毅教授的悉心指导下完成的，王毅教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来王老师对我的关心和指导。王毅教授不仅悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上也给予了我很大的关心和帮助，在此向王毅老师表示衷心的谢意。王毅教授和田付强老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，肖建涛、韩薇、李宗垒等同学对我论文中的仿真研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母，谢谢他们的理解与支持，使我能够在学校专心完

4、成我的学业。中文摘要摘要：提高电网智能化水平是电力工业适应未来可持续发展的要求，积极应对未来挑战的选择。智能配电网是智能电网的重要组成部分，是直接与用户相连并向用户分配电能的环节，与人们生活密切相关。断路器作为配电网的重要设备，其动作可靠性的高低直接影响着配电网的稳定与否。智能电网要求开关设备具有高可靠性、快速动作能力以及更小的分散性等。永磁机构自身具有的结构简单、机械可靠性高、易于实现控制、永磁保持能耗低等特点，使之成为断路器的一种重要操动机构，有助于实现断路器的智能化。以现有单稳态永磁操动机构为研究对象，寻找优化永磁机构性能的方法，提出了一种新型的包含两个动铁心的双动铁心永磁操动机构。实

5、验表明，其对永磁机构性能的提高效果显著。分析了永磁机构的概况，包括永磁机构的发展历程、重要产品、市场现状、我国永磁机构的发展过程与存在的问题等。分析了永磁机构的结构特点与工作原理，并对单稳态永磁机构和双稳态永磁机构进行了全面的比较。选取单稳态永磁机构作为研究对象，分析了其静态特性和动态特性，并运用数值分析方法与计算机仿真技术对永磁机构的特性进行计算。永磁机构的结构尺寸影响机构动作过程中磁路的饱和度，饱和度的高低会对机构性能产生不同程度的影响。据此提出了利用调整磁路饱和度的方法优化永磁机构性能，研究了磁路饱和度与永磁机构性能的关系，通过AnsoftMaxwell确定最优尺寸并与原机构进行比较，

6、得到性能更优的永磁机构。为降低永磁机构的动作能耗，提出了一种包含两个动铁心的新型永磁机构。新机构在传统机构单动铁心的上部增加一个辅动铁心，在合闸过程中可以起到将部分气隙短路的作用，能够有效降低合闸能量，降低灭弧室刚合速度，延长断路器寿命。确定机构尺寸，结果表明，新型机构在分、合闸多项性能指标上，较传统机构有所提高。作为还有待完善的一种机构，其具有一定的上升空间。关键词：真空断路器；永磁操动机构；优化设计；磁路饱和分类号：TM561．2ABSTRACTABSTRACT：Improvingthelevelofintelligentpower鲥dist}1erequirementfortheeIe

7、c协cPower1nQustrytofitthefuturesustainabledevelopmentandactivelyrespondtothechallengesofthefuture．Asanimportantpartofsm抓鲥d，distributionnetworkisdlrectJYconnectedtotheusertodistributepower,andcloselyrelatedto