抽屉式框架断路器桥型触头的技术分析

抽屉式框架断路器桥型触头的技术分析
发布时间：2021-05-18T09:46:47.663Z 来源：《基层建设》2020年第31期作者：李飞
[导读] 摘要：桥型触头是保证抽屉式框架断路器正常使用的关键。

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摘要：桥型触头是保证抽屉式框架断路器正常使用的关键。

在设计桥型触头时，需对力学性能、热稳定性展开分析，准确计算各种性能参数。

本文就采取试验分析的方式，对抽屉式框架断路器桥型触头技术予以说明探讨，以期改善设计水平，确保电力设备运行的稳定性。

关键词：抽屉式框架断路器；桥型触头；性能参数；
抽屉式断路器因具备较强的隔离性、安全性和便利性，在低压电网中得到广泛使用。

而桥型触头是抽屉式断路器中较为重要的连接部分，电阻大小、接触面可靠性与否，将直接决定抽屉式框架断路器能否正常运行，避免各种短路、断路等故障问题的发生，优化供电质量。

下文从桥型触头压力系数计算、稳定性校验几方面展开分析，以期提升技术设计水平。

1抽屉式断路器的桥型触头
解除隔离类触头的特点为无灭弧、无载时断开。

抽屉式断路器中的桥型触头正好属于这一种类，在设计中要求其满足以下四点要求：在长时间负载电流作用下，不出现严重的发热现象；短路电流通过时不存在熔焊或斥开问题；控制机械设备磨损率；降低插入力，提高了操作的便捷性。

2插入力与正压力
抽屉式断路器的本体摇进抽屉座中受到的阻力以桥型触头助力和抽屉座导轨摩擦力这两种为主。

在不考虑摩擦力的情况下，抽屉式断路器本体摇进抽屉座后，U型排连接桥型触头，从初期解除到连接后这一过程中，弹簧片会发生变形，导致U型排连接进入过程中的助力变大，直至达到顶峰，进而对整个构件结构造成影响，威胁使用的安全性。

所以若想科学管控阻力，就需对桥型触头的正压力和插入力进行精准计算，合理规划峰值，调整内部结构，确保设备运行可靠性。

2.1正压力计算
正压力指的是U型排完全进入并与桥型触头接触后承受的力。

在U型排进入中，钢支架与弹簧片会因接触而发生轻微变化，这时会产生一定的力作用。

所以在正压力计算中，应考虑片簧的宽度和厚度。

同时弹簧片在接触中，自由端会承受一定载荷，截面与固定端之间会因为距离变化承受一定的弯曲应力。

为此，在正压力计算中，要考虑到载荷与变形情况。

也就是说在正压力计算前，先要获取工作载荷、工作变形F、片簧宽度B和片簧厚度H这几项参数数值。

据分析可知，为得出上面参数计算结果，需掌握弹性模量E、抗拉强度、截面断面系数W、截面惯性矩J和弹簧弯曲后的水平或垂直长度L。

其中弹性模量一般控制在2*105pa。

其余数值均按照现有规范标准科学设定。

在相关数值获取后，将正压力值设定为P，利用下面公式
获得最终数据结果。

公示内容为：
在桥型触头设计中，一旦出现工艺问题或操作不当后，弹簧片会因为过度疲劳出现性能不稳定情况，这时正压力值下降，整体性能不稳定。

所以在桥型触头正压力检测中，需确保进入接触的可靠性，防止弹簧片变形。

2.2插入力计算
桥型触头插入力指的是进入过程中的阻力。

在研究分析中，可选择最大阻力点位置实行力学分析，结合滑动摩擦系数、推力系数、斜角大小等参数，按照现有公式展开准确计算，得出最终值。

其中滑动摩擦系数的获取要考虑到表面粗糙程度、干湿性、温度变化及运动速度等内容。

在现有文件资料中，润滑状态下纯铜材料的摩擦系数在0.2左右。

而在实际产品中，通过插入力和正压力得出的摩擦系数一般在0.12-0.14之间。

其中插入力与桥型触头数量存在的线性关系，会随着桥型触头数量增多而不断增大。

3动稳定性校验
对于抽屉式框架断路器来说，短时耐受电流是考量其性能的指标，科学设定短时耐受电流，可确保断路器选择性保护的稳定性，以及电流划分和传输的安全性。

在本体插入抽屉座的过程中，桥型触头弹簧片会受到短路电流电动斥力作用，通过设定的短时耐受电流目标值，推导出需要的接触正压力，进而计算出弹簧力值，为桥型触头的设计提供理论依据。

在某断路器中，断路器进线端和出线端分别设置8组和6组桥型触头，短时耐受电流值为100KA，考虑到电流分布不均匀系数1.1、桥型触头的极限短路电流峰值2.2，可准确计算出每组桥型触头一侧的电流值。

而U型排中流过的电流与桥型触头流过的电流方向一致，在右手螺旋定则和左右定则理念下，桥型触头弹簧片在U型排吸引力下可进行电动补偿。

之后利用华奥-沙发定律即可计算出电流导体间吸引力参数。

假设U型排与桥型触头接触表面中心只有一个导电斑点，且该斑点以超导小球为主，确定小球半径与接触导体的截面半径就能够计算出电动斥力参数。

U型排与桥型触头之间还会存在压痕，防止断路器在承载和分段电流中因电动斥力出现滑出现象，保证连接紧密性。

为此，在设计中还应准确计算接触面积参数，这就需要对材料变形系数、接触面光滑性、材料硬度加以了解。

之后根据接触面积和电动斥力，计算霍姆力值，为后续对比分析提供参考。

待上述参数数值计算完成后，根据这些数据及现有规范标准，展开对比分析工作，确定其动稳定性是否在规范要求内。

当有斥力产生时，导电体之间的间隙增大，斥力减小，进而间隙减小，所以会出现桥型触头抖动的现象。

正压力、吸引力及霍姆力组成的系统合力大于零，可认为不会被斥开。

根据设计，只有足够的正压力，才可承受短时耐受电流的冲击。

4热稳定性校验
在抽屉式框架断路器运转中，短路电流会使短路器承受一定的热作用，若断路器无法承受，则会受到损坏，进而威胁设备使用的安全性。

而桥型触头作为断路器发热点之一，在设计中应考虑接触压力范围是否可靠，能否抵抗短时耐受电流的冲击，力求保证桥型触头的热稳定性。

另外，桥型触头在与U型排接触中，会因电阻增大使弹簧片出现熔焊问题，影响热稳定性。

所以设计中要有目的的降低接触电阻。

接触压力增大时，接触电阻会下降，当压力大至一定数值时，接触电阻趋于稳定，不会随着压力的增大再变化。

U型排和桥型触头表面都选择镀银，因为银的电阻率较小，接触电阻低，温升较低。

连接状态下，每个U型排都要与两侧的桥型接头接触，计算每组接触后的电阻值参数。

接触电阻的计算需了解到接触材料、表面材料或接触方式等相关参数数据，结合下面公式准确计算。

其中Rj代表接触电阻，Kj代表接触材料、表面情况、接触方式等的相关系数。

M代表与接触形式有关的系数，一般取值0.5-1之间。

但接触方式为线接触时，m取值0.7。

如果选择材料为镀银材料，Kj取60。

如果是单项接触，接触电阻取值为上述值的六分之一。

当正压力在
140牛时，单相接触电阻取值0.6μΩ，符合标准要求。

在接触电阻检测中了解到，涂抹导电膏会减少电阻，但影响性较低。

通过对短时内桥型触头电流产生热量的检测分析了解到，短时一秒时间内，虽然表面看似绝热，产生的热量主要作用于提升导体温度，但随着温度的升高，导体电阻率会随之改变。

待达到一定数值后，会破坏桥型触头弹簧片，产生熔焊问题。

在检测中，要掌握铜的比热容参数，将温度控制在一定范围内。

经检测分析发现，当温度低于铜的熔点时，不会存在熔焊问题。

5结语
希望上文的论述，能够帮助相关人员做好抽屉式框架断路器桥型触头的分析设计，注重动稳定性和热稳定性的校验，提高技术水平，以确保设备的正常使用，促进电网的安全运行。

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