萬能式低壓斷路器的設(shè)計

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計題 目： 萬能式低壓斷路器的設(shè)計 院部： 電氣信息學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程班級： 0503 學(xué)號： 200501010312 學(xué)生姓名： 李 穎 導(dǎo)師姓名： 李 靖 完成日期： 2009年6月6日 誠 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）中的所有內(nèi)容均真實、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目： 萬能式低

2、壓斷路器設(shè)計 姓名 李穎 系 電氣與信息工程系 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 0503班 學(xué)號 12 指導(dǎo)老師 李靖 職稱 副教授 教研室主任 謝衛(wèi)才 一、 基本任務(wù)及要求：本課題要求設(shè)計一臺采用上進(jìn)線方式的萬能式低壓斷路器。該斷路器主要由導(dǎo)電系統(tǒng)、滅弧室、脫扣器和手柄直接傳動操作機(jī)構(gòu)等組成。主要技術(shù)參數(shù)為交流50HZ、額定工作電 壓400V、額定電流400A、欠電壓脫扣器的額定電壓Ue，分勵脫扣、輔助觸頭的額定電壓Us均為AC220V，主要用于配電網(wǎng)絡(luò)的分配電能，線路和電源設(shè)備的過載、欠電壓、短路保護(hù)。在正常條件下，可作為線路的不頻繁轉(zhuǎn)換之用。 主要設(shè)計內(nèi)容包括：1、斷路器導(dǎo)電系統(tǒng)設(shè)計；

3、2、過載保護(hù)器件設(shè)計； 3、滅弧室設(shè)計； 4、附件設(shè)計等。 二、 進(jìn)度安排及完成時間：（1）第2周至第3周：查閱資料；撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報告；確定總體方案。 （2）第3周至4周：畢業(yè)實習(xí)、撰寫實習(xí)報告。 （3）3月15日至4月20日（第5至10周）：畢業(yè)設(shè)計。 3月15日至3月25日：斷路器導(dǎo)電系統(tǒng)設(shè)計。 3月25日至4月5日：電磁系統(tǒng)設(shè)計，并分析其電磁兼容性。 4月5日至4月15日：觸頭操作系統(tǒng)設(shè)計。 4月15日至4月20日：總體外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪圖。 （4）4月21至4月28日（第11周至第12周）：撰寫畢業(yè)論文。 （5）6月12日至6月14日：指導(dǎo)老師評閱、電子文檔上傳FTP。 （6）6月

4、15日至6月18日：畢業(yè)設(shè)計答辯。 （7）6月19日至6月21日：畢業(yè)設(shè)計成績評定。 （8）6月26日至6月30日：畢業(yè)設(shè)計資料歸檔。 目 錄摘 要IABSTRACT.II前 言III第1章 緒論11.1 低壓斷路器的發(fā)展與意義11.1.1 萬能式低壓斷路器的發(fā)展11.1.2 斷路器各種參數(shù)的確定和考慮21.2 課題來源及主要研究內(nèi)容61.2.1 課題來源及主要研究內(nèi)容6第2章 斷路器結(jié)構(gòu)的設(shè)計72.1 總體結(jié)構(gòu)布置7 各部件的配置72.2 斷路器零部件的設(shè)計7滅弧室設(shè)計7斷路器操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計8 抽屜座的設(shè)計92.2.4 限制器92.2.5 機(jī)械聯(lián)鎖裝置10第3章 斷路器的導(dǎo)電系統(tǒng)設(shè)計133.

5、1觸頭系統(tǒng)的設(shè)計13對觸頭系統(tǒng)的基本要求13 觸頭的型式133.1.3 觸頭的擋數(shù)133.1.4 弧角的應(yīng)用133.1.5 觸頭的開距143.1.6 觸頭壓力143.1.7 電動補(bǔ)償143.1.8 觸頭材料143.1.9 觸頭超程153.1.10 載流導(dǎo)體和軟連接線的選擇15第4章 斷路器滅弧室的設(shè)計164.1 電弧的產(chǎn)生與熄滅164.1.1 電弧的產(chǎn)生16 電弧的熄滅164.2 滅弧室的設(shè)計16第5章 斷路器機(jī)構(gòu)的設(shè)計185.1 自由脫扣機(jī)構(gòu)185.2 蓄能機(jī)構(gòu)185.3 斷路器操作機(jī)構(gòu)18 傳動機(jī)構(gòu)195.3.2 自由脫扣機(jī)構(gòu)195.3.3 機(jī)構(gòu)的特性和計算195.4 斷路器瞬動機(jī)構(gòu)19第

6、6章 斷路器附件設(shè)計226.1 欠電壓脫扣器的設(shè)計226.2 斷路器用電流互感器的設(shè)計226.3 斷路器各種技術(shù)參數(shù)23第7章 電磁兼容性分析設(shè)計267.1 電磁兼容性的基本概念和電磁干擾的傳播途徑26 低頻干擾277.1.2 高頻干擾27 靜電放電干擾277.1.4 磁場干擾277.2 監(jiān)控單元硬件的電磁兼容性設(shè)計277.2.1 靜電放電干擾的抑制277.2.2 減小電網(wǎng)電壓跌落和短暫中斷的影響28 濾波快速瞬變脈沖群的干擾287.2.4 電壓、電流浪涌的吸收297.3 印刷電路板（PCB）的抗干擾設(shè)計29 數(shù)字電路與模擬電路分開布置，分開供電30 加寬PCB板中的電源線和地線30 強(qiáng)電區(qū)域

7、和弱電區(qū)域嚴(yán)格分離30 通信部分采用與中央控制模塊完全隔離的獨立電源供電307.4 智能監(jiān)控單元軟件的抗干擾措施30 增加看門狗（WATCHDOG）監(jiān)視程序30 軟件陷阱和指令冗余317.4.3 無擾動的重恢復(fù)技術(shù)31 監(jiān)控單元的自檢31 采用平滑技術(shù)327.5 結(jié)論32第8章 總體外觀設(shè)計及繪圖338.1 外形設(shè)計338.2 總體外形尺寸設(shè)計圖34結(jié)束語36參考文獻(xiàn)37致 謝38萬能式低壓斷路器的設(shè)計摘 要：斷路器是用于接通、分?jǐn)嚯娏ο到y(tǒng)及對各種故障進(jìn)行保護(hù)控制的一種開關(guān)電器，本書中首先介紹了低壓萬能式斷路器的工作原理，然后著重研究了它主要性能指標(biāo)及參數(shù)，以及對低壓萬能式斷路器的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行

8、展望，最后對斷路器主要技術(shù)性能及參數(shù)，智能化保護(hù)功能，外型及其安裝尺寸，以及電磁兼容進(jìn)行了分析。本次設(shè)計是以DW450-1600系列為參考，結(jié)合本校實際情況進(jìn)行設(shè)計。關(guān)鍵詞：低壓斷路器、萬能式、性能指標(biāo)、外型及技術(shù)指標(biāo)、電磁兼容Universal Low Voltage Circuit BreakerABSTRACT：Circuit breaker is a kind of switch used in power system for connecting and disconnecting the circuit as well as providing protection and co

9、ntrolling on all types of breakdown. In this book, the working principle of Universal Low Voltage Circuit Breaker is introduced .Firstly, and then its main intellectual function and specification are researched in detail; and then the development of Universal Low Voltage Circuit Breaker is forecaste

10、d. It also presented its intellectual function and specification. And the main function, main technical parameters and most advanced technical perfortnences. The measures of anti-jamming are discussed. It also presented its intellectual function and specification. And the main function; Finally, Ele

11、ctromagnetic Compatibility is discussed.This design regards the series of DW450-1600 as to consult; joining together our school the actual circumstance precedes the design.Keywords: Low Voltage Circuit breaker、Universal 、intellectual function、intellectual function and specification Electromagnetic C

12、ompatibility.前 言在當(dāng)代低壓電器領(lǐng)域中,斷路器是一種非常重要的元件之一。它可以對變配電系統(tǒng)、電力輸送系統(tǒng)和用電設(shè)備的過載、短路、單相接地及欠電壓等實現(xiàn)保護(hù),以避免或減小故障給電力系統(tǒng)及用電設(shè)備所造成的損失,確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。斷路器的發(fā)展經(jīng)歷了幾代的研發(fā)。其性能得到大大的提高，結(jié)構(gòu)也漸趨完善。本文針對斷路器的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢，特對使用廣泛的萬能式低壓斷路器作了較為詳細(xì)的介紹。先從該斷路器的性能人手，然后根據(jù)其性能特點結(jié)合其設(shè)計參數(shù)，分部對其結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行設(shè)計。其中包括觸頭、滅弧室、操作機(jī)構(gòu)、欠電壓脫扣器、電流互感器等各個部分的設(shè)計。并且針對電磁系統(tǒng)的設(shè)計，詳細(xì)分析了其

13、電磁兼容性，最后對總體外觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析及設(shè)計。第1章 緒論1.1 低壓斷路器的發(fā)展與意義低壓斷路器是一種使用于低壓網(wǎng)絡(luò)交流（50HZ或60HZ）額定電壓在1200V及以下，直流額定電壓在1500V及以下的電路的配電電路。按其用途，低壓斷路器被定義為：能夠接通、承載及分?jǐn)嗾ｋ娐窏l件的電流，也能在規(guī)定的非正常條件下（如過載、短路、欠電壓以及發(fā)生單相接地故障時）接通、承載一定時間和分?jǐn)嚯娏鞯拈_關(guān)電器。在進(jìn)入21世紀(jì)，我國低壓斷路器將按“小型化、高分?jǐn)唷⒌驮肼暋⒐ぷ靼踩煽?，逐步實現(xiàn)智能化”的方針，不斷創(chuàng)造符合時代需求的新產(chǎn)品。智能斷路器用在工廠的大多數(shù)用電單位。以智能控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱-電磁式及

14、電子脫扣器式等，其智能化中的各個保護(hù)功能已經(jīng)較為完善的。其具備過載長延時、短路短延時、短路瞬動的三段保護(hù)功能，又有單相接地故障保護(hù)功能。其智能化控制器(脫扣器)可實現(xiàn)：電流表、電壓表功能；額定電流、整定電流、動作時間可調(diào)；顯示、試驗、熱記憶、故障記憶、負(fù)載監(jiān)控、自診斷、MCR和通信接口等功能。從短路分?jǐn)嗄芰砜矗耆梢詽M足容量至3150kVA及以下的變壓器作主開關(guān)(總保護(hù)開關(guān))的要求。隨著信息技術(shù)和計算網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使智能化電器與中央控制設(shè)備，包括中央控計算機(jī)和可編程邏輯控制器實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信。這要求產(chǎn)生使智能型脫扣器必須帶有通信接口，以達(dá)到通信，遙調(diào)，遙控的功能，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，構(gòu)成第四代

15、萬能式斷路器。智能型系列斷路器今后的發(fā)展方向是:1.進(jìn)一步在通信方面發(fā)展和完善，即完善其計算機(jī)通信功能，包括開發(fā)新型接口電器，使之連接于網(wǎng)絡(luò)和斷路器之間(接口器如AST接口模塊、分布I/O接口、網(wǎng)絡(luò)之間接口)為計算機(jī)服務(wù)的單元，如總線地址編碼器、尋址單元、負(fù)載反饋模塊。對可通信電器(斷路器)的基本要求包括帶有通信接口；通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化；可以直接掛在總線上。2。嚴(yán)格按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)。在科技飛速發(fā)展的新形勢下，對斷路器產(chǎn)品的技術(shù)要求越來越嚴(yán)格、復(fù)雜。因此生產(chǎn)廠家應(yīng)密切關(guān)注國際標(biāo)準(zhǔn)(例如IEC標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn))的發(fā)展動態(tài)。當(dāng)前應(yīng)下大力氣解決EMC(電磁兼容)對斷路器的影響問題。 萬能式低壓斷路器的

16、發(fā)展（1）萬能式(柜架式)低壓斷路器目前我國各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展不太平衡，從市場需求分析，既要發(fā)展、完善一般型的萬能式斷路器，例如DW15系列產(chǎn)品；又要發(fā)展高科技產(chǎn)品，例如智能型萬能型式斷路器。前者的工作重點是提高產(chǎn)品的安全性、可靠性和降低成本、降低產(chǎn)品價格，而后者的工作重點是完善和擴(kuò)大產(chǎn)品的功能。我國第三代自行設(shè)計的典型產(chǎn)品是DW45系列智能型萬能式斷路器，目前已批量生產(chǎn)的殼架電流等級有：2000A、3200A、4000A、6300A四種，這種斷路器具備過載長延時、短路短延時、短路瞬動的三段保護(hù)功能，又有單相接地故障保護(hù)功能。其智能化控制器(脫扣器)可實現(xiàn)：電流表、電壓表功能；額定電流、整定電流、動

17、作時間可調(diào)；顯示、試驗、熱記憶、故障記憶、負(fù)載監(jiān)控、自診斷、MCR和通信接口等功能。從短路分?jǐn)嗄芰砜?，完全可以滿足容量至3150kVA及以下的變壓器做主開關(guān)(總保護(hù)開關(guān))的要求。 DW45系列斷路器今后的發(fā)展方向是：進(jìn)一步在通信方面發(fā)展和完善，即完善其計算機(jī)通信功能，包括開發(fā)新型接口電器，使之連接于網(wǎng)絡(luò)和斷路器之間(接口器如AST接口模塊、分布I/O接口、網(wǎng)絡(luò)之間接口)為計算機(jī)服務(wù)的單元，如總線地址編碼器、尋址單元、負(fù)載反饋模塊。對可通信電器(斷路器)的基本要求包括帶有通信接口；通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化；可以直接掛在總線上；嚴(yán)格按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)。在科技飛速發(fā)展的新形勢下，對斷路器產(chǎn)品的技術(shù)要求越來越

18、嚴(yán)格、復(fù)雜。因此生產(chǎn)廠家應(yīng)密切關(guān)注國際標(biāo)準(zhǔn)(例如IEC標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn))的發(fā)展動態(tài)。當(dāng)前應(yīng)下大力氣解決EMC(電磁兼容)對斷路器的影響問題。（2）塑料外殼式斷路器自20世紀(jì)80年代中期以業(yè)，我國相繼有HSM1、CM1、TM30、JXM1、S系列產(chǎn)品問世，其產(chǎn)品的技術(shù)性能大約是國際20世紀(jì)80年代至90年代初的水平，短路分?jǐn)嗄芰腁C 400V、25kAAC 400V、85kA，在一般情況下可滿足國內(nèi)各用電場合的需求。塑殼式斷路器今后的發(fā)展方向是：小型化、高分?jǐn)唷⒍喙δ?、附件模塊化；智能化(包括三段保護(hù)、電流和動作時間可調(diào)、顯示、故障記憶、負(fù)載監(jiān)控、通信接口等功能)。1.1

19、.2 斷路器各種參數(shù)的確定和考慮（1）斷路器的額定絕緣電壓額定絕緣電壓是在規(guī)定的條件下，用來度量斷路器及其部件在不同電位部分的絕緣強(qiáng)度、電氣間隙和爬電距離的標(biāo)稱電壓值。絕緣電壓確定后，就應(yīng)考慮斷路器的絕緣結(jié)構(gòu)，如:電氣間隙、爬電距離以及介質(zhì)試驗（耐壓）的值，通常它的最小值應(yīng)等于斷路器的最大額定工作電壓。在斷路器的定型試驗、出廠試驗時，它不作為一個項目進(jìn)行驗證、考核。（2）斷路器的電氣間隙和爬電距離的設(shè)計在討論斷路器的電氣間隙和爬電距離之前，必須首先了解系統(tǒng)的絕緣配合對斷路器的要求。斷路器用于電源系統(tǒng)的條件應(yīng)是：1）斷路器的額定絕緣電壓，應(yīng)高于或等于電源系統(tǒng)的額定電壓；2）斷路器的額定沖擊電壓，

20、應(yīng)高于或等于電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓；3）斷路器產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓，應(yīng)低于或等于電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓。于是就涉及額定沖擊耐受電壓如何確定的原則：首先要考慮的參數(shù)是由電源系統(tǒng)電壓確定的相對地電壓（交流有效值或直流）和斷路器的安裝類別，并由此來確定它的額定沖擊耐受電壓。安裝類別又稱過電壓類別，分四種，即：信號水平級；負(fù)載水平級；配電水平級；電源水平級。一般的斷路器安裝類別是級，其控制電器電路為級，但作電源進(jìn)線處變壓器出線處的主開關(guān)為級。而空氣中的最小電氣間隙是由額定沖擊耐受電壓的大小與斷路器安裝處的污染等級（斷路器的污染等級一般為3級、控制電路電器為2級）來決定的。沖擊電壓越大，污染等級越高，

21、電氣間隙就要求越大。爬電距離：斷路器的爬電距離是與它的額定絕緣電壓（或?qū)嶋H工作電壓），污染等級和絕緣材料的組別等因素有關(guān)。污染等級越高，額定絕緣電壓越高，材料組別越低，爬電距離就越大。（3）絕緣材料的組別絕緣材料的組別可分為、a、b四組，其分組的技術(shù)依據(jù)（指標(biāo)）是CTI，CTI稱之為相別泄漏（漏電）起痕指數(shù)（Comparative Tracking Index），它表示絕緣材料表面經(jīng)50滴電解液0.1%NH4CL（氯化銨）水溶液（A液）或0.1%NCH4CL+0.5%R·C10H6·SO3Na（苯磺酸鈉）溶液（B液）的滴入，絕緣材料之上與兩個夾角為60的電極，通電，測試試樣

22、（絕緣材料）的5個點，試樣不出現(xiàn)漏電痕跡（絕緣材料表面因局部劣化所形成的不完全導(dǎo)電通道）的最高試驗電壓。絕緣材料四個組別中，b組為100CTI175，a組為175CTI400；組委400CTI600；組600CTI。CTI越高，絕緣材料耐漏電起痕性能越好，絕緣性能相應(yīng)越好。常用絕緣材料的CTI值見表1-1表1-1 絕緣材料的CTI值材 料 名 稱CTI材料所屬類別酚醛壓塑料125b酚醛玻璃纖維壓塑料150b中強(qiáng)耐弧塑料（MP-3）250a三聚氰胺電玉粉500聚酯樹脂（玻璃絲墊塊）314a三聚氰胺玻璃絲層壓板511聚乙烯378a聚苯乙烯319a硅有機(jī)玻璃布板600丁基橡膠561（4）斷路器觸頭三

23、要素的考慮斷路器觸頭三要素是指觸頭的開距（斷開距離）、觸頭的壓力和觸頭的超額行程（超行程）。觸頭的開距，也稱觸頭行程，它的作用是：當(dāng)動靜觸頭打開時，確保一定的距離，以便將電弧拉成長弧，增加其電弧電壓（加速電弧的熄滅）；為了在規(guī)定的試驗電壓下，不致于在電弧熄滅后（通過一定的滅弧措施）被再次擊穿，使電弧重燃。觸頭的壓力：分初壓力和終壓力兩種。初壓力：是動、靜觸頭剛接觸時，由觸頭彈簧產(chǎn)生的觸頭壓力，它是由觸頭彈簧的預(yù)壓力，它的作用是限制和防止觸頭剛接觸時產(chǎn)生的機(jī)械振動由于機(jī)械振動過程會產(chǎn)生小放電電弧，使觸頭增加磨損，降低壽命。終壓力：是觸頭完全閉合，即動觸頭已不再繼續(xù)運(yùn)動時的觸頭壓力。它是保證觸頭在

24、閉合狀態(tài)下接觸電阻最小，從而使觸頭溫升不致超過容許值所必須的技術(shù)措施。終壓力的另一作用是，在觸頭通過較大故障電流時，不致因為大的電流產(chǎn)生的電動斥力，而使其斷開。這一克服電動斥力的作用只限于不應(yīng)該動作的電流范圍。例如：電動機(jī)起動時的電流（57倍額定電流）；當(dāng)一些具有限流作用的斷路器發(fā)生短路電流故障時（例如幾萬安培時），要求斷路器的瞬動機(jī)構(gòu)未動作前，先由其產(chǎn)生的極大電動斥力把動靜觸頭斥開，這與上面說的克服電動斥力，不致斷開時兩個概念。觸頭的超額行程（超程）：是指觸頭在閉合位置后，將靜觸頭移開，動觸頭所能移動的距離。規(guī)定超程是保證觸頭在其壽命終結(jié)前（整個使用壽命之內(nèi)）能夠可靠地接觸必要值。（5）斷路

25、器的分?jǐn)鄷r間斷路器的分段時間包括固有分?jǐn)鄷r間和燃弧時間。斷路器的固有分?jǐn)鄷r間指斷路器從斷開操作開始瞬間到所有極觸頭（弧觸頭，如果有的話）都分開瞬間為止的時間（斷開操作是指脫扣器引起斷路器斷開的操作）；燃弧時間指斷路器分?jǐn)嚯娐愤^程中，從觸頭斷開出線電弧的瞬間開始，至電弧完全熄滅為止的時間。斷路器的分?jǐn)鄷r間，又稱斷路器的全分?jǐn)鄷r間，是指固有分?jǐn)鄷r間和燃弧時間的總和。通常，塑殼式斷路器的全分?jǐn)鄷r間0.02s（20ms），萬能式斷路器的全分?jǐn)鄷r間0.03s。（6）斷路器的分?jǐn)嗨俣葦嗦菲鞯拈_斷速度是指斷路器的操動機(jī)構(gòu)（四連桿機(jī)構(gòu)）從解扣（鎖扣脫開）到完全斷開過程的速度。開斷速度越快，固有分?jǐn)嗟臅r間越短。

26、一般要求是6m/s（每秒6米）一些高水平的限流斷路器達(dá)到10m/s。（7）斷路器的外殼防護(hù)等級外殼防護(hù)等級是指按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗要求，對（斷路器的）外殼能防止外界固體異物進(jìn)入殼內(nèi)觸及帶電部分或運(yùn)動部件以及防止水進(jìn)入殼內(nèi)的防護(hù)程度。防護(hù)等級以IP加后面的數(shù)字表示：第一個數(shù)字及數(shù)后補(bǔ)充字母表示電路具有對人體合殼內(nèi)部件的防護(hù)，共9個等級，即IP0X、IP1X、IP2LX、IP3X、IP3LX、IP4X、IP4LX、IP5X和IP6X；第二表征數(shù)字表示由于外殼進(jìn)水而引起有害影響的防護(hù)，也分9個等級：IPX0、IPX1、IPX2、IPX3、IPX4、IPX5、IPX6、IP7X、IP8X。斷路器的外殼防

27、護(hù)等級，一般選用的是IP2L0或IP3L0。IP2L0能防止直徑大于12.5mm固體異物進(jìn)入殼內(nèi)和防止手指或長度大于80mm的類似物體觸及殼內(nèi)帶電部分或運(yùn)動部件，但不帶防水進(jìn)入的措施。IP3L0能防止直徑大于2.5mm的固體異物進(jìn)入殼內(nèi)和防止長度大于100mm，直徑為2.5mm的試驗探針觸及殼內(nèi)帶電部分和運(yùn)動部件。（8）工頻耐壓問題GB/T 14048.1低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則規(guī)定了產(chǎn)品（斷路器）按其額定絕緣電壓的值所對應(yīng)的工頻耐壓試驗電壓值（交流有效值），例如額定絕緣電壓Ui60V時耐壓為1000V，60VU1300V時為2500V這些耐壓值是對接在電網(wǎng)主回路的電器產(chǎn)品而言的，而不接主回

28、路的控制電器，如分勵脫扣器和輔助觸頭、報警觸頭等、其工頻耐壓值為：當(dāng)Ui60V時，工頻耐壓為1000V(交流有效值)，當(dāng)Ui60V時，為2Ui+1000V（交流有效值），但不小于1500V。現(xiàn)在的問題是有一些斷路器的附件，如電動機(jī)、電子線路板等，他們的電源都是取自于電網(wǎng)的主回路，盡管他們的絕緣電壓是大于60V而小于300V，或者是大于300V而小于660V，可是工頻耐壓僅是1500V或最大為1800V，應(yīng)如何辦？附和IEC609472的GB 14048.24低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 低壓斷路器（新版），對此做了規(guī)定：“斷路器的電路包括諸如電動機(jī)、測量儀表、未動開關(guān)和半導(dǎo)體裝置等元件時，若這些元件

29、已按其有關(guān)規(guī)定進(jìn)行了低于.2.3（主回路的試驗電壓值）規(guī)定的介點試驗電壓的試驗時，則應(yīng)在斷路器進(jìn)行其介電強(qiáng)度試驗前將這些元件拆除”。還應(yīng)該說明的是：斷路器的介點強(qiáng)度試驗（帶電部件與接地部件之間，極與極之間，斷開觸頭之間以及有關(guān)的固體絕緣）是應(yīng)能承受施加的額定沖擊耐受電壓的。標(biāo)準(zhǔn)還明確規(guī)定，產(chǎn)品有關(guān)試驗后的驗證，允許采用工頻耐壓，同時也適合于沒有規(guī)定額定沖擊耐受電壓的電器產(chǎn)品做介電性能考核。而如果類似DW45萬能式斷路器，去掉只能控制器和傳感器，僅作隔離器用時，就應(yīng)該進(jìn)行額定沖擊電壓試驗，而不能以工頻耐壓代替。1.2 課題來源及主要研究內(nèi)容1.2.1 課題來源及主要研究內(nèi)容根據(jù)我們專業(yè)的特點和我

30、們的實際動手能力，我們針對當(dāng)前我國的斷路器發(fā)展?fàn)顩r及今后的社會需求，我們特對低壓萬能式斷路器進(jìn)行設(shè)計，其主要內(nèi)容有：（1）斷路器總體外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計（2）斷路器本體及附件設(shè)計。這一部分是重點，包括斷路器選型、導(dǎo)電系統(tǒng)設(shè)計、電磁系統(tǒng)設(shè)計、觸頭操作系統(tǒng)設(shè)計、欠電壓脫扣器的設(shè)計、以及電流互感器的設(shè)計。（3）電磁兼容設(shè)計各個功能模塊的配合，全部器件的裝配。第2章 斷路器結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1 總體結(jié)構(gòu)布置萬能式低壓斷路器采用平面布置，即所有的零部件，如觸頭系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)、各種脫扣器、安裝支架、主軸、脫扣軸等都鋪開布置在一塊絕緣底版上。這種布置方式的優(yōu)點是容易接觸到每一個部件，便于裝配和調(diào)整，也便于更換易零部件，

31、便于維修。其缺點是安裝面積較大，降低了斷路器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。斷路器設(shè)計為并聯(lián)回路且為橫向布置。 各部件的配置斷路器所需要的部件是根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定進(jìn)行安裝，即按需要而配置。例如，需要電動操作，則需要配制電磁鐵或電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)。又如要求遠(yuǎn)距離脫扣的話，則需加裝分勵脫扣器；需要達(dá)到欠電壓保護(hù)的話，則需加裝欠電壓脫扣器。所必須的部件如何配置合理，要認(rèn)正對待。但是很難有一個通用的、固定的原則。一般來說，可考慮以下幾個方面：（1）安裝和取下方便。（2）需要調(diào)整的部件，要容易觸及并看的見。（3）各部件的各部件的接線要方便，特別是輔助開關(guān)的接線應(yīng)能在面進(jìn)行操作接線。（4）操作機(jī)構(gòu)要操作方便，便于安裝。（5

32、）任何部件都不應(yīng)有懸空的端子。2.2 斷路器零部件的設(shè)計萬能式低壓斷路器主要由導(dǎo)電系統(tǒng)、滅弧室、操作機(jī)構(gòu)、脫扣器和手柄直接傳動操作機(jī)構(gòu)等組成。每一功能部分都設(shè)計成獨立的模塊式部件，安裝、維護(hù)十分方便。滅弧室設(shè)計滅弧室置于斷路器的上方，采用復(fù)式滅弧原理，滅弧室壁用絕緣材料壓制而成。滅弧室內(nèi)有滅弧柵片和滅焰柵片、引弧片等。滅弧室的出口為狹縫狀，可把游離區(qū)限制在80mm以內(nèi)加之抽屜式斷路器上方裝有罩殼，也就是說實現(xiàn)了零飛弧區(qū)，保證在電器成套裝置中安全可靠使用。滅弧室內(nèi)裝有許多由厚度約為2mm的鋼板沖成的橫向柵片，柵片外表面鍍銅以增大滅弧能力和防止生銹。每一柵片上沖有三角形缺口。缺口的位置稍許偏在柵片

33、中心線的一邊。安裝時，將上下柵片的缺口錯開。柵片之間的間隙取4mm,當(dāng)裝在缺口附近的動、靜觸頭分開并產(chǎn)生電弧時，由于柵片的存在，電弧電流在周圍空間產(chǎn)生的磁通路徑發(fā)生畸變，這樣就產(chǎn)生一種將電弧拉向柵片的吸力。柵片缺口的錯開的作用先為減少電弧開始進(jìn)入柵片時的阻力。由于柵片本生有吸引電弧進(jìn)入的能力，所以這種滅弧室不需要磁吹線圈。斷路器操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計斷路器的分、合閘操作有手動和電動兩種。采用彈簧儲能閉合，閉合速度與操作速度無關(guān)。手動儲能時扳動操作手柄通過棘輪帶動儲能袖，使主彈簧壓縮處于儲能狀態(tài)，當(dāng)按動合閘按鈕或接通閉合電磁鐵，使釋能脫扣軸解鎖后，彈簧能量迅速釋放，推動連桿機(jī)構(gòu)，使斷路器合閘。分?jǐn)鄶嗦菲?/p>

34、時，按動分閘按鈕或接通分勵脫扣器，使分?jǐn)嗝摽圯S解鎖，分?jǐn)鄰椈杉纯衫瓌硬僮鳈C(jī)構(gòu)的連桿使動觸頭回到分?jǐn)辔恢谩＃?）傳動機(jī)構(gòu)斷路器的傳動機(jī)構(gòu)采用杠桿傳動。在選擇和設(shè)計時注意到如圖21所示：手柄和杠桿傳動的最大操作力不超過250N。閉和斷路器的沖擊應(yīng)盡量小。（2）自由脫口機(jī)構(gòu)自由脫扣機(jī)構(gòu)的功能是實現(xiàn)傳動機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系。自由脫扣機(jī)構(gòu)再扣時，傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)帶動觸頭系統(tǒng)一致運(yùn)動，并使觸頭閉合。當(dāng)脫扣之后，即解脫了傳動機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系，傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系，傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與觸頭系統(tǒng)無關(guān)，并且在發(fā)生脫扣的瞬間與傳動機(jī)構(gòu)的位置無關(guān)并有自由再扣能力。（3）機(jī)構(gòu)的特性和計算機(jī)構(gòu)由許多杠桿、

35、傳動環(huán)節(jié)組成。 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性：2=f(1)或S=f(1)式中 1主動軸的轉(zhuǎn)角；2被動軸的轉(zhuǎn)角；S動觸頭的行程。 反力特性曲線計算 反力特性表示為主動軸轉(zhuǎn)角與反作用力的關(guān)系Ff=f1()或轉(zhuǎn)角與反作用力矩的關(guān)系Mf=f2()脫扣力的計算計算脫扣力為設(shè)計各種脫扣器提供依據(jù)。圖2-1斷路器的傳動機(jī)構(gòu) 抽屜座的設(shè)計斷路器的安裝有固定式和抽屜式兩種型式。固定式斷路器安裝時，主回路與電網(wǎng)直接連接。抽屜式斷路器主回路通過抽屜座的隔離觸頭與電網(wǎng)接通斷路器，本體可以從抽屜座中卸下，便于斷路器投入運(yùn)行后定期維護(hù)和維修。抽屜座主要由基座、隔離觸頭、側(cè)板、導(dǎo)軌、指示件、搖手柄等部組成。抽屜座有三個位置，利用手柄操作

36、，可使斷路器處于連接、試驗、分離三種狀態(tài)。連接位置保持主回路與二次回路接通；試驗位置時，主回路分離，二次回路仍保持接通，便于對斷路器進(jìn)行一些必要的操作試驗；分離位置時，主回路與二次回路均斷開。 限制器限制器是斷路器的一種輔助功能附件，按功能不同有兩種。一種為合閘限制器，即結(jié)斷路器任何合閘命令都能防止斷路器閉合。另一種為分間限制器，即在某種特定條件下，當(dāng)各種可能發(fā)生的脫扣命令出現(xiàn)時均能阻止處于閉合狀態(tài)的斷路器脫扣分?jǐn)?。限制器的操作旋鈕設(shè)置于斷路器的面罩外，可以按需要將其鎖定在“合閘”或“不合閘”(合閘限制器)；“脫扣”或“不脫扣”(分閘限制器)位置。由于兩種限制器設(shè)置在同一操作位置，故兩者只能任

37、選其一。 機(jī)械聯(lián)鎖裝置機(jī)械聯(lián)鎖裝置是一種用于多路電源供電系統(tǒng)中，防止2臺或2臺以上斷路器同時接通的裝置。其結(jié)構(gòu)有兩種型式：一種為利用連桿傳動的機(jī)械聯(lián)鎖，另一種為鋼絲教鈾牽動聯(lián)鎖。對垂直疊裝斷路器兩種型式都適用。水平安裝的斷路器只能用鋼絲聯(lián)鎖。兩種型式都可以對最多至3臺斷路器進(jìn)行聯(lián)鎖操作，即當(dāng)其中任何一臺斷路器處于合閘狀態(tài)時，其余兩臺均不能進(jìn)行合閘操作。下圖為兩臺斷路器垂直和水平聯(lián)鎖示意：圖2-2 短路器垂直、水平連鎖示意圖圖2-3萬能式斷路器的結(jié)構(gòu)（1）1操作機(jī)構(gòu)2動弧觸頭3滅弧室4靜弧觸頭5電磁脫扣器6互感器7熱繼電器或半導(dǎo)體脫扣器8欠電壓脫扣器 9分勵脫扣器 10脫扣軸11分合指示窗12失

38、壓延時裝置圖2-3萬能式斷路器的結(jié)構(gòu) （2）1操作結(jié)構(gòu)2動弧觸頭3滅弧室4靜弧觸頭5電磁脫扣器6互感器7熱繼電器或半導(dǎo)體脫扣器8欠電壓脫扣器9分勵脫扣器10脫扣器 11分合指示窗 12失壓延時裝置圖2-4 萬能式斷路器外形圖第3章 斷路器的導(dǎo)電系統(tǒng)設(shè)計斷路器的導(dǎo)電系統(tǒng)，又稱為斷路器的觸頭系統(tǒng)，它包括了觸頭觸點和觸刀 （觸橋），載流連接板和軟連接等。3.1觸頭系統(tǒng)的設(shè)計靜觸頭由硬連結(jié)、弧角、固定板等組成，安裝在絕緣底板上。動觸頭由絕緣支持件、觸頭、壓力彈簧、軟連接、母線聯(lián)接等組成。每相動觸頭由多檔并聯(lián)，有效地減少電動斥力和增加散熱面，整個部件安裝在基座的小室內(nèi)，由操作機(jī)構(gòu)主軸通過連桿帶動觸頭支架

39、繞O點往返轉(zhuǎn)動，從而使其與靜觸頭接通或斷開。對觸頭系統(tǒng)的基本要求1)安全可靠地接通和分?jǐn)喽搪冯娏骷耙韵碌乃须娏?，也就是說除了接通和分?jǐn)鄻O大電流外，斷路器還應(yīng)分?jǐn)嗯R界負(fù)載電流。臨界負(fù)載電流一般認(rèn)為是4In0.3In;2)長期通過額定發(fā)熱電流而不致發(fā)生過高溫升；3)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的電壽命和機(jī)械壽命，再規(guī)定的接通和分?jǐn)啻螖?shù)后，不致有嚴(yán)重的磨損。 觸頭的型式斷路器常用的有對接式觸頭、橋式觸頭和插入式觸頭。對接式觸頭應(yīng)用最廣，結(jié)構(gòu)最為簡單。橋式觸頭有兩對觸頭，這對大容量（1000A以上）斷路器有利，可省去笨重的軟聯(lián)接。用于小容量（50A以下）斷路器時，由于增加了一個斷點，有助于熄弧，可簡化滅弧室結(jié)構(gòu)。插入式

40、觸頭的特點是在通過巨大短路電流時有電動力補(bǔ)償作用，能防止觸頭彈開，適合于作為抽屜式斷路器的插入觸頭。權(quán)衡利弊應(yīng)選用橋式觸頭。 觸頭的擋數(shù)觸頭有單檔、雙檔和三檔之分。單檔觸頭兼作弧觸頭，使用于適用于小容量斷路器。雙檔觸頭具有主觸頭和弧觸頭，適用于大容量斷路器。三擋觸頭結(jié)構(gòu)就是在主、弧觸頭之間增加一擋副觸頭，作為主觸頭的兩重保護(hù)，僅在1500A以上的斷路器中應(yīng)用。權(quán)衡利弊應(yīng)選用雙檔觸頭。 弧角的應(yīng)用弧角的主要任務(wù)是把電弧引入滅弧室，并使弧根沿弧角迅速運(yùn)動，以減輕弧觸頭的燒傷。為此弧角做成流線型。一般工作電壓越高，弧角越長。在弧角上開槽或加筋引導(dǎo)電弧沿弧角運(yùn)動的作用。 觸頭的開距低壓斷路器所需的開距

41、很小，在斷開短路電流時不會因氣隙擊穿而發(fā)生電弧復(fù)燃。為了使滅弧室空間充分利用，觸頭開距盡可能取大些。取觸頭開距為20mm。當(dāng)弧觸頭（或副觸頭）剛接觸時，主觸頭的開距在25mm。 觸頭壓力斷路器的觸頭壓力主要取決于極限短路通斷能力，必須保證觸頭在通過短路電流時不致因電動斥力而產(chǎn)生跳動或引起熔焊。因此，要求觸頭壓力要大于觸頭間的電動斥力。電動斥力可按下式?jīng)Q定： （3-1）式中 F觸頭間的電動力(N)；I流過觸頭的電流(A)；D觸頭的直徑(m)； D0觸頭接觸點的直徑(m)，d0可用下式?jīng)Q定: （3-2）式中 Fj觸頭間接觸壓力(N)；HB觸頭材料的布氏硬度。弧觸頭的壓力一般取主觸頭的1/31/2。

42、限流斷路器的觸頭壓力越小越好,滿足觸頭長期的導(dǎo)電能力和避開電路中可能出現(xiàn)的起動電流。 電動補(bǔ)償當(dāng)分?jǐn)嚯娏髟龃髸r,按式（3-1）計算出的觸頭壓力很大，給機(jī)構(gòu)設(shè)計造成困難。為了減少所需的觸頭壓力彈簧，可采用多種型式的電動力補(bǔ)償措施。采用多個觸頭并聯(lián)是措施之一。但觸頭太多會造成電流分布不均，使兩側(cè)觸頭電流較大，反而減小補(bǔ)償?shù)男Ч?，也使得兩?cè)觸頭發(fā)熱嚴(yán)重。一般使得每個觸頭的額定電流約為250500A所以設(shè)計為雙檔觸頭。 觸頭材料主觸頭一般不斷開電弧，主要要求它能長期有導(dǎo)電能力，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，在規(guī)定的機(jī)械壽命下不致壓踏變形?；∮|頭承擔(dān)分?jǐn)嚯娀?，主要要求觸頭材料抗熔焊性能好，耐電弧燒。觸頭材料選用Cu

43、對Ag。觸頭的幾何尺寸與額定電流關(guān)系不大，主要取決于電磨損和載流母線的尺寸以及由于制造偏差所造成的動、靜觸頭之間的相對位移。觸頭的厚度為24mm。 觸頭超程主要是主觸頭的超程，它決定于傳動桿的磨損和觸頭的磨損，必須保證在壽命終了時，主觸頭仍能可靠地接觸，所以取4mm。 載流導(dǎo)體和軟連接線的選擇必須保證它們在長期工作時不超過溫升的規(guī)定。母線尺寸確定后，可按下式驗算： （3-3）式中 I流過導(dǎo)電板的電流（A）; 導(dǎo)電板的電阻率（·m）;KT導(dǎo)電板表面的傳熱系數(shù)W/（m2·K）;P導(dǎo)電板橫截面的周長（m）;S導(dǎo)電板的橫截面積（m2）。載流體的截面可按電流密度Jb來決定。斷路器母線

44、電流密度為取1A/mm2。第4章 斷路器滅弧室的設(shè)計4.1 電弧的產(chǎn)生與熄滅 電弧的產(chǎn)生電弧是一種氣體放電的特殊形式。產(chǎn)生電弧的條件是電路內(nèi)的電流和電壓必須大于某一最小起弧電流和最小起弧電壓。電弧的產(chǎn)生式由于氣體的游離。游離的原因有熱發(fā)射、冷發(fā)射、碰撞游離和熱游離。熱發(fā)射：動靜觸頭分開過程中，觸頭表面溫度劇增，由于熱運(yùn)動，金屬內(nèi)的自由電子克服了金屬內(nèi)正離子的吸力而從陰極表面發(fā)射，這就是熱發(fā)射。冷發(fā)射：即高電壓發(fā)射。觸頭剛分開，在氣隙間形成高電場，將電子從陰極拔出。碰撞游離：從陰極發(fā)射出來的電子，在電場作用下獲得能量再加速，碰撞中性氣體分子而使其游離。熱游離：電弧燃燒時，電弧溫度很高（如弧柱可達(dá)

45、6000及以上），氣體分子在高溫作用下，由于強(qiáng)烈的熱運(yùn)動互相碰撞而游離。 電弧的熄滅電弧的熄滅時由于氣體的消游離，而消游離主要是復(fù)合和擴(kuò)散的作用。（1）復(fù)合就是異性離子互相結(jié)合而中和。復(fù)合速度受溫度影響極大，溫度高、復(fù)合幾率?。环粗?，則復(fù)合幾率大。因此利用液體（如變壓器油）或其他（如）人工冷卻電弧或?qū)㈦娀D入絕緣冷壁做成的窄縫，用鐵板制作的滅弧柵片內(nèi)，迅速導(dǎo)出電弧內(nèi)部的熱量，減少離子的運(yùn)動速度，加速復(fù)合速度，盡快將電弧熄滅。（2）擴(kuò)散就是電弧表面的離子擴(kuò)散到周圍冷介質(zhì)中去。密度大，溫度高的氣體分子總是向密度小、溫度低的介質(zhì)方面擴(kuò)散，擴(kuò)散出來的離子因冷卻相互結(jié)合成中性分子（中性分子是不導(dǎo)電的）。

46、總之，電弧的熄滅是在消游離的速度超過游離的速度來實現(xiàn)的。因此，從電的方面來說，要求介質(zhì)恢復(fù)速度（即空氣中恢復(fù)成中性分子的速度）大于觸頭兩端的電壓恢復(fù)速度，使電弧不致因冷發(fā)射和碰撞游離而重燃；在熱的方面要求散熱速度大于發(fā)熱速度，使電弧不致因發(fā)熱形成的熱發(fā)射和熱游離而復(fù)燃?；陔娀∠绲脑?，來選擇滅弧系統(tǒng)，即滅弧室的結(jié)構(gòu)。4.2 滅弧室的設(shè)計本次設(shè)計采取下列措施進(jìn)行滅弧室設(shè)計（1）采用絕緣材料制成的滅弧室，內(nèi)裝柵片和滅焰柵，使電弧向上進(jìn)入滅弧室后快速熄滅并游離。出口成窄縫狀，構(gòu)成復(fù)式滅弧，使游離氣體噴出高度不超過短路器的最大高度，實現(xiàn)了零飛弧區(qū)。節(jié)約了斷路器在電器成套柜中的體積，使尺寸一定的成套

47、柜中可安裝多一些電路。 （2）滅弧室全部置于斷路器的絕緣底座中，增強(qiáng)了滅弧室室壁的機(jī)械強(qiáng)度，不致在分?jǐn)啻蠖搪冯娏鲿r炸裂。常用的交流斷路器的熄弧措施有下面幾點：1） 依靠觸頭的迅速分開，在交流電流自然過零時滅?。?） 利用導(dǎo)體回路電動力或磁吹，使電弧迅速移動和拉長；3） 采用金屬柵片造成許多串聯(lián)的短??；4） 將電弧拉入滅弧室，利用柵片將其冷卻以增大電弧電阻。斷路器的滅弧室置于斷路器的上方，其采用復(fù)式滅弧原理，滅弧室壁用絕緣材料壓制而成。滅弧室內(nèi)有滅弧柵片和滅焰柵片、引弧片等。滅弧室的出口為狹縫狀，可把游離區(qū)限制在80mm以內(nèi)加之抽屜式斷路器上方裝有罩殼，也就是說實現(xiàn)了零飛弧區(qū)，保證在電器成套裝置

48、中安全可靠使用。滅弧室內(nèi)裝有許多由厚度約為2mm的鋼板沖成的橫向柵片，柵片外表面鍍銅以增大滅弧能力和防止生銹。每一柵片上沖有三角形缺口。缺口的位置稍許偏在柵片中心線的一邊。安裝時，將上下柵片的缺口錯開。柵片之間的間隙取4mm,當(dāng)裝在缺口附近的動、靜觸頭分開并產(chǎn)生電弧時，由于柵片的存在，電弧電流在周圍空間產(chǎn)生的磁通路徑發(fā)生畸變，這樣就產(chǎn)生一種將電弧拉向柵片的吸力。柵片缺口的錯開的作用先為減少電弧開始進(jìn)入柵片時的阻力。由于柵片本生有吸引電弧進(jìn)入的能力，所以這種滅弧室不需要磁吹線圈。第5章 斷路器機(jī)構(gòu)的設(shè)計操作機(jī)構(gòu)有電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)和手柄操作兩種方式，裝在一起，但互不干涉，位于斷路器正面右側(cè)。5.1

49、自由脫扣機(jī)構(gòu) 自由脫扣機(jī)構(gòu)原理圖見圖3，由五連桿機(jī)構(gòu)組成，為了降低機(jī)構(gòu)脫扣軸上的脫扣力，采用二級脫扣方式：第一級為頂桿式；第二級為半軸扣板式。當(dāng)再扣時，O2視為定點（這時五連桿機(jī)構(gòu)為四連桿機(jī)構(gòu)），準(zhǔn)備好了閉合條件。若要斷路器閉合，只要使釋能脫扣半軸逆時針方向轉(zhuǎn)動一角度，則釋能杠桿釋放，并高速逆時針方向轉(zhuǎn)動，在蓄能桿上的C軸壓力下使斷路器觸頭閉合。1-釋能脫扣半軸 2-杠桿1 4-儲能杠桿 5-儲能彈簧6-凸輪 7-連桿 8-主軸 10-分?jǐn)嗝摽郯胼S11-杠桿2圖5-1 儲能機(jī)構(gòu)和脫扣原理圖5.2 蓄能機(jī)構(gòu)采用彈簧儲能,由儲能彈簧、凸輪、儲能杠桿、扣板和半軸組成.當(dāng)扣板扣于半軸時,借電動或手動帶

50、動凸輪。5.3 斷路器操作機(jī)構(gòu)斷路器的分、合閘操作有手動和電動兩種。采用彈簧儲能閉合，閉合速度與操作速度無關(guān)。手動儲能時扳動操作手柄通過棘輪帶動儲能袖，使主彈簧壓縮處于儲能狀態(tài)，當(dāng)按動合閘按鈕或接通閉合電磁鐵，使釋能脫扣軸解鎖后，彈簧能量迅速釋放，推動連桿機(jī)構(gòu)，使斷路器合閘。分?jǐn)鄶嗦菲鲿r，按動分閘按鈕或接通分勵脫扣器，使分?jǐn)嗝摽圯S解鎖，分?jǐn)鄰椈杉纯衫瓌硬僮鳈C(jī)構(gòu)的連桿使動觸頭回到分?jǐn)辔恢谩?傳動機(jī)構(gòu)斷路器的傳動機(jī)構(gòu)采用杠桿傳動。在選擇和設(shè)計時注意到：1）手柄和杠桿傳動的最大操作力不超過250N。2）閉和斷路器的沖擊應(yīng)盡量小。 自由脫扣機(jī)構(gòu)自由脫扣機(jī)構(gòu)的功能是實現(xiàn)傳動機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系。自由

51、脫扣機(jī)構(gòu)再扣時，傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)帶動觸頭系統(tǒng)一致運(yùn)動，并使觸頭閉合。當(dāng)脫扣之后，即解脫了傳動機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系，傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系，傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與觸頭系統(tǒng)無關(guān)，并且在發(fā)生脫扣的瞬間與傳動機(jī)構(gòu)的位置無關(guān)并有自由再扣能力。 機(jī)構(gòu)的特性和計算機(jī)構(gòu)由許多杠桿、傳動環(huán)節(jié)組成。1）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性 2=f(1)或 S=f(1)式中 1主動軸的轉(zhuǎn)角；2被動軸的轉(zhuǎn)角；S動觸頭的行程。 2）反力特性曲線計算 反力特性表示為主動軸轉(zhuǎn)角與反作用力的關(guān)系Ff=f1()或轉(zhuǎn)角與反作用力矩的關(guān)系Mf=f2()3）脫扣力的計算計算脫扣力為設(shè)計各種脫扣器提供依據(jù)。5.4 斷路器瞬動機(jī)構(gòu)斷路器瞬動保護(hù)元件（短路

52、保護(hù)）一般是使用電磁鐵機(jī)構(gòu)的。它由靜鐵心（主極鐵心）、動鐵心（銜鐵）、線圈、反作用力彈簧等組成。作斷路器的瞬動保護(hù)元件，是一種電流型電磁鐵，它的結(jié)構(gòu)型式是型。電磁鐵的吸力F，由麥克斯韋公式： F = B² S / 2µ0（當(dāng)為形電磁鐵時，F(xiàn) = B² S / 4µ0 ）式中 F吸力，N； B磁通密度（電磁鐵動、靜鐵心工作氣隙的磁通密度） S極面的截面積，CM² ； µ0真空的磁導(dǎo)率。直流電磁鐵的電流線圈（型電磁鐵） F = 3.2(IW) ²S/²交流電磁鐵的電流線圈（型電磁鐵）F = 3.2(ImW) ²

53、;S/²以上兩公式中 F電磁鐵心極面上的吸力，N； I勵磁電流，A； Im勵磁電流的最大值，A； S鐵心極面的截面積，cm² W線圈的匝數(shù)； 動、靜鐵心的工作氣隙，cm。對電流線圈來說IW或ImW是磁能源或稱磁動勢。IW不足時，磁通（=BS）就小。IW=Rm. Rm為磁阻，它是導(dǎo)磁體（鐵心）的磁阻和動靜鐵心工作隙的磁阻之和。導(dǎo)磁體的磁阻 = IL/µS（L為鐵心磁路長度，S為鐵心截面積，µ為鐵心的磁導(dǎo)率）由于µ值比空氣的磁導(dǎo)率µ0大得多 ，導(dǎo)磁體的磁阻很小，Rm就以鐵心間的氣隙磁組為主了。當(dāng)Rm一定時，值就與IW成正比了。吸力F與電磁鐵的工作氣隙的平方成反比，氣隙大，吸力小。當(dāng)為一定時，電磁鐵的整個吸合（釋放）過程是：從某一定值到=0 （實際上因為動靜鐵心加工不可能絕對的平，完全等于0是不可能的），或者從=0到為某一定值（前者為吸合，后者為不釋放）。工作氣隙決定其磁阻值。氣隙之中的磁阻Rm = IL/µS 。當(dāng)鐵心的尺寸已定，也成了常數(shù)，則大，Rm大，要保持一定的，而=IW/Rm，當(dāng)線圈匝數(shù)一定，Rm大則鐵心須增大勵磁電流I0，勵磁電流I最小。若使電磁鐵已閉合，但由于鐵心極面不十分的平整，或者塵埃及水蒸氣附著于極面。電磁鐵就未完全處于吸合狀態(tài)，在鐵心的反力彈簧作用下，就會因抖動而產(chǎn)生噪音。