DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.1.01

ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ИНДУКЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКОГО ПРИВОДА С БИСТАБИЛЬНЫМ ФИКСАТОРОМ ПОЛОЖЕНИЯ КОНТАКТОВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ НА БАЗЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

E. I. Baida, V. V. Lytvynenko, A. A. Chepeliuk

Анотація


В статье исследована оригинальная математическая модель быстродействующего индукционно-динамического привода выключателя с бистабильным фиксатором с двумя катушками на базе постоянных магнитов. Индукционно-динамические механизмы, известные в иностранной литературе как Thomson-drive, применяются в качестве привода выключателей постоянного тока благодаря высокому быстродействию, простоте и надежности конструкции. Целью статьи является анализ принципиальной возможности создания коммутационного аппарата с индукционно-динамическим приводом на базе математической модели, что позволяет повысить надежность работы всего механизма и существенно упростить конструкцию. Рассматривается возможность создания предлагаемого комбинированного приводного механизма и определение основных направлений дальнейших исследований с целью получения опытных образцов. Конструкция исследуемого индукционно-динамического привода ранее в литературе не рассматривалась. Решаемая задача является мультифизической, включающей расчет: статического магнитного поля; электрической цепи с учетом изменения напряжения на конденсаторе и наведенной в катушках противо-ЭДС; динамики движения якорей бистабильного фиксатора и привода с учетом изменения массы; нестационарного электромагнитного поля в неоднородной нелинейной среде с учетом постоянных магнитов и движения проводящих тел в электромагнитном поле. Направления дальнейших исследований представляются в виде оптимизации геометрии, параметров катушек привода и конденсаторов, геометрии бистабильного механизма, объема и остаточной индукции постоянных магнитов для обеспечения требуемых значений быстродействия, контактного нажатия и габаритов аппарата.

Ключові слова


индукционно-динамический привод; бистабильный фиксатор; постоянные магниты

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

Посилання


Bolyukh V.F., Schukin I.S. Investigation of thermal processes in a linear pulse-induction electromechanical converter of cyclic action. Electrical engineering & electromechanics, 2017, no.5, pp. 14-22. doi: 10.20998/2074-272X.2017.5.02.

Baida E.I. Mathematical modeling of induction-dynamic systems. Electrical engineering & electromechanics, 2009, no.5, pp. 13-16. (Rus).

Bissal A. On the design of ultra-fast electromechanical Actuators. Licentiate thesis, monograph. ElectromagneticEngineeringSchool of Electrical Engineering,Stockholm,Sweden, 2013. 68 p.

Wen W., Huang Y., Al-Dweikat M., Zhang Z., Cheng T., Gao S., Liu W. Research on operating mechanism for ultra-fast 40.5-kV vacuum switches. IEEE Transactions on Power Delivery, 2015, vol.30, no.6, pp. 2553-2560. doi: 10.1109/tpwrd.2015.2409122.

Aleksandrov G.N., Borisov V.V., Ivanov V.A. Teoriia elektricheskikh apparatov [Theory of electrical apparatus].Moscow, Vysshaia shkola Publ., 1985. 312 p. (Rus).

Baida E.I., Volkova O.G. Mathematical model of a quick-driving actuator of an automatic switch with an instant-dynamic and bistable mechanism. Electrical Engineering and Power Engineering, 2018, no.1, pp. 30-39. doi: 10.15588/1607-6761-2018-1-4.

Meyer J.-M., Rufer A. A DC hybrid circuit breaker with ultra fast contact opening and integrated gate-commutated thyristors (IGCT). IEEE Transactions on Power Delivery, 2006, vol.21, no.2, pp. 646-651. doi: 10.1109/tpwrd.2006.870981.

Wang Z., Sun L., He S., Geng Y., Liu Z. A permanent magnetic actuator for 126 kV vacuum circuit breakers. IEEE Transactions on Magnetics, 2014, vol.50, no.3, pp. 129-135. doi: 10.1109/tmag.2013.2284251.

Young-woo Jeong, Seok-won Lee, Young-geun Kim, and Hyun-wook Lee. High-speed AC circuit breaker and high-speed OCR. 22nd International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED 2013). Stockholm, 2013. pp. 1215-1218. doi: 10.1049/cp.2013.0834.

Klymenko B.V. Forsirovannye elektromagnitnye sistemy. [Forced electromagnetic systems]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1989. 160 p. (Rus).

Baida E.I. A mathematical model of calculation the dynamics of two-position electromagnetic actuators of medium voltage vacuum circuit breakers. Journal of scientific publications of graduate students and doctoral students, 2013, no.1, pp. 136-141. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Болюх В.Ф., Щукин И.С. Исследование тепловых процессов в линейном импульсно-индукционном электромеханическом преобразователе циклического типа // Електротехніка і електромеханіка. – 2017. – №5. – С. 14-22. doi: 10.20998/2074-272X.2017.5.02.
  2. Байда Е.И. Математическое моделирование индукционно-динамических систем // Електротехніка і електромеханіка. – 2009. ‑ №5. – С. 13-16.
  3. Bissal A. On the design of ultra-fast electromechanical Actuators. Licentiate thesis, monograph. – Electromagnetic Engineering School of Electrical Engineering, Stockholm, Sweden. – 2013. 68 p.
  4. Wen W., Huang Y., Al-Dweikat M., Zhang Z., Cheng T., Gao S., Liu W. Research on operating mechanism for ultra-fast 40.5-kV vacuum switches // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2015. – vol.30. – no.6. – pp. 2553-2560. doi: 10.1109/tpwrd.2015.2409122.
  5. Александров Г.Н., Борисов В.В., В Иванов.А. Теория электрических аппаратов. Учебник для втузов по спец. «Электрические аппараты». – М.: Высшая школа, 1985. 312 с.
  6. Байда Е.И., Волкова О.Г. Математическая модель быстродействующего привода автоматического выключателя с индукционно-динамическим и бистабильным фиксатором // Електротехніка та електроенергетика. – 2018. – №1. – С. 30-39. doi: 10.15588/1607-6761-2018-1-4.
  7. Meyer J.-M., Rufer A. A DC hybrid circuit breaker with ultra fast contact opening and integrated gate-commutated thyristors (IGCT) // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2006. – vol.21. – no.2. – pp. 646-651. doi: 10.1109/tpwrd.2006.870981.
  8. Wang Z., Sun L., He S., Geng Y., Liu Z. A permanent magnetic actuator for 126 kV vacuum circuit breakers // IEEE Transactions on Magnetics. – 2014. – vol.50. – no.3. – pp. 129-135. doi: 10.1109/tmag.2013.2284251.
  9. Young-woo Jeong, Seok-won Lee, Young-geun Kim, and Hyun-wook Lee. High-speed AC circuit breaker and high-speed OCR // 22nd International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED 2013). Stockholm, 2013. pp. 1215-1218. doi: 10.1049/cp.2013.0834.
  10. Клименко Б.В. Форсированные электромагнитные системы. – М.: Энергоатомиздат, 1989. 160 с.
  11. Байда Е.И. Математическая модель расчета динамики двухпозиционных электромагнитных актуаторов вакуумных выключателей среднего напряжения // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. – 2013. – №1. – С. 136-141.




Copyright (c) 2020 E. I. Baida, V. V. Lytvynenko, A. A. Chepeliuk


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)