真空斷路器磁電速度傳感器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、在電力輸配電系統(tǒng)中，真空斷路器是應(yīng)用最為廣泛的開關(guān)設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)一切正常時(shí)，真空斷路器起到控制作用，用來將線路或者線路中的設(shè)備從系統(tǒng)中接入或者斷開；當(dāng)系統(tǒng)中線路或者設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，真空斷路器起到保護(hù)作用，用來將出現(xiàn)問題的線路快速?gòu)南到y(tǒng)中切斷，以便保護(hù)其他沒有出現(xiàn)問題的設(shè)備正常運(yùn)行。所以，真空斷路器在電力輸配電系統(tǒng)中起著控制和保護(hù)兩種作用，其狀態(tài)參數(shù)是否正常關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。
　　本文選取了動(dòng)觸頭分合閘平均速度這一對(duì)真空斷路

2、器開斷性能起著至關(guān)重要作用的狀態(tài)參數(shù)作為檢測(cè)信號(hào)，綜合運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)和有限元分析理論設(shè)計(jì)出一個(gè)磁電速度傳感器，用來對(duì)真空斷路器分合閘速度進(jìn)行檢測(cè)。主要做了以下內(nèi)容：
　　首先，分析了磁電速度傳感器不需要外接電源，輸出阻抗小，不需要高增益放大器，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)上選擇了壽命更長(zhǎng)的動(dòng)鐵型磁電傳感器，通過對(duì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的變換以及對(duì)永磁體磁場(chǎng)分布的有限元分析推測(cè)出雙線圈的結(jié)構(gòu)可以改善傳感器靈敏度，利用有限元分析軟

3、件對(duì)同匝數(shù)的雙線圈和單線圈結(jié)構(gòu)輸出特性進(jìn)行比較，結(jié)果表明雙線圈的傳感器靈敏度更高。從而確定了傳感器結(jié)構(gòu)。
　　然后，結(jié)合真空斷路器中安裝傳感器的空間大小，通過計(jì)算對(duì)永磁體、線圈以及線圈骨架的尺寸有了初步的設(shè)計(jì)。根據(jù)傳感器輸出特性方程推測(cè)雙線圈反串聯(lián)的連接方式可以改善傳感器的線性度，利用有限元分析軟件中場(chǎng)計(jì)算功能對(duì)這種結(jié)構(gòu)下磁通量變化情況進(jìn)行計(jì)算，將后處理的數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理軟件中，對(duì)傳感器線性度和靈敏度這兩個(gè)重要性能指標(biāo)進(jìn)行直觀

4、分析。結(jié)果表明雖然雙線圈反串聯(lián)結(jié)構(gòu)比正串聯(lián)結(jié)構(gòu)靈敏度小一些，但線性度改善很多。從而確定了線圈的連接方式，同時(shí)由靈敏度公式得出測(cè)速的理論依據(jù)。
　　最后，分析了線圈徑向匝數(shù)、線圈軸向?qū)訑?shù)以及兩線圈之間的距離的大小的變化對(duì)傳感器性能的影響，利用有限元分析軟件中的參數(shù)化分析對(duì)傳感器線圈以及兩線圈之間的距離尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)尺寸，完成了磁電傳感器的優(yōu)化過程。之后，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)最優(yōu)化后的磁電傳感器結(jié)構(gòu)的合理性以及性能的可靠性進(jìn)行了分析