單穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)使用的運動部件最少,因此可將機(jī)械部件的磨損減到最小,故障率降到最低。機(jī)構(gòu)的中心部分有兩塊磁鐵,可提供超過230kg的觸頭壓力。合閘位置時,依靠閉合磁路產(chǎn)生的觸頭壓力將機(jī)構(gòu)保持在合閘位置,同時磁軛將單線圈封在中間,線圈為機(jī)構(gòu)操作提供能源。
(1)合閘操作
在分閘位置,真空滅弧室的動觸頭通過與驅(qū)動絕緣子連接的分閘彈簧保持在分閘位置。需要實行合閘操作時,由控制模塊內(nèi)的合閘電容器向機(jī)構(gòu)線圈內(nèi)注入一脈沖電流,當(dāng)動靜觸頭接觸后,動觸頭停止運動,但動鐵心繼續(xù)運動2mm,壓縮觸頭的壓力彈簧。動鐵心和磁軛之間通過磁力實現(xiàn)鎖扣,此時線圈電流進(jìn)一步增大,使得永磁材料達(dá)到飽和狀態(tài)。因此,在合閘位置切斷控制模塊發(fā)出的線圈電流時,飽和現(xiàn)象將使永磁材料的磁性增加到一定程度,使動鐵心保持在合閘位置。動鐵心的運動同時使分閘彈簧儲能,為下次分閘做好準(zhǔn)備。
(2)分閘操作
分閘操作時,由控制模塊內(nèi)的分閘電容器向機(jī)構(gòu)線圈注入一反向脈沖電流,時間為15~20ms。該電流將會對磁性材料產(chǎn)生部分消磁效應(yīng),并減小合閘保持力,已儲能的分閘彈簧和觸頭壓力彈簧的反向力將使動鐵心釋放,并向分閘方向加速運動,最終靠分閘彈簧保持在分閘位置。
如圖1 所示,所有的開關(guān)元件軸向?qū)ΨQ裝配,所有機(jī)械運動均為直線運動,省掉了電機(jī)、齒輪、連桿、鏈條和機(jī)械鎖扣等元件。
傳統(tǒng)的真空斷路器由一個機(jī)構(gòu)操動三相開關(guān),因此必須使用傳動件。對真空斷路器的故障統(tǒng)計分析顯示:75%的斷路器故障為機(jī)械故障。三相獨立機(jī)構(gòu)的使用是單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)最主要的優(yōu)點,它因此省去了機(jī)構(gòu)和真空滅弧室之間的大部分機(jī)械連接元件,從而最大程度地降低了故障率。