基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构及其应用

摘要

本发明涉及一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构及其应用。包括主电路的电流激磁螺线管线圈、导磁体、连杆机构、轭铁，其特征在于：所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上或偏下处，且该导磁体的一端与所述连杆机构的一端固接，所述轭铁包覆住所述电流激磁螺线管线圈。当故障电流能量或上升率足够大时，本发明利用主电路电流激磁螺线管线圈吸引导磁体产生的拉力将导磁体迅速朝向螺线管中心拉动，导磁体带动连杆机构动作，充分利用故障电流能量与变化率实现开闭的功能，而无需加额外控制系统，本发明可应用于各种具有开关触头系统的电器中。

权利要求

1.一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构，包括主电路的电流激磁螺线管线圈、导磁体、连杆机构、轭铁，其特征在于：所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上或偏下处，且该导磁体的一端与所述连杆机构的一端固接，所述轭铁包覆住所述电流激磁螺线管线圈；所述导磁体为圆柱体状，该圆柱体侧面设置有一径向深度为圆柱体半径大小的槽结构且该槽结构从圆柱体上端面沿轴向贯穿至圆柱体下端面，用以阻断电磁感应产生的涡流，减少能量损耗；所述导磁体采用材料为硅钢或非晶；所述连杆机构下端有螺纹结构，导磁体上端轴心处开有螺纹孔，以与所述连杆机构下端螺纹部位紧固连接；

所述连杆机构由绝缘材料制成。

2.根据权利要求1所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构，其特征在于：所述轭铁由电工纯铁材料制成，与导磁体、空气间隙共同构成导磁回路，防止磁场扩散，增强磁场，提高快速动作机构强度及效率。

3.根据权利要求1所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构，其特征在于：所述电流激磁螺线管线圈的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。

4.一种采用权利要求1至3任意一项所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，其特征在于：将所述快速电磁拉力机构应用于打开开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接。

5.一种采用权利要求1至3任意一项所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，其特征在于：将所述快速电磁拉力机构应用于串有限流元件的打开开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接；所述限流元件一端与所述动触头的另一端连接，限流元件的另一端与所述静触头连接。

6.一种采用权利要求1至3任意一项所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，其特征在于：将所述快速电磁拉力机构应用于串有限流元件的闭合接地开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏下处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接；所述限流元件一端与所述动触头的另一端连接，限流元件的另一端与所述静触头连接。

7.一种采用权利要求1至3任意一项所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，其特征在于：将所述快速电磁拉力机构应用于闭合转换开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括备用连杆机构、开关常用动触头、开关常用静触头、常用绝缘子、常用真空灭弧室、开关备用动触头、开关备用静触头、开关备用真空灭弧室、备用绝缘子、主电路负载、主电路电源和备用电源；所述备用连杆机构与所述导磁体的另一端固接，所述开关常用动触头与开关常用静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述常用真空灭弧室内，所述开关备用动触头与开关备用静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述备用真空灭弧室内，所述开关常用动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述常用绝缘子固定连接，所述开关备用动触头的另一端与所述备用连杆机构的另一端通过所述备用绝缘子固定连接，所述开关常用动触头的另一端、开关备用动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端、备用电源的一端连接，所述开关常用静触头的另一端、开关备用静触头的另一端分别与所述主电路电源的另一端、备用电源的另一端连接。

8.根据权利要求7所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，其特征在于：所述闭合转换开关触头系统应用于需切换供电母线的电器中。

说明书

基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于电器技术领域，具体涉及一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构及其应用。

背景技术

[0002] 对较大故障电流或短路电流保护控制是电力系统与自动控制系统可靠运行的最重要保障，保护系统需要依靠快速操动机构带动电器触头系统快速分断电路、快速接通限流电路或快速切换供电母线电路，《低压电器》2008 年第9 期刊登的陈德桂 “控制与保护开关电器的进展”一文介绍了智能控制与保护开关电器的最新进展，在上世纪90 年代期间，施耐德公司推出Integral 系列智能控制与保护开关电器，国内也开发了KB0 系列，依靠冲击电磁铁作为快速操动机构，在高压电器领域有许多文献介绍采用电容储能放电式电磁涡流斥力机构作为开关的快速操动机构，但是这些方案都需要额外电源提供所需能量与变化率，而且需要相配套的控制系统，存在保护的可靠性问题。

[0003] 基于此，2012年7月缪希仁、鲍光海、张培铭等人提出基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构及其应用这一构想，并申请发明专利，取得专利授权，此构想成功解决了先前文献中所介绍的采用电容储能放电式电磁涡流斥力机构作为开关的快速操动机构，需要额外电源提供所需能量与变化率，而且需要相配套的控制系统，存在保护的可靠性等一系列问题。但其亦未能充分考虑和有效解决如下问题：基于电磁涡流斥力的快速操动机构中的驱动线圈和操动铜盘固有结构，1、在无有效定位情况下，在高速动作过程中产生的冲击将极大影响动触头对中性，不利于有效灭弧，且影响使用寿命；2、在需要反复分、合闸操作的环境中，涡流斥力机构需要额外设置线圈来提供反方向的操动动力，增加了机构构造的复杂程度和生产成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构及其应用，该机构充分利用主电路故障电流能量与变化率以实现快速动作且无需控制系统。

[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构，包括主电路的电流激磁螺线管线圈、导磁体、连杆机构、轭铁，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上或偏下处，且该导磁体的一端与所述连杆机构的一端固接，所述轭铁包覆住所述电流激磁螺线管线圈。

[0006] 在本发明一实施例中，所述导磁体为圆柱体状，该圆柱体侧面设置有一径向深度为圆柱体半径大小的槽结构且该槽结构从圆柱体上端面沿轴向贯穿至圆柱体下端面，用以阻断电磁感应产生的涡流，减少能量损耗；所述导磁体采用材料为硅钢或非晶。

[0007] 在本发明一实施例中，所述连杆机构下端有螺纹结构，导磁体上端轴心处开有螺纹孔，以与所述连杆机构下端螺纹部位紧固连接；所述连杆机构由绝缘材料制成。

[0008] 在本发明一实施例中，所述轭铁由电工纯铁材料制成，与导磁体、空气间隙共同构成导磁回路，防止磁场扩散，增强磁场，提高快速动作机构强度及效率。

[0009] 在本发明一实施例中，所述电流激磁螺线管线圈的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。

[0010] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于打开开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接。

[0011] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于串有限流元件的打开开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接；所述限流元件一端与所述动触头的另一端连接，限流元件的另一端与所述静触头连接。

[0012] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于串有限流元件的闭合接地开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏下处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接；所述限流元件一端与所述动触头的另一端连接，限流元件的另一端与所述静触头连接。

[0013] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于闭合转换开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括备用连杆机构、开关常用动触头、开关常用静触头、常用绝缘子、常用真空灭弧室、开关备用动触头、开关备用静触头、开关备用真空灭弧室、备用绝缘子、主电路负载、主电路电源和备用电源；所述备用连杆机构与所述导磁体的另一端固接，所述开关常用动触头与开关常用静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述常用真空灭弧室内，所述开关备用动触头与开关备用静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述备用真空灭弧室内，所述开关常用动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述常用绝缘子固定连接，所述开关备用动触头的另一端与所述备用连杆机构的另一端通过所述备用绝缘子固定连接，所述开关常用动触头的另一端、开关备用动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端、备用电源的一端连接，所述开关常用静触头的另一端、开关备用静触头的另一端分别与所述主电路电源的另一端、备用电源的另一端连接。

[0014] 所述闭合转换开关触头系统应用于需切换供电母线的电器中。

[0015] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明在主电路发生大故障电流或短路故障时，通过电流激磁螺线管线圈电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁螺线管线圈内部及周围空间瞬间产生高强度磁场，根据磁场中导磁体始终朝着磁阻减少的方向移动这一磁现象，导磁体受磁场朝着螺线管线圈中心轴向拉力作用，迫使导磁体朝着线圈中心高速运动，并通过连杆机构快速冲击真空灭弧室及真空灭弧室的动静触头系统，使开关动触头与开关静触头快速分离，开关备用动触头与开关备用静触头快速闭合，可将敏感性工业负荷在若干ms内从故障电源母线迅速切换到备用电源母线，大大提高供电质量，同时也可限制短路故障电流。

附图说明

[0016] 图1 为本发明实施例的构造示意图一。

[0017] 图2 为本发明实施例的构造示意图二。

[0018] 图3 为本发明实施例应用一的结构示意图。

[0019] 图4 为本发明实施例应用二的结构示意图。

[0020] 图5 为本发明实施例应用三的结构示意图。

[0021] 图6 为本发明实施例应用四的结构示意图。

[0022] 图中：1-电流激磁螺线管线圈，2-导磁体，3、15-连杆机构，4-轭铁，5、11-绝缘子，6、12-动触头，7、13-静触头，8、14-真空灭弧室，9-负载，10-限流元件。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

[0024] 如图1-2所示，本发明的一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构，包括主电路的电流激磁螺线管线圈、导磁体、连杆机构、轭铁，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上或偏下处，且该导磁体的一端与所述连杆机构的一端固接，所述轭铁包覆住所述电流激磁螺线管线圈。

[0025] 所述导磁体为圆柱体状，该圆柱体侧面设置有一径向深度为圆柱体半径大小的槽结构且该槽结构从圆柱体上端面沿轴向贯穿至圆柱体下端面，用以阻断电磁感应产生的涡流，减少能量损耗；所述导磁体采用材料为硅钢或非晶。所述连杆机构下端有螺纹结构，导磁体上端轴心处开有螺纹孔，以与所述连杆机构下端螺纹部位紧固连接；所述连杆机构由绝缘材料制成。所述轭铁由电工纯铁材料制成，与导磁体、空气间隙共同构成导磁回路，防止磁场扩散，增强磁场，提高快速动作机构强度及效率。所述电流激磁螺线管线圈的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。

[0026] 如图3-6所示，本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于打开开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接。

[0027] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于串有限流元件的打开开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接；所述限流元件一端与所述动触头的另一端连接，限流元件的另一端与所述静触头连接。

[0028] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于串有限流元件的闭合接地开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏下处，所述系统还包括绝缘子、动触头、静触头、真空灭弧室、主电路负载和主电路电源；所述动触头与静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述真空灭弧室内，所述动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述绝缘子固定连接，所述动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端连接，所述静触头的另一端与所述主电路电源的另一端连接；所述限流元件一端与所述动触头的另一端连接，限流元件的另一端与所述静触头连接。

[0029] 本发明还提供了一种采用上述所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁拉力机构的应用，将所述快速电磁拉力机构应用于闭合转换开关触头系统中，所述导磁体内置于所述电流激磁螺线管线圈内部中心偏上处（即图6中的中心偏右处），所述系统还包括备用连杆机构、开关常用动触头、开关常用静触头、常用绝缘子、常用真空灭弧室、开关备用动触头、开关备用静触头、开关备用真空灭弧室、备用绝缘子、主电路负载、主电路电源和备用电源；所述备用连杆机构与所述导磁体的另一端固接，所述开关常用动触头与开关常用静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述常用真空灭弧室内，所述开关备用动触头与开关备用静触头相对设置，且两者的对接端部包覆于所述备用真空灭弧室内，所述开关常用动触头的另一端与所述连杆机构的另一端通过所述常用绝缘子固定连接，所述开关备用动触头的另一端与所述备用连杆机构的另一端通过所述备用绝缘子固定连接，所述开关常用动触头的另一端、开关备用动触头的另一端还与所述电流激磁螺线管线圈的一端连接，所述电流激磁螺线管线圈的另一端经所述主电路负载与所述主电路电源的一端、备用电源的一端连接，所述开关常用静触头的另一端、开关备用静触头的另一端分别与所述主电路电源的另一端、备用电源的另一端连接。

[0030] 所述闭合转换开关触头系统应用于需切换供电母线的电器中。

[0031] 以下通过具体实施例讲述本发明技术方案。

[0032] 如图1、2 所示，一种基于故障电流能量及其变化率的快速电磁拉力机构，包括主电路的电流激磁螺线管线圈1、导磁体2、连杆机构3、轭铁4，所述导磁体2内置于螺线管线圈1内部中心A’偏下（上）适当位置处，其上端与连杆机构3相固接并同步操动。

[0033] 主电路电流激磁螺线管线圈1的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。导磁体2为圆柱体状，其为硅钢、非晶等导磁性能优越材质。该圆柱体导磁体侧面设置有一径向深度为圆柱体半径大小的槽结构且该槽结构从圆柱体上端面沿轴向贯穿至圆柱体下端面，用以阻断电磁感应产生的涡流，减少能量损耗。所述连杆机构3下端有螺纹结构，与导磁体上端螺纹槽孔相紧固，并同步操动。为避免连杆机构铁磁材料的影响，其可由符合强度要求的绝缘塑料材料构成。所述轭铁4由导磁性能优越的电工纯铁材料制成，紧密包裹住线圈筒，并与圆柱形导磁体、空气间隙共同构成导磁回路，防止磁场扩散，增强磁场，提高快速动作机构强度及效率。

[0034] 其具体原理为：当主电路发生大故障电流或短路故障时，通过电流激磁螺线管线圈1电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁螺线管线圈1内部及周围空间瞬间产生高强度磁场，根据磁场中导磁体2始终朝着磁阻减少的方向移动这一磁现象，导磁体2受磁场朝着螺线管线圈1中心轴向拉力作用，迫使导磁体2朝着线圈1中心高速运动，并通过连杆机构3快速推拉冲击真空灭弧室8的动静触头系统，使动触头6静触头7快速分离或闭合。

[0035] 本实施例应用一：如图3所示，一种基于故障电流能量及其变化率的快速电磁拉力操动机构打开开关触头系统的电器，包括主电路电流激磁螺线管线圈1，导磁体2，连杆机构3，轭铁4，绝缘子5，动触头6，静触头7，真空灭弧室8，主电路负载9，主电路电源U；导磁体2内置于螺线管线圈1内部中心A’偏上适当位置处，其上端与连杆机构3相固接并同步操动；连杆机构3连接着灭弧室8的动触头6，中间由绝缘子5绝缘，主电路电源U的一端连接静触头7的一端，所述的静触头7与动触头6闭合，所述的动触头6的一端与主电路电流激磁螺线管线圈1的一端相连接，主电路电流激磁螺线管线圈1的另一端连接到主电路负载9的一端，主电路负载9的另一端与主电路电源U的另一端相连接。

[0036] 本实施例应用一的工作原理如下：当主电路发生大故障电流或短路故障时，通过电流激磁螺线管线圈1电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁螺线管线圈1内部及周围空间瞬间产生高强度磁场，根据磁场中导磁体2始终朝着磁阻减少的方向移动这一磁现象，导磁体2受磁场朝着螺线管线圈1中心轴向拉力作用，迫使导磁体2朝着线圈1中心高速运动，并通过连杆机构3快速冲击真空灭弧室8的动静触头系统，使开关动触头6与开关静触头7快速分离，分断电路。

[0037] 本实施例应用二：如图4 所示，一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁螺线管线圈1，导磁体2，连杆机构3，轭铁4，绝缘子5，动触头6，静触头7，真空灭弧室8，主电路负载9，限流元件10，主电路电源U；所述导磁体2内置于螺线管线圈1内部中心A’偏上适当位置处，其上端与连杆机构3相固接并同步操动；所述的连杆机构3连接着灭弧室8的动触头6，中间由绝缘子5绝缘，所述的主电路电源U的一端连接开关静触头7的一端和限流元件10的一端，所述的开关静触头7与开关动触头6闭合，所述的开关动触头6的一端分别与限流元件10的另一端、主电路电流激磁螺线管线圈1的一端相连接，所述的主电路电流激磁螺线管线圈1的另一端连接到主电路负载9的一端，所述的主电路负载9的另一端与主电路电源U的另一端相连接。

[0038] 本实施例应用二的工作原理如下：当主电路发生大故障电流或短路故障时，通过电流激磁螺线管线圈1电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁螺线管线圈1内部及周围空间瞬间产生高强度磁场，根据磁场中导磁体2始终朝着磁阻减少的方向移动这一磁现象，导磁体2受磁场朝着螺线管线圈1中心轴向拉力作用，迫使导磁体2朝着线圈1中心高速运动，并通过连杆机构3快速冲击真空灭弧室8的动静触头系统，使开关动触头6与开关静触头7快速分离，限流元件10串入电路限制电流。

[0039] 本实施例应用三：如图5 所示，一种应用基于故障电流能量及其变化率的快速电磁拉力操动机构闭合接地开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁螺线管线圈1，导磁体2，连杆机构3，轭铁4，绝缘子5，动触头6，静触头7，真空灭弧室8，主电路负载9，限流元件10，主电路电源U。所述导磁体2内置于螺线管线圈1内部中心A’偏下适当位置处，其上端与连杆机构3相固接并同步操动；所述的连杆机构3连接着灭弧室8的动触头6，中间由绝缘子5绝缘，所述的主电路电源U的一端连接开关静触头7的一端和限流元件10的一端，所述的开关静触头7与开关动触头6分离，所述的开关动触头6的一端分别与限流元件10的另一端、主电路电流激磁螺线管线圈1的一端相连接，所述的主电路电流激磁螺线管线圈
1的另一端连接到主电路负载9的一端，所述的主电路负载9的另一端与主电路电源U的另一端相连接。

[0040] 本实施例应用三的工作原理如下：当主电路发生大故障电流或短路故障时，通过电流激磁螺线管线圈1电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁螺线管线圈1内部及周围空间瞬间产生高强度磁场，根据磁场中导磁体2始终朝着磁阻减少的方向移动这一磁现象，导磁体2受磁场朝着螺线管线圈1中心轴向拉力作用，迫使导磁体2朝着线圈1中心高速运动，并通过连杆机构3快速冲击真空灭弧室8的动静触头系统，使开关动触头6与开关静触头7快速闭合，避免了前级开关产生强烈电弧造成危险而快速闭合接地。

[0041] 本实施例应用四：如图6所示，一种应用基于故障电流能量及其变化率的快速电磁拉力操动机构闭合转换开关触头系统切换供电母线的电器，包括主电路电流激磁螺线管线圈1，导磁体2，连杆机构3，备用连杆机构15，轭铁4，开关常用动触头6，开关常用静触头7，常用绝缘子5，常用真空灭弧室8，开关备用动触头12，开关备用静触头13，开关备用真空灭弧室14，备用绝缘子11，主电路负载9，主电路电源U1，备用电源U2。所述导磁体2内置于螺线管线圈1内部中心A’偏右适当位置处，其左、右两端均分别与备用连杆机构15、连杆机构3相固接并同步操动；所述的连杆机构3右侧连接着灭弧室8的动触头6，中间由绝缘子5绝缘，所述的备用连杆机构15左侧连接着灭弧室14的动触头12，中间由绝缘子11绝缘，所述的主电路电源U1的连接开关常用静触头7的一端，所述备用母线电源U2连接开关备用静触头13的一端，所述的开关常用静触头7与开关动触头6闭合，所述的开关备用静触头13与开关动触头12分离，所述的开关常用动触头6的一端分别与开关备用动触头12的一端、主电路电流激磁螺线管线圈1的一端相连接，所述的主电路电流激磁螺线管线圈1的另一端连接到主电路负载9的一端，所述的主电路负载9的另一端与主电路电源U1和备用电源U2的另一端相连接。

[0042] 本实施例应用四的工作原理如下：当主电路发生大故障电流或短路故障时，通过电流激磁螺线管线圈1电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁螺线管线圈1内部及周围空间瞬间产生高强度磁场，根据磁场中导磁体2始终朝着磁阻减少的方向移动这一磁现象，导磁体2受磁场朝着螺线管线圈1中心轴向拉力作用，迫使导磁体2朝着线圈1中心高速运动，并通过连杆机构3快速冲击真空灭弧室8及真空灭弧室14的动静触头系统，使开关动触头6与开关静触头7快速分离，开关备用动触头12与开关备用静触头13快速闭合，可将敏感性工业负荷在若干ms内从故障电源母线迅速切换到备用电源母线，大大提高供电质量，同时也可限制短路故障电流。

[0043] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。