Operační mechanismus s permanentním magnetem
Permanentní magnetprovozní mechanismusje mechanismus, který využívá magnetické pole generované permanentním magnetem (obvykle vysoce výkonným -neodymovým železem bórovým magnetem) ve spojení s pulzním elektronickým řízením k provádění operací otevírání, zavírání a přidržování vysokonapěťových spínacích zařízení, jako jsou jističe. Představuje významnou technologickou inovaci oproti tradičním pružinovým a elektromagnetickým ovládacím mechanismům.
I. Základní princip práce
Základní myšlenkou ovládacího mechanismu s permanentními magnety je použití magnetické síly permanentního magnetu k nahrazení tradičního pružinového nebo zajišťovacího mechanismu pro udržení konečné polohy.
Jeho základní struktura zahrnuje především:
Permanentní magnet: Poskytuje zdroj konstantního magnetického pole.
Pohyblivé železné jádro: Přímo nebo nepřímo připojeno k pohyblivému kontaktu zhášecí komory-přerušovače; je to pohyblivá část.
Vypínací a uzavírací cívka: Dvě nezávislé budicí cívky.
Statické železné jádro: Tvoří součást magnetického obvodu.
Jeho fungování lze rozdělit do tří stavů:
Uzavřený holdingový stát
Když je mechanismus v zavřené poloze, pohybující se železné jádro je na horním konci a jeho magnetický obvod je vyrovnán s magnetickým obvodem generovaným permanentním magnetem a tvoří uzavřenou smyčku s nízkým magnetickým odporem.
V tomto okamžiku je přitažlivá síla permanentního magnetu dostatečná k překonání reakční síly kontaktní pružiny, která pevně přitahuje pohybující se železné jádro do uzavřené polohy a udržuje jej bez jakékoli vnější energie. Toto je jeho energeticky-nejúčinnější funkce.
Proces vypínání
Po přijetí vypínacího signálu řídicí systém dodává správně orientovaný pulzní proud do vypínací cívky.
Tento proud generuje magnetické pole, jehož směr je opačný než magnetické pole permanentního magnetu na vypínací vzduchové mezeře (tj. demagnetizace).
Superpozice dvou magnetických polí ruší nebo dokonce obrátí přídržnou sílu v uzavírací poloze. Když kombinovaná síla elektromagnetické síly a síly permanentního magnetu překročí předpětí kontaktní pružiny, pohybující se železné jádro se působením pružiny rychle pohybuje dolů, čímž dokončí vypínací operaci.
Stav otevření a proces uzavření operace
Po otevření je pohyblivé železné jádro umístěno na spodním konci. Podobně magnetický obvod generovaný permanentním magnetem tvoří uzavřenou smyčku přes další cestu (otvor držící vzduchovou mezeru), pomocí permanentní magnetické síly pevně drží pohybující se železné jádro v otevřené poloze.
Když je přijat uzavírací signál, řídicí systém dodává pulzní proud do uzavírací cívky.
Magnetické pole generované tímto proudem je opačného směru než magnetické pole permanentního magnetu v uzavírací vzduchové mezeře, čímž se ruší přídržná síla otevření.
Současně se toto elektromagnetické pole přidává k magnetickému poli permanentního magnetu ve směru zavírání a vytváří silnou hnací sílu, která táhne pohybující se železné jádro nahoru, čímž je proces zavírání dokončen a znovu-přechází do stavu zavírání.
Stručně řečeno: cívka je nabuzena pouze na okamžik (desítky milisekund), aby poskytla konečný tlak pro nastartování a překonání přídržných sil, zatímco dlouhodobé{0}}držení zajišťuje permanentní magnet, který nikdy nespotřebovává energii.
II. Hlavní vlastnosti
výhody:
Jednoduchá konstrukce a méně dílů: Odpadají složité mechanické součásti, jako jsou pružiny, ojnice, západky a vypínací jednotky, což výrazně zjednodušuje konstrukci.
Vysoká spolehlivost: Méně dílů znamená méně potenciálních poruchových bodů. Minimální mechanické opotřebení a dlouhá životnost (typicky přes 100 000 cyklů).
Extrémně nízká spotřeba energie: Energie se spotřebovává pouze během operací otevírání a zavírání (přibližně 20-60 ms), bez spotřeby energie během doby zdržení. Úspora energie je více než 99% ve srovnání s tradičními elektromagnetickými mechanismy.
Stabilní provozní charakteristiky: Charakteristiky pohonu jsou určeny silou permanentního magnetu a elektrickými impulsy, které nejsou ovlivněny faktory, jako je mazání a únava mechanických součástí, což má za následek vysoce stabilní rychlost otevírání a zavírání a časové charakteristiky.
Bezúdržbová-: Vzhledem k jednoduché konstrukci a absenci snadno poškozených mechanických částí je za běžných provozních podmínek vyžadována minimální údržba.
Šetrné k životnímu prostředí: Bez oleje -a plynu-, čímž se vyhnete problémům s únikem ropy a plynu, které se mohou vyskytovat u tradičních mechanismů.
Nevýhody:
Vysoké požadavky na materiály s permanentními magnety: Požadují se vysoce{0}}výkonné neodymové železo-borové magnety, jejichž magnetické vlastnosti musí zůstat stabilní při vysoké teplotě, silném nárazu a silném magnetickém poli, což představuje riziko demagnetizace při vysokých teplotách.
Silná závislost na řídicím obvodu: Provoz mechanismu zcela závisí na elektronické řídicí jednotce (ECU), která poskytuje přesný pulzní proud. Pokud dojde k poruše řídicího obvodu, bude celý mechanismus nefunkční. To je kritické úzké hrdlo jeho spolehlivosti.
Obtížné ruční ovládání po poruše: Tradiční pružinové mechanismy mají obvykle nouzové řešení pro ruční akumulaci energie (jako je klika) k uzavření okruhu při výpadku napájení. U mechanismů s permanentními magnety je však ruční ovládání při výpadku ovládacího napájení extrémně obtížné a může být dokonce nemožné.
Problémy s cenou: Počáteční cena-výkonných permanentních magnetů a inteligentních řídicích jednotek je poměrně vysoká.
Proti-„skákání“ při zavírání a otevírání: To vyžaduje elektronický řídicí systém, který klade vysoké nároky na logiku ovládání.
III. Srovnání s tradičními operačními mechanismy
| Charakteristika | Ovládací mechanismus s permanentním magnetem | Mechanismus-ovládaný pružinou | Elektromagnetický ovládací mechanismus |
|---|---|---|---|
| Zdroj energie | Síla permanentního magnetu + elektrický impuls | Jaro (před-uložená energie) | Elektromagnetická síla |
| Způsob údržby | Síla permanentního magnetu | Mechanická západka | Elektromagnetická síla/mechanická západka |
| Spotřeba energie | Extrémně nízká (pouze během provozu) | Nízká (motor akumulace energie spotřebovává málo energie) | Extrémně vysoký (obrovský uzavírací proud) |
| Struktura | Velmi jednoduché | Velmi složité | Relativně jednoduché |
| Počet dílů | Pár | Násobek | Střední |
| Spolehlivost | Vysoká (žádné mechanické opotřebení) | Střední (mechanické části jsou náchylné k opotřebení) | Střední |
| Údržba | Bezúdržbové- | Vyžaduje pravidelnou údržbu | Vyžaduje určitou údržbu |
| Pohybové charakteristiky | Extrémně stabilní | Změny v průběhu času | Relativně stabilní |
| Kontrola závislosti | Naprosto spolehlivý | Částečně závislý | Závislý |
IV. Hlavní aplikační oblasti
Ovládací mechanismy s permanentními magnety se díky svému vynikajícímu výkonu staly hlavním proudem a preferovanou konfigurací vakuových jističů v poli středního- napětí (zejména napěťové úrovně 12 kV ~ 40,5 kV).
Vakuové jističe středního napětí: {0}Toto je nejtypičtější a nejrozšířenější scénář použití mechanismů s permanentními magnety.
Inteligentní sítě a inteligentní rozvaděče: Jsou snadno integrovatelné s inteligentními řídicími jednotkami, což z nich činí ideální prováděcí jednotky pro realizaci inteligence a digitalizace jističů.
Aplikace vyžadující častý provoz: Jako je metalurgie, chemický průmysl a hornictví.
Aplikace s vysokými požadavky na spolehlivost: Například rozvodny napájecího systému a datová centra.
V. Budoucí vývojové trendy
Inovace materiálů: Vyvíjejte nové materiály s permanentními magnety s vyšší koercitivitou a vyššími provozními teplotami, aby se vyrovnaly s drsnějším prostředím.
Integrace a inteligence: Hluboce integrujte funkce, jako je monitorování stavu (např. analýza průběhu proudu cívky, monitorování opotřebení kontaktů), inteligentní ochrana a komunikace do řídicí jednotky, aby se vytvořil „inteligentní provozní mechanismus“.
Bismoskopický a monostabilní: V současné době je hlavní proud bistabilní (dvě stabilní polohy: otevřená a zavřená). Monostabilní (jedna poloha závisí na síle permanentního magnetu, druhá na síle pružiny) se také používá ve specifických aplikacích a bude se nadále vyvíjet podle budoucích potřeb.
Optimalizace nákladů: S pokrokem ve-výrobě ve velkém měřítku a technologickou vyspělostí dále snižujte náklady a rozšiřujte tržní aplikace.
Shrnutí
Stručně řečeno, ovládací mechanismy s permanentními magnety se svou jednoduchou strukturou, extrémně vysokou spolehlivostí a nízkou spotřebou energie představují důležitý vývojový směr pro technologii provozu rozváděčů středního{0}}napětí a jsou jednou z nepostradatelných klíčových součástí moderních inteligentních sítí.
Vakuové jističe s permanentními magnety Shaanxi Huadian se svou revoluční technologií ovládání permanentními magnety vedou průmysl do nové éry bezúdržbového-provozu. Srdečně vás zveme k návštěvě a zažijte kouzlo čínského inteligentního energetického zařízení.
E-mail:pannie@hdswitchgear.com.
Whatsapp/Wechat:+8318789455087
