對(duì)永磁體、永磁機(jī)構(gòu)和永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器分別進(jìn)行了高溫試驗(yàn)和低溫試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了溫度對(duì)永磁體的磁通量、永磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)吸合力和永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的機(jī)械特性參數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：永磁體的磁通量和永磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)吸合力與溫度為負(fù)相關(guān)；同時(shí)，永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的平均分閘速度、平均合閘速度、分閘線圈電流值和合閘線圈電流值與溫度均為負(fù)相關(guān)。

　　引言

　　近年來(lái)，用于真空斷路器的永磁保持、電子控制的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)備受關(guān)注。與傳統(tǒng)的斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，永磁機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)，無(wú)需機(jī)械脫、鎖扣裝置，具有較高的可靠性。到了20 世紀(jì)90 年代，隨著斷路器及其機(jī)構(gòu)制造水平的提高，永磁機(jī)構(gòu)的操作穩(wěn)定性越來(lái)越受到人們的極大關(guān)注，操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操動(dòng)精度問(wèn)題一直是研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　提高永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操動(dòng)精度，重要的是解決機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的離散性，即克服合閘時(shí)間和分閘時(shí)間的離散性。分合閘時(shí)間的離散性主要由電氣和機(jī)械兩方面的因素造成的。電氣部分的分合閘時(shí)間的離散性主要由控制電壓變化造成的；機(jī)械部分的分合閘時(shí)間的離散性主要由傳動(dòng)環(huán)節(jié)的能量損耗的分散性、觸頭表面燒損引起的觸頭間距離的變化和溫度變化引起永磁體矯頑力變化所引起的。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的分散性受前述諸多因素的影響，其中環(huán)境溫度和控制電壓是影響操作時(shí)間分散性的兩個(gè)最主要的因素。

　　目前許多學(xué)者對(duì)永磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究工作，這些工作大多針對(duì)如何提高永磁機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行研究，但對(duì)于環(huán)境溫度對(duì)永磁機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)離散性的影響基本沒(méi)有研究。

　　筆者對(duì)永磁體、永磁機(jī)構(gòu)和完整的永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器進(jìn)行了一系列的高溫試驗(yàn)和低溫試驗(yàn)，揭示了環(huán)境溫度對(duì)永磁體的磁通量、永磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)吸合力和永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的機(jī)械特性參數(shù)的影響規(guī)律。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.zlyvkd.cn/)認(rèn)為筆者的研究?jī)?nèi)容對(duì)于如何進(jìn)一步提高永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操動(dòng)精度具有重要的指導(dǎo)意義。

　　1、試驗(yàn)樣品和方法

　　文中， 高溫試驗(yàn)和低溫試驗(yàn)的試驗(yàn)對(duì)象為：尺寸和材料完全相同的釹鐵硼NbFeB 永磁體3 塊(a、b、c)、2 臺(tái)型號(hào)一樣的永磁機(jī)構(gòu)(1、2 號(hào))和1 臺(tái)完整的12 kV 永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器。試驗(yàn)依據(jù)GB1984-2003 中的6.101.3.4 高溫試驗(yàn)和6.101.3.3 低溫試驗(yàn)的試驗(yàn)大綱分別對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行高溫試驗(yàn)和低溫試驗(yàn)；高溫試驗(yàn)和低溫試驗(yàn)的初始溫度均為常溫25 ℃。高溫試驗(yàn)過(guò)程中的溫度依次為30 ℃和60 ℃；低溫試驗(yàn)過(guò)程中的溫度依次為-40、-30、-20、-10、0、10 ℃。試驗(yàn)過(guò)程中保持溫度箱內(nèi)的溫度穩(wěn)定，斷路器高度上的最大溫度偏差應(yīng)不超過(guò)5 K。

　　試驗(yàn)開(kāi)始前1 號(hào)永磁機(jī)構(gòu)處于分閘狀態(tài)，2 號(hào)永磁機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)，斷路器處于合閘狀態(tài)。試驗(yàn)過(guò)程中3 塊永磁體、2 臺(tái)永磁機(jī)構(gòu)和1 臺(tái)永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器均放入溫度箱內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器和放電電容放在外部環(huán)境中。由于在高低溫試驗(yàn)中試驗(yàn)對(duì)象的熱時(shí)間常數(shù)為

　　式(1)中：C 為比熱；m 為質(zhì)量；α 為散熱系數(shù)；F為散熱表面積。

　　由式(1)估算出試品中斷路器的熱時(shí)間常數(shù)最長(zhǎng)，約為0.5 h；而一般認(rèn)為經(jīng)過(guò)4τ 時(shí)間后，溫度試驗(yàn)就達(dá)到了熱穩(wěn)定狀態(tài)。文中的試驗(yàn)樣品在進(jìn)行溫度試驗(yàn)時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間均大于12 h，因此文中的試驗(yàn)樣品在試驗(yàn)過(guò)程中已完全達(dá)到了熱穩(wěn)定狀態(tài)。試驗(yàn)過(guò)程中，永磁體的磁通量用CTY-2 數(shù)字磁通儀進(jìn)行測(cè)量；永磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)吸合力用測(cè)力儀測(cè)量；永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的機(jī)械特性由機(jī)械特性測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量。為減少測(cè)量誤差，在某一溫度下測(cè)量永磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)吸合力和真空斷路器的機(jī)械特性時(shí)均測(cè)量5 次，然后取其平均值作為此溫度下的特性值。

　　3、結(jié)論

　　綜合高溫試驗(yàn)和低溫試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出以下結(jié)論：

　　1)永磁體的磁通量隨著溫度的升高而逐漸降低，但磁通量的數(shù)值變化微��；

　　2)溫度對(duì)永磁機(jī)構(gòu)靜態(tài)吸合力影響顯著，靜態(tài)吸合力隨著溫度的升高而降低；

　　3)高溫試驗(yàn)中，永磁機(jī)構(gòu)斷路器的平均分合閘速度和平均分合閘電流隨著溫度的升高均下降，但數(shù)值變化較小，即高溫對(duì)斷路器的分閘特性和合閘特性影響不大。

　　4)低溫試驗(yàn)中，永磁機(jī)構(gòu)斷路器的平均分合閘速度和平均分合閘電流隨著溫度的降低均增長(zhǎng)，變化明顯，即低溫對(duì)斷路器的分閘特性和合閘特性影響較大。

　　綜上所述，對(duì)于普通的斷路器，由于對(duì)其分合閘時(shí)間要求較低，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，其分合閘特性參數(shù)只要在技術(shù)指標(biāo)的范圍內(nèi)，仍能保證斷路器能正常的操作；對(duì)于對(duì)分合閘特性要求極高的相控操作的永磁真空斷路器，環(huán)境溫度的變化特別是低溫條件會(huì)對(duì)斷路器的機(jī)械特性造成不可忽視的影響， 應(yīng)引起足夠的重視并采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施，以保證永磁真空斷路器的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。