一种基于两相磁性材料的新型智能断路器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于两相磁性材料的新型智能断路器，包括操动机构、导电杆和绝缘套管组合体、触头、真空灭弧室、检测控制系统。操动机构由普通电工钢片组成的动铁心和由两相磁性材料组成的静铁心、绕组及分闸弹簧组成。检测控制系统由与绕组相连的电力电子装置、CPU、AD转换器组成。通过检测控制系统实现对两相磁性材料在直流励磁及退磁功能之间的转换，完成对断路器的分合闸，进而实现对电力系统的保护。具有操动机构结构简单，节能效果显著的特点，能够取得一定的经济效益，对整个电力系统具有重大的实际意义。
【专利说明】一种基于两相磁性材料的新型智能断路器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电气工程领域，具体指一种基于两相磁性材料自适应调节、控制和保护输配电网络的节能型智能断路器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电力系统综合自动化的广泛应用，对系统节能化、可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高，传统断路器已无法满足现代电力系统综合自动化的需要。随着新材料、微型处理器、检测控制技术、通信、电力电子技术的飞速发展，使得断路器智能化的发展成为可能，并成为断路器的发展方向。
[0003]20世纪60年代初，美国推出了半导体脱扣器，但可靠性不是很理想。目前，国外的断路器产品大都装有智能型控制器，如法国的MG公司的M系列断路器、ABB公司的F系列断路器、西门子公司的3WE系列断路器、德国AEG公司的ME系列断路器、日本寺崎公司的AH系列断路器等。随着技术的不断发展，发达国家此类产品也在不断更新换代。80年代末期，以法国MG公司为代表的国外低压电器生产商推出了不带电磁脱扣器的电子式过电流脱扣器，采用微机控制，并添加了故障报警、电流表、电压表、自诊断等辅助功能。寺崎电机推出了 XH系列塑壳式断路器，采用8位微机处理器。90年代初，美国GE公司推出了带数字化固态脱扣器的Power Breaker系列塑壳式断路器。AEG公司开发ME-07系列代替ME系列。西门子推出3WN6系列代替3WE系列。
[0004]我国低压断路器的发展大致可以分为三个阶段:第一代产品开发于20世纪60年代初至70年代，以 DW10、DZ10系列为代表的过电流脱扣器，采用合拍式电磁铁结构。其缺点为:体积大，动作时间长，保护单一，耗材耗能。现在已经被列入淘汰产品。第二代产品开发于20世纪70年代末至80年代末，以DW15、DZ20和ME系列为代表，采用热-电磁式和半导体式。相比于第一代，技术指标有了明显提高，保护性能完善，结构上更加合理，已经达到了国外先进水平。第三代产品开发于20世纪90年代，以DW40、DW45、DZ40等系列为代表，采用了计算机技术、通信技术、传感器技术等。保护功能更加丰富和完善，响应时间短，小型化。通过通信接口，可以实现遥控、遥测、遥调、遥信等“四遥”功能。现在，该类产品在电力系统中发挥着主要的作用。自2006年开始，我国正式研发第四代万能式断路器(VW60系列)和第四代塑壳断路器(VM60系列)，主要特点是:在智能化的基础上具备基于现场总线的可通讯特点。
[0005]如果在智能断路器内部建立有效结构体系，采用新型两相磁性材料，实现断路器的分合闸，将克服传统智能断路器体积大、功耗大、准确率低、速度慢及结构复杂的缺点。使断路器具备传统断路器功能的同时，兼具结构简单、节能效果显著的特点。这将大大减少断路器操动机构的故障率，保证电力系统的安全运行。
【发明内容】
[0006]发明目的:[0007]本实用新型提供了一种基于两相磁性材料的新型智能断路器，采用了一种新型的两相磁性材料，组成新的断路器铁心结构，其目的在于:通过建立检测、控制系统实现对该两相磁性材料退磁和直流励磁功能之间的智能转换，完成对新型智能断路器的分合闸，进而对电力系统进行自适应调节、控制和保护。
[0008]技术方案:
[0009]本实用新型是通过以下技术方案实施的:
[0010]一种基于两相磁性材料的新型智能断路器，所述智能断路器包括操动机构、导电杆和绝缘套管组合体、触头、真空灭弧室、检测控制系统，其特征在于:操动机构由普通电工钢片组成的动铁心和由两相磁性材料组成的静铁心、绕组及分闸弹簧组成；动铁心和静铁心中间放置分闸弹簧，绕组绕制在静铁心中间并与检测控制系统连接；触头置于真空灭弧室之中并与动铁心通过绝缘拉杆连接；触头左侧与霍尔电压和电流传感器连接，霍尔电压和电流传感器与进线端导电杆及绝缘套管组合体相连，触头右侧与出线端导电杆及绝缘套管组合体相连。
[0011]所述检测控制系统由与绕组相连的电力电子装置、CPU和AD转换器组成，电力电子装置连接CPU，CPU连接AD转换器，AD转换器连接霍尔电压和电流传感器。
[0012]优点和效果:
[0013]本实用新型不同于传统智能断路器方案。首先，利用两相磁性材料进行断路器的分合闸，节能效果显著；其次，由两相磁性材料组成的操动机构具有结构简单的特点，仅需要很小的直流，就能够产生较强的保持磁通，克服了传统操动机构结构复杂的缺点。使故障率大大降低，保证电力系统的安全运行。
[0014]【专利附图】
【附图说明】:
[0015]图1为本实用新型的结构示意图。
[0016]附图标记说明:
[0017]1、动铁心，2、静铁心，3、绕组，4、分闸弹簧，5、触头，6、真空灭弧室，7、绝缘拉杆，8、霍尔电压和电流传感器，9、进线端导电杆及绝缘套管组合体，10、出线端导电杆及绝缘套管组合体，11、检测控制系统，12、电力电子装置，13、CPU, 14、AD转换器。
[0018]【具体实施方式】:
[0019]下面结合附图对本实用新型进行具体说明:
[0020]本实用新型提供一种全新的智能型断路器，将两相磁性材料植入到传统断路器中，形成一种利用材料剩磁进行分合闸的新型断路器。通过建立检测、控制系统实现对两相磁性材料直流励磁功能连续调节，完成对新型智能断路器的分合闸，进而对电力系统进行自适应调节、控制和保护。这种新型智能断路器取消了原有断路器复杂的操动机构，仅需要很小的直流，就能够产生较强的保持磁通，使故障率大大降低，保证电力系统的安全运行。
[0021]一种基于两相磁性材料的新型智能断路器，所述智能断路器包括操动机构、导电杆和绝缘套管组合体、触头5、真空灭弧室6、检测控制系统11，其特征在于:操动机构由普通电工钢片组成的动铁心I和由两相磁性材料组成的静铁心2、绕组3及分闸弹簧4组成；动铁心I和静铁心2中间放置分闸弹簧4，绕组3绕制在静铁心2中间并与检测控制系统11连接；导电杆和绝缘套管组合体包括进线端导电杆及绝缘套管组合体9和出线端导电杆及绝缘套管组合体10 ;触头5置于真空灭弧室6之中并与动铁心I通过绝缘拉杆7连接；触头5左侧与霍尔电压和电流传感器8连接，霍尔电压和电流传感器8与进线端导电杆及绝缘套管组合体9相连,触头5右侧与出线端导电杆及绝缘套管组合体10相连。
[0022]所述检测控制系统11由与绕组3相连的电力电子装置12、CPU13和AD转换器14组成，电力电子装置12连接CPU13，CPU13连接AD转换器14，AD转换器14连接霍尔电压和电流传感器8。
[0023]本实用新型这种基于两相磁性材料的新型智能断路器的工作原理如下:
[0024]当电力系统发生缺陷或者故障时，通过霍尔电压和电流传感器8及AD转换器14将故障信号传入CPU13，CPU13判断当前断路器所处的工作条件，以获得与当前系统工作状态相适应的运动特性并对电力电子装置12发出定量的控制脉冲，施加于绕组3上，控制两相磁性材料组成的静铁心2定量退磁(如正常运行电流较小时以较低速度分闸，系统短路电流较大时以较高速度分闸)，分闸弹簧4带动普通电工钢片组成的动铁心I向上运动，使触头5分闸。当缺陷或者故障消失时，CPU13判断当前断路器所处的工作条件，对电子装置12发出定量的控制脉冲，施加于绕组3上，控制两相磁性材料组成的静铁心2定量充磁，带动普通电工钢片组成的动铁心I向下运动，使触头5合闸。
[0025]本实用新型这种基于两相磁性材料的新型智能断路器，通过建立霍尔电压和电流传感器及AD转换器检测电力系统的缺陷或者故障，通过检测控制系统实现对两相磁性材料在直流励磁及退磁功能之间的转换，完成对断路器的分合闸，进而实现对电力系统的保护。具有节电效果显著特点的同时，大大降低了断路器操动机构的故障率，对整个电力系统具有重大的实际意义。
【权利要求】
1.一种基于两相磁性材料的新型智能断路器，所述智能断路器包括操动机构、导电杆和绝缘套管组合体、触头(5 )、真空灭弧室(6 )、检测控制系统(11 )，其特征在于:操动机构由普通电工钢片组成的动铁心(I)和由两相磁性材料组成的静铁心(2)、绕组(3)及分闸弹簧(4 )组成；动铁心(I)和静铁心(2 )中间放置分闸弹簧(4 )，绕组(3 )绕制在静铁心(2 )中间并与检测控制系统(11)连接；触头(5)置于真空灭弧室(6)之中并与动铁心(I)通过绝缘拉杆(7)连接；触头(5)左侧与霍尔电压和电流传感器(8)连接，霍尔电压和电流传感器(8)与进线端导电杆及绝缘套管组合体(9)相连，触头(5)右侧与出线端导电杆及绝缘套管组合体(10)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于两相磁性材料的新型智能断路器，其特征在于:所述检测控制系统(11)由与绕组(3)相连的电力电子装置(12)、CPU (13)和AD转换器(14)组成，电力电子装置(12)连接CPU (13)，CPU (13)连接AD转换器(14)，AD转换器(14)连接霍尔电压和电流传感器(8 )。
【文档编号】H01H71/68GK203415517SQ201320558205
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】白保东, 陈德志, 李宝鹏, 杜宁 申请人:沈阳工业大学