2、断路器机构设计
断路器的机构
2.2.2断路器的结构
断路器的结构形式，按照对地绝缘方式的不同，分为绝缘支柱型、罐式型及全封闭组合型。
高压断路器的结构组成比较复杂，大体上由以下五个部分组成：（1）开断元件。
它是断路器的核心元件，关合、开断电路都由它执行。
它包括触头、导电部分和灭弧装置等。
灭弧室的作用是熄灭电弧，灭弧方式有纵吹、横吹及横纵吹。
（2）支撑元件。
通常指断路器的瓷柱、瓷套及其他固有的绝缘件，用于支撑开断元件，并起绝缘作用。
（3）传动元件。
它把操作指令及操作动力传递给开断元件，通常有连杆、齿轮、拐臂、液压和空气管道等组成。
（4）基座。
它是整台断路器的基础，用于支撑和固定断路器。
（5）操动机构。
其任务是进行断路器的合闸、分闸操作以及合闸状态的保持。
目前常见的操动机构有电磁操动机构、液压操动机构、弹簧贮能操动机构、手力操动机构和气动操动机构等。
对于电磁、气动、液压等操动机构还应要求分、合闸电源电压、气压或液压在一定范围内变化时，仍能可靠工作。
断路器的设计和计算 (2)汇总
第二章断路器的设计和计算第一节路器的导电系统设计断路器的导电系统，又称为断路器的触头系统。
它包括了触头［触点和触刀（触桥）］，载流连接板和软连接等。
对导电系统的基本要求是：!）能安全可靠地接通和分断短路电流及其以下的所有电流。
"）长期通过额定电流（发热电流）而不产生超过允许的温升（它本身的和与之相邻的绝缘体）。
#）能保证所设计的（预期）机械寿命和电气寿命。
并在寿命试验结束后能达到标准规定的必须验证的试验（如温升、保护特性等）。
一、触头的设计（一）断路器对触头材科的要求!$耐电弧性断路器在分开电路或者分断短路电流时，触头（动、静触头）之间将产生电弧，而电弧将给触头带来磨损，并加速触头物质的迁移，引起触头的组织成份、微观结构和物理、化学性能的急剧变化。
电弧的弧根有极高的温度，将引起触头表面局部熔化、飞散。
当动、静触头闭合时，因触头弹簧的初压力不够，而产生机械振动（颤动），就可能发生动熔焊。
触头的电磨损与电流大小和燃弧时间有密切关系。
燃弧时间短时，电磨损主要决定·%"&·w ww .bz fx w.co m于电流的大小，若燃弧时间在!"#以上，则电磨损骤增，就可能出现“重燃”现象。
触头材料的电磨损率可用下式表示。
$!$!%"#&’(（)*&）式中$!$!———电磨损率；"———常数；#———电流。
"是一个常数，但当电流大于某一值时，"值会突然增大，它表示电磨损从以蒸发损失为主转变到以熔化损失为主的电流值。
这种电流称为“突变电磨损电流”，它主要决定于触头的材料。
耐电弧性较好（电磨损较小）的材料有+,*-（银*钨）、+,*-.（银碳化钨）。
目前短路分断电流!)/0+的断路器都采用这两种材料。
)’触头的导电性（或称通电性）触头的导电性与动、静触头的接触电阻有密切的关系。
如果动、静触头仅是在表面的突出点发生接触，该处电流就产生集中现象，而由此引起的接触电阻被称为束流电阻（也称为收缩电阻和集中电阻）12；触头在接触中，在其表面产生氧化膜附着层引起的是界面电阻（也称膜电阻）13。
2.断路器弹簧操动机构的设计
断路器弹簧操动机构的设计断路器作为电网主要保护和控制元件其运行可靠性十分重要。
弹簧操动机构是断路器的关键部件，其动作可靠性直接影响到断路器的运行质量，因此，选择和设计出优质可靠的弹簧操动机构一直是断路器研发工作者努力目标。
断路器作为电网主要保护和控制元件，其运行可靠性十分重要。
断路器该动时不时，不该动时乱动，都会造成线路故障，给电力系统带来巨大损失。
弹簧操动机构是断路器的关键部件，其动作可靠性直接影响到断路器的运行质量。
弹簧操动机构零件多，结构复杂，制作精度要求高，是断路器中机械技术含量最高的部件，同时也是断路器中故障多发部件，据统计，断路器中大约60%~70%的故障来自于弹簧操动机构。
因此，各国断路器研发人员一直致力于提高弹簧操动机构的可靠性，研发、寻找优质可靠的弹簧操动机构。
本文以能量—力矩（力）—强度的设计思路，可尽快设计出优质、实用的弹簧操动机构。
1能量计算弹簧操动机构输出能量即断路器的合闸功，是指操动机构储能弹簧储能后的能量。
目前，弹簧操动机构的设计多是借鉴现在机构技术，通过连杆作为桥梁与触头系统相连。
在设计弹簧操动机构时，必须先根据一次回路电压、电流等参数确定触头弹簧能量，再通过分闸过程分折，如根据分闸时触头的运动速度、运动件重量和摩擦阻尼等，计算得到分闸时能量，最后计算得到弹簧操动机构的输出能量。
弹簧操动机构的输出能量一般分配于触头弹簧能量、分闸弹簧能量、合闸时的电动力和运动件摩擦阻力所做的功以及动动件重力所做的功。
正常情况下，负载能量（触头能量和人闸弹簧能量）为机构输出能量的30%~50%，根据操动机构结构形式不同，所占比例有所差别。
一个操动机构的输出能量（也叫输出功），可通过储能弹簧的参数计算而得式中E—操动机构输出功，N·mm;K—弹簧刚度，N/mm;若为组合弹簧，则机构总输出功为各弹簧储能能量之和。
有时，为了方便计算操动机构的输出能量，也可按在依据输出功设计、选择机构时，必须特别注意的一点是：储能弹簧的预储能量（即P1时弹簧能量）不可太小，即储能弹簧的P1值不可太小。
断路器原理结构图
断路器原理结构图断路器是一种用来在电路中断开和闭合电路的电器设备，它在电力系统中起着非常重要的作用。
断路器能够在电路中断开电流，以保护电器设备和人员的安全。
在本文中，我们将介绍断路器的原理和结构图，帮助大家更好地理解断路器的工作原理和组成结构。
首先，我们来介绍一下断路器的工作原理。
断路器的主要作用是在电路中断开和闭合电流，以保护电器设备和人员的安全。
当电路中出现过载或短路时，断路器能够及时切断电流，防止电路和设备受损。
断路器的工作原理主要是依靠电磁吸合和释放原理来实现的。
当电路中出现故障时，断路器的电磁铁会受到电流的作用，产生磁场，从而使断路器触点吸合，切断电流。
当故障排除后，断路器的电磁铁释放，触点分离，闭合电路，恢复正常供电。
接下来，我们将介绍断路器的结构图。
断路器通常由断路器本体、操作机构、电磁铁、触头、弹簧等部件组成。
断路器本体是断路器的主要组成部分，它通常由绝缘套管、触头、触头间隙调节装置等部件组成。
操作机构是用来控制断路器开关状态的部件，它通常由手动操作机构和电动操作机构组成。
电磁铁是断路器的关键部件，它能够根据电流大小来控制断路器的开关状态。
触头是断路器的主要工作部件，它能够承受电流和断开电路。
弹簧则是用来保证断路器的正常工作和安全性能的部件，它能够保证断路器的触头在闭合状态时有足够的压力，以保证电路的正常通电。
总的来说，断路器是电力系统中非常重要的设备，它能够在电路中断开和闭合电流，以保护电器设备和人员的安全。
断路器的工作原理是依靠电磁吸合和释放原理来实现的，它能够根据电流大小来控制断路器的开关状态。
断路器的结构主要由断路器本体、操作机构、电磁铁、触头、弹簧等部件组成，这些部件共同协作，保证断路器的正常工作和安全性能。
希望通过本文的介绍，大家能够更好地理解断路器的工作原理和结构图，从而更好地应用和维护断路器设备，保障电力系统的安全和稳定运行。
断路器结构的设计
1.总体结构布置万能式低压断路器采用平面布置，即所有的零部件，如触头系统、操作机构、各种脱扣器、安装支架、主轴、脱扣轴等都铺开布置在一块绝缘底版上。
这种布置方式的优点是容易接触到每一个部件，便于装配和调整，也便于更换易零部件，便于维修。
其缺点是安装面积较大，降低了断路器的经济指标。
断路器设计为并联回路且为横向布置。
1.1各部件的配置断路器所需要的部件是根据产品技术任务书的规定进行安装，即按需要而配置。
例如，需要电动操作，则需要配制电磁铁或电动机操作机构。
又如要求远距离脱扣的话，则需加装分励脱扣器；需要达到欠电压保护的话，则需加装欠电压脱扣器。
所必须的部件如何配置合理，要认正对待。
但是很难有一个通用的、固定的原则。
一般来说，可考虑以下几个方面：（1）安装和取下方便。
（2）需要调整的部件，要容易触及并看的见。
（3）各部件的各部件的接线要方便，特别是辅助开关的接线应能在面进行操作接线。
（4）操作机构要操作方便，便于安装。
（5）任何部件都不应有悬空的端子。
2.断路器零部件的设计万能式低压断路器主要由导电系统、灭弧室、操作机构、脱扣器和手柄直接传动操作机构等组成。
每一功能部分都设计成独立的模块式部件，安装、维护十分方便。
2.1灭弧室设计灭弧室置于断路器的上方，采用复式灭弧原理，灭弧室壁用绝缘材料压制而成。
灭弧室内有灭弧栅片和灭焰栅片、引弧片等。
灭弧室的出口为狭缝状，可把游离区限制在80mm以内．加之抽屉式断路器上方装有罩壳，也就是说实现了零飞弧区，保证在电器成套装置中安全可靠使用。
灭弧室内装有许多由厚度约为2mm的钢板冲成的横向栅片，栅片外表面镀铜以增大灭弧能力和防止生锈。
每一栅片上冲有三角形缺口。
缺口的位置稍许偏在栅片中心线的一边。
安装时，将上下栅片的缺口错开。
栅片之间的间隙取4mm,当装在缺口附近的动、静触头分开并产生电弧时，由于栅片的存在，电弧电流在周围空间产生的磁通路径发生畸变，这样就产生一种将电弧拉向栅片的吸力。
断路器操动机构的基本要求
断路器操动机构的基本要求1. 概述断路器是电力系统中保护和控制设备的重要组成部分，用于在电路发生故障时切断电流，保护电力设备和人员安全。
操动机构是断路器的核心部件，负责实现断路器的开关操作。
断路器操动机构的设计和选型对断路器的性能和可靠性有着重要影响。
2. 基本要求断路器操动机构应满足以下基本要求：2.1 可靠性断路器操动机构在长期运行中应具有良好的可靠性。
它应能够正常工作，在各种环境条件下保持稳定的性能，并能承受系统的额定电流和短路电流。
2.2 快速性断路器操动机构的操动速度应快，能够在故障发生时迅速切断电流。
快速的断路时间可以减少故障对电力设备的损害，并提高电力系统的可靠性。
2.3 灵敏性断路器操动机构应具有良好的灵敏性，能够对各种故障信号做出快速响应。
它应能够感知电流的大小和方向，并根据预设的保护逻辑做出相应的动作。
2.4 耐久性断路器操动机构应具有良好的耐久性，能够承受长时间的运行和频繁的开关操作。
它应采用高质量的材料和可靠的结构设计，以确保机构的寿命和稳定性。
2.5 安全性断路器操动机构应具备良好的安全性能，能够确保操作人员的安全。
它应采用可靠的防护措施，防止误操作和意外事故的发生。
2.6 远程控制断路器操动机构应支持远程控制功能，能够通过远程信号实现对断路器的操作。
这样可以提高操作的便捷性和安全性，减少人工操作的风险。
3. 设计考虑为满足上述基本要求，断路器操动机构的设计需要考虑以下几个方面：3.1 机构类型断路器操动机构可以采用不同的类型，如电动机构、液压机构、气动机构等。
选择合适的机构类型需要考虑其性能、成本和可靠性等因素。
3.2 传动系统断路器操动机构的传动系统应具有高效、可靠的特点。
常见的传动系统包括齿轮传动、链传动、蜗杆传动等。
传动系统应具备足够的扭矩和刚度，以确保机构的稳定性和可靠性。
3.3 动作速度控制断路器操动机构的动作速度应能够根据实际需要进行控制。
可以采用变频调速器、液压调速器等装置，以实现动作速度的调整和控制。
断路器设计范例论文
断路器设计范例论文断路器是一种用于保护电力系统中电路的设备，具有自动断开故障电路的功能，可以防止电路过载、短路等故障情况导致电气设备的损坏。
本文将通过设计一个低压断路器为例，阐述断路器设计的基本原理和关键技术，以及对电力系统的保护作用。
一、断路器设计的基本原理断路器是电力系统中的重要保护设备，其基本原理是通过电磁力和电弧灭弧来实现对故障电路的断开。
当电路中出现过载或短路故障时，断路器能够迅速感知并产生电磁力，使断路器触头分离，切断故障电路，以保护电气设备和人身安全。
二、断路器的关键技术（一）故障检测技术断路器需要能够准确地检测到电路中的故障情况，包括过载和短路。
过载检测主要通过测量电流大小来实现，超过一定阈值时，断路器将触发断开动作。
短路检测则主要通过电流的变化率来实现，当电流变化速度超过了设定值时，断路器即判定为短路故障。
（二）断开能力断路器的断开能力是指在断开故障电路时能够承受的最大故障电流。
断开能力的大小与断路器的结构、材料和制造工艺等因素有关，一般采用导电性能好、绝缘性能高的材料制造，以确保在高故障电流下能够正常工作。
（三）电磁力和灭弧技术断路器的断开动作需要产生足够大的电磁力，这需要通过电磁线圈来实现。
电磁线圈能够产生电磁力，使断路器触头分离，切断故障电路。
同时，在断开断路器时会产生电弧，电弧的灭弧对于正常工作非常重要，一般采用强制冷却和灭弧室等技术来实现。
三、低压断路器设计范例以200A额定电流的低压断路器设计为例，该断路器主要面向家庭用电和小型工业设备等场景。
（一）故障检测技术在该设计中，采用了先进的电流传感器来检测电路中的故障情况，传感器能够实时监测电流大小，并通过信号处理器进行分析和判断，一旦检测到过载或短路故障，即给出触发断开动作的信号。
（二）断开能力根据设计需求，该低压断路器的额定断开能力为6kA，这意味着在电路中出现不大于6kA的故障电流时，断路器能够正常断开。
为了确保断断开能力，采用了高导电性和高绝缘性的材料来制造断路器触头和断开弓，同时采用特殊的制造工艺来提高接触面积，减小接触电阻，以保证在高故障电流情况下的正常工作。
断路器的工作原理和主要结构
断路器的工作原理和主要结构工作原理：低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。
主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。
过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。
当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。
当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。
框架式断路器当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。
分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电。
低压断路器分类：按操作方式可分：人力、动力和储能；按结构形式可分：万能式、塑壳式、漏电保护式等；按电路中的用途可分：配电用、电动机保护用和其它负载；按安装方式：固定式、插入式和抽屉式；按极数可分为：单、两极、三极、四极；主要结构：主触头：长期通过负荷电流，合闸时后接通，分闸时先断开。
主触头是所有的开关都有的。
辅助触头：与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头，主要用于断路器分、合状态的显示，接在断路器的控制电路中通过断路器的分合，对其相关电器实施控制或联锁。
微型断路器报警触头：用于断路器事故的报警触头，且此触头只有当断路器脱扣分断后才动作，主要用于断路器的负载出现过载短路或欠电压等故障时而自由脱扣，报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中的指示灯或电铃、等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。
分励脱扣器：分励脱扣器是一种用电压源激励的脱扣器，它的电压与主电路电压无关。
分励脱扣器是一种远距离操纵分闸的附件。
当电源电压等于额定控制电源电压的70%-110%之间的任一电压时，就能可靠性的分断断路器。
分励脱扣器是短时工作制，线圈通电时间一般不能超过1S，否则线就会被烧毁。
塑壳式断路器欠电压脱扣器：欠电压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时，使断路器有延时或无延时断开的一种脱扣器，当电源电压下降（甚至缓慢下降）到额定工作电压的70%至35%范围内，欠电压脱扣器应运作，欠电压脱扣器在电源电压等于脱扣器额定工作电压的35%时，欠电压脱扣器应能防止断路器闭合；电源电压等于或大于85%欠电压脱扣器的额定工作电压时，在热态条件下，应能保证断路器可靠闭合。
断路器的结构和工作原理
断路器的结构和工作原理断路器作为电力系统中的重要保护设备，起到了断开电路和保护电气设备的作用。
它能够在电流过载、短路和地故障等异常情况下迅速切断电路，从而保护线路和电气设备的安全运行。
本文将介绍断路器的结构和工作原理。
一、断路器的结构（一）触发机构断路器的触发机构是断开电路的核心部分，它由电磁线圈、弹簧和触头组成。
当电流过载或短路发生时，电磁线圈受到电流的作用产生磁场，使得触头上的励磁铁片吸合，断开电路。
而在正常工作状态下，触头受到弹簧的作用保持闭合状态。
（二）灭弧室灭弧室位于断路器的触头之间，主要用于灭弧。
当断路器触头分离时，电弧会在两个触头之间产生，这会导致电弧发光、产生高温和高压。
灭弧室能够提供足够的空间和介质，使得电弧能够迅速冷却、消失。
常见的灭弧室结构有磁场灭弧室和压力灭弧室等。
（三）控制系统断路器的控制系统包括电流互感器、电压互感器、保护装置和操作机构等。
电流互感器和电压互感器能够检测电流和电压的变化，并将信号传递给保护装置。
保护装置能够根据接收到的信号判断电路是否存在故障，并发出切断电路的信号。
操作机构用于远程控制断路器的开关操作。
二、断路器的工作原理（一）过载保护当电路中的电流超过断路器额定电流时，断路器的触发机构将被触发，从而打开断路器，切断电路。
此时，断路器起到了过载保护的作用。
过载保护的原理是利用断路器内部的热释放机构，当电流超过额定电流一定时间后，热释放机构会将触发信号发送给触发机构，使得断路器打开。
（二）短路保护短路是指电路中两个相互通路的导线直接相连，导致电流大幅度增加的故障。
当发生短路时，短路电流迅速增大，此时断路器的触发机构会迅速将断路器打开，切断电路。
短路保护的原理是利用断路器内部的磁场作用，当短路电流通过时，电磁线圈产生磁场，使得触头上的励磁铁片吸合，从而打开断路器。
（三）地故障保护地故障是指电气设备的一条回路中的一根导线与地（接地）发生直接接触或间接接触的故障。
低压断路器机构模型
低压断路器机构模型一、引言低压断路器是一种用于保护和控制电力系统的电气设备，广泛应用于工业、商业和住宅场所。
低压断路器机构是断路器的核心部件，起到了分断电路的作用。
本文将详细介绍低压断路器机构模型的结构、工作原理以及应用。
二、低压断路器机构结构低压断路器机构一般由驱动机构、故障指示装置和触头系统等组成。
2.1 驱动机构驱动机构主要由操作杆、机构支架、操作机构和承压机构等部分组成。
操作杆通过机构支架与操作机构相连接，用于控制断路器的合闸和分闸动作。
承压机构则负责提供足够的弹性力，确保断路器的安全运行。
2.2 故障指示装置故障指示装置用于指示断路器是否触发过负载、过电流或短路等故障。
通常采用指示灯或数字显示装置来显示断路器的状态。
2.3 触头系统触头系统是断路器机构中最重要的部分，它起到了连接和分断电路的作用。
触头系统由主触头和副触头组成，主触头通常由铜等导电材料制成，具有良好的导电性能和耐磨性。
三、低压断路器机构工作原理低压断路器机构在正常工作情况下，主触头和副触头之间保持闭合状态，电路畅通。
当电路发生过负载、过电流或短路等故障时，断路器机构会触发故障指示装置，并自动切断电路，以保护电气设备和人身安全。
四、低压断路器机构模型的应用低压断路器机构广泛应用于各种工业和民用电气设备中，具有以下几个方面的应用：4.1 电力系统保护低压断路器机构作为电力系统的重要组成部分，可以保护电力系统免受过载和短路等故障的损害。
一旦电路发生故障，断路器机构会快速分断电路，确保电力系统的稳定运行。
4.2 电气设备保护低压断路器机构可以用于保护各种电气设备，如电动机、变压器等。
通过监测电气设备的电流和负载情况，断路器机构可以及时切断电路，避免电气设备过载运行或发生故障。
4.3 安全开关低压断路器机构的合闸和分闸动作可以作为电气设备的安全开关。
电气设备在维护、故障修复或紧急情况下都需要切断电源，而低压断路器机构提供了方便、快捷和可靠的断电方式。
断路器的设计和计算 (2)
— —接触电阻； $9— — —与接触材料、 表面的情况、 接触方式等有关的系数， 可查 《低压电器设 " 3— 计手册》 （周茂祥主编， ； 机械工业出版社出版） ； — —与接触形式有关的系数 （ / ’ : ; & ’ /） 可查 《低压电器设计手册》 ； &—
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第五篇
低压断路器的设计安装、 运行维护
于电流的大小， 若燃弧时间在 !"# 以上， 则电磨损骤增， 就可能出现 “重燃” 现象。 触头材料的电磨损率可用下式表示。 $ ! % " #&’( $! 式中 $ !— — —电磨损率； $! — —常数； "— — —电流。 #— 但当电流大于某一值时， 它表示电磨损从以蒸发损 " 是一个常数， " 值会突然增大， 失为主转变到以熔化损失为主的电流值。这种电流称为 “突变电磨损电流” ， 它主要决定 于触头的材料。耐电弧性较好 （电磨损较小） 的材料有 + , * （银 * 钨） 、 （银碳 + , * -. 化钨） 。目前短路分断电流!)/0+ 的断路器都采用这两种材料。 （或称通电性） ) ’ 触头的导电性 （) * &）
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第五篇
低压断路器的设计安装、 运行维护
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一、 触头的设计
! $ 耐电弧性
规定的必须验证的试验 （如温升、 保护特性等） 。
（一） 断路器对触头材科的要求
低压断路器基本结构及技术参数
低压断路器基本结构及技术参数低压断电器是低压电力系统中的主要电器设备之一。
低压断路器可在正常负荷下接通或断开电路，当电路中发生短路故障或过载时，低压断路器可自动掉闸电路起到保护气线路和电气设备的作用，并可防止事故范围扩大。
低压电路器可用于低压配电装置中做总开关和支路开关，也可用于电动机不频繁的起动控制。
一、低压断路器的基本结构低压电路器由脱扣器、触头系统、灭弧装置、传动机构、基架和外壳等部分组成。
1、脱扣器脱扣器是低压断路器中用来接受信号的元件。
若线路中出现不正常情况或由操作人员或继电保护装置发出信号时，脱扣器会根据信号的情况通过传递元件使触头动作掉闸切断电路。
低压断路器的脱扣器一般有过流脱扣器、热脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器等几种。
它们的结构见图1。
图1 低压断路器的脱扣器低压断路器投入运行时，操作手柄已经使主触头闭合，自由脱扣机构将主触头锁定在闭合位置，各类脱扣器进入运行状态。
（1）电磁脱扣器电磁脱扣器与被保护电路串联。
线路中通过正常电流时，电磁铁产生的电磁力小于反作用力弹簧的拉力，衔铁不能被电磁铁吸动，断路器正常运行。
当线路中出现短路故障时，电流超过正常电流的若干倍，电磁铁产生的电磁力大于反作用力弹簧的作用力，衔铁被电磁铁吸动通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头。
主触头在分闸弹簧的作用下分开切断电路起到短路保护作用。
（2）热脱扣器热脱扣器与被保护电路串联。
线路中通过正常电流时，发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度(刚好接触到传动机构)并达到动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲。
若出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。
（3）失压脱扣器失压脱扣器并联在断路器的电源测，可起到欠压及零压保护的作用。
电源电压正常时扳动操作手柄，断路器的常开辅助触头闭合，电磁铁得电，衔铁被电磁铁吸住，自由脱扣机构才能将主触头锁定在合闸位置，断路器投入运行。
§2 低压断路器的结构、工作原理、使用类别、正常工作(使用)条件
§2 低压断路器的结构、工作原理、使用类别、正常工作（使用）条件一断路器的结构无论是万能式、塑料外壳式或是小型的断路器，断路器的本体的结构基本相同，所不同的是尺寸大小和零部件的形状。
（一）塑料外壳式的结构，由七个部分组成：1 过载脱扣器1）热动式由发热元件与双金属元件组成。
当有一定的过载电流流过发热元件，它发热，热量传递给双金属元件，使之受热膨胀、弯曲、推开锁扣，使四连杆的操作机构动作带动断路器跳闸（以上是傍热式，如果无发热元件，双金属元件直接通电发热是为直热式，双金属元件与发热元件串联通电发热为复合式）。
2）电磁式（又称液压式，俗称油杯脱扣器）由铁心、衔铁、线圈、磁轭等组成，铁心置于油管内，铁心上有复位弹簧，油管内灌注硅油。
油管外绕上线圈，衔铁上勾住一个反作用力弹簧。
当发生过载时，铁心受电磁螺管力的作用，缓慢上升，经一定的延时后，铁心升到一定位置，吸合衔铁，在克服了衔铁上的反力弹簧力后，衔铁被完全吸下，衔铁脚推动断路器的牵引杆，使断路器跳闸。
复位弹簧和硅油是起阻尼作用的，即起延时作用。
电流越大，螺管力越大，铁心上移的速度越快，动作时间越短，这种过载保护的时间—电流呈反时限特性，即电流越大，动作时间越短。
2 短路脱扣器它是一个电磁铁机构。
大部分断路器的导电体直接通过电磁铁的铁心，有些结构是在铁心中绕过几匝，甚至几十匝。
当负载短路时，短路电流与线圈匝数的乘积（安培匝，简称安匝数即磁势）足够大时，衔铁被铁心吸下使断路器脱扣。
电磁式（液压式）脱扣器，当短路电流达一定值（如10倍In），此时铁心不需要位移上升，电磁螺管力就足以把上面的衔铁吸下，无延时，在小于0.1s时间，使断路器跳闸（因此，液压式是过载和短路共同使用一个脱扣器）。
3灭弧装置：灭弧装置的作用是吸引开断大电流（短路电流）时产生的电弧，使长弧被分割成短弧，通过灭弧栅片的冷却，使弧柱极大降温，去游离效果增大，电弧电压上升，最终熄灭电弧。
低压断路器机构分析与设计
低压断路器机构动作分析与设计1 传动机构对于不同的断路器，如万能式（框架式）、塑料外壳式（包括小型断路器），它们的传动机构可分为手柄传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动和气压或液压传动等五种。
设计传动机构时应注意：（1）手柄和杠杆传动的最大操作力应不超过250N。
为了减轻操作者的操作负担，如操作力超过 250N 的断路器，可配备加长手柄（即加长力臂）。
（2）传动机构的消耗功率要小。
为了降低大容量断路器的消耗功率，可采用储能闭合的电动机传动，此时电动机的功率可降至 0.3～1kW。
（3）应使固有闭合时间短。
为了缩短电动机传动储能闭合机构的固有闭合时间，可采用预储能措施。
电磁铁传动速度快，它适用于直流快速断路器和630A 以下的交流断路器。
（4）闭合断路器的冲击应尽量小。
2 自由脱扣机构自由脱扣机构是实现传动机构与触头系统之间联系的一种机构。
自由脱扣机构再扣时，传动机构应带动触头系统一起运动，即通过手柄使触头闭合或断开。
当自由脱扣后，即解脱了传动机构与触头系统的联系，传动机构的运动与触头系统无关，并且在发生脱扣的瞬间与传动机构的位置无关。
一般自由脱扣分自动再扣和非自动再扣两种。
自动再扣的自由脱扣由手柄自身的重量或自复位弹簧作用下再扣。
DW15 和DW45系列万能式断路器的再扣可用手柄或电动机储能来实现。
当手柄或电动机储能，手柄或释能电机使断路器合闸时，扣片与连杆处于贴合，合闸后，扣片与连杆脱开，要使之再扣。
应第二次储能（弹簧拉伸），扣片再与连杆贴合，实现再扣合闸。
非自动再扣的自由脱扣机构用于塑壳式断路器。
机构再扣时，五连杆变为四连杆机构。
其中使用一对可折（活动）连杆，在闭合弹簧过死点后挺直，使触头快速闭合，并保持在闭合位置。
这种机构结构紧凑，闭合和断开用同一弹簧实现，缺点是再扣力大，难以用电磁铁实现电动操作。
3 主轴、脱扣轴主轴（也有称支架的），它是四连杆之一，机构的下连杆和动触头系统均与之相连。
断路器结构
断路器结构简介断路器（Circuit Breaker）是一种用于保护电路免受过载或短路的装置。
它的工作原理是在电路中引入一种可控的开关，以便在电路过载或出现故障时迅速切断电流。
断路器广泛应用于家庭、工业和商业领域，是电气系统中必不可少的组件之一。
本文将详细介绍断路器的结构和各个组件的功能。
结构一个典型的断路器由以下几个主要组件构成：1. 外壳断路器的外壳通常由抗火和绝缘材料制成，以确保安全性和可靠性。
外壳是断路器的外部保护层，同时也提供了固定断路器到电气系统的连接点。
2. 触发机构断路器的触发机构用于控制断路器的开关操作。
触发机构通常由一个弹簧和电磁螺线管组成。
当系统电流超过预设值时，电磁螺线管受到电流的影响，使弹簧释放，将触发机构推动到开断位置。
3. 触发按钮触发按钮是用于手动操作断路器的装置。
它通常位于断路器的正面，可以通过手动按下触发按钮来开关断路器。
熔断器是断路器中的一个重要保护元件。
它起到短路保护的作用。
当电流超过熔断器的额定电流时，熔断器将会熔断，切断电路，避免过载和故障。
5. 熔断器座熔断器座是熔断器的安装基座。
它提供了固定熔断器的位置，并通过连接器与电气系统相连。
6. 接线端子接线端子是断路器与外部电路连接的接口。
它提供了供电和故障信号传输的接口。
7. 可调节装置可调节装置用于调节断路器的额定电流。
通过调节可调节装置，可以改变断路器的额定电流，以适应不同的电气系统需求。
工作原理断路器的工作原理是通过触发机构控制断路器的开关操作。
在正常情况下，触发机构将保持断路器处于闭合状态，电流可以正常通过。
但当电流超过设定的额定电流时，触发机构将被激活，将断路器推动到开断位置，切断电路。
这种工作原理使得断路器能够快速响应过载或短路，并保护电路免受损坏。
另外，在紧急情况下，人们可以通过手动按下触发按钮来开关断路器，起到切断电路的作用。
断路器广泛应用于各个领域的电气系统中。
以下是一些常见的使用场景：1.家庭电路保护：断路器用于保护家庭电路免受过载和短路的损害。
电器断路器设计-概述说明以及解释
电器断路器设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述电器断路器是一种用于保护电路和电器设备的重要装置，广泛应用于各个领域，包括家庭、商业和工业等。
它的主要功能是在电路发生过载、短路或地震时，及时切断电流，以防止电器设备过载或引发火灾等安全事故。
本文旨在探讨电器断路器的设计原理及其工作原理，以帮助读者更好地了解和运用电器断路器。
在正文部分，我们将详细介绍断路器的工作机制，包括过载保护、短路保护和地震保护等。
通过深入分析断路器的工作原理，读者将能够更好地了解断路器的设计要素和选择标准。
在结论部分，我们将对本文进行总结，并探讨电器断路器设计的指导意义。
通过对断路器设计的研究和学习，我们可以更好地保护电路和电器设备的安全运行，减少安全事故的发生。
同时，我们还可以通过合理选择和使用断路器，提高电能利用率，降低能源浪费和成本开支。
电器断路器的设计是电气工程中非常重要的一环，对于保障电器设备的安全、提高能源利用效率具有重要意义。
通过深入了解断路器的设计原理和工作原理，我们可以更好地应对各种电气故障，并提供更为可靠和安全的电力供应。
本文将通过分析、总结、归纳和应用等方法，达到更好的理解和掌握电器断路器设计的目的，为电器设备的安全使用提供更全面的保障。
1.2文章结构文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
概述部分将简要介绍电器断路器设计的背景和重要性。
断路器作为一种电气保护设备，在电力系统和家庭生活中都起到了至关重要的作用。
设计一个高效可靠的断路器，不仅可以保障电器设备的安全运行，还可以防止电力系统的过载和短路等故障。
因此，本文将对断路器的设计原理和工作原理进行详细探讨。
文章结构部分将说明本文的组织结构和各个部分的内容安排。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将对电器断路器设计的背景和目的进行介绍。
正文部分将分为设计原理和断路器的工作原理两个子章节，分别阐述了断路器设计的基本原理和断路器的工作原理。
塑料外壳式断路器的结构设计
塑料外壳式断路器的结构设计塑料外壳式断路器的结构设计，说简单点，就是做一个既能保护电路，又不容易坏的东西，外面还要好看，方便用。
嘿，听起来是不是有点像我们日常用的那些电器开关？不对，不完全是，毕竟这玩意儿要面对更多的电流，要在高压电气系统里稳稳地工作。
所以啊，这断路器不仅要能“挡得住”电流的冲击，还要确保我们在操作的时候安全又不费劲。
哎呀，话说回来，塑料外壳就是一个关键了！别小看这层“外衣”，它不仅能让断路器看起来整洁美观，还能保护内部的各种元件不受外界的损坏，像是给断路器穿了一件铠甲，既耐用又轻便。
先说说塑料外壳的作用，大家都知道，塑料的好处之一就是“轻”。
如果把断路器设计成金属外壳，那就得重得像块石头，搬来搬去多麻烦啊。
所以，塑料的外壳既能降低重量，又能让它在电气设备里有更高的适配性。
别看它轻，塑料的耐电压性能也相当给力，绝对能防止电流通过壳体泄漏到外面。
你想啊，如果外壳没设计好，一旦有电漏出来，谁受得了？这就好比你穿着一双透气的运动鞋，走起路来轻松又舒适；但如果鞋子不合脚，难免会磨脚丫，甚至还容易丢鞋。
用对了材料，效果立马就不一样。
再说说内部结构，塑料外壳式断路器就像是有一层保护膜的手机，外面看着没什么特别，但一旦你仔细研究，你会发现它的内部构造简直像是“工艺品”。
通常，这些断路器里面的核心部分是由一些导电材料和开关机制组成的。
这些部件的作用，就是一旦电路出现过载或短路，断路器能“敏锐”地识别出并立马切断电流，避免事故的发生。
这个过程比你在电饭煲里等米饭蒸好还要迅速！而这“迅速”的背后，正是因为塑料外壳能有效地避免外界的影响。
其实啊，很多人在看到断路器时，都会觉得它只是一个不起眼的小东西，但要真是没有它，我们的生活会变得多么麻烦啊，电器坏了不说，家里的安全隐患可就大了。
不过呢，咱们不能光看外壳，还得看看设计的精密度。
好一个外壳，要怎么设计才好呢？这不光是单纯的“包裹”，更要考虑到散热和防护。
断路器结构原理
断路器的结构、原理等总结一、断路器的工作原理：断路器的工作原理可用下图说明，它的触点1，共有三个，串联在三相主电路中，当操作手柄闭合后，触点1由锁键2保持在闭合状态，锁键2是由搭钩支持着，搭钩3可以绕轴4转动。
如果搭钩3被杠杆5顶开，触点1就被弹簧6拉开，电路分断。
电磁脱扣器的线圈和主电路串联，当线路发生短路，出现很大过电流时，过电流脱扣器的铁心线圈产生的电磁吸力才能将衔铁9吸合（正常电流所产生的吸力不能使衔铁动作）。
衔铁9吸合时撞击杠杆5，把搭钩3顶上去，使触点1打开。
欠电压脱扣器8的线圈并联在主电路上，当线路电压正常时，欠电压脱扣器产生的吸力能够将它的衔铁10吸合，如果线路电压降到某一定值时，欠电压脱扣器的吸力减小，衔铁10被弹簧11拉开，这时同样撞击杠杆5，把搭钩3顶开，也可以使触点1打开。
热脱扣器的作用和热继电器相同，当线路发生过载时，过载电流流过加热电阻丝13而使双金属片12发热弯曲，同样可将搭钩3顶开，使触点分断，起过载保护作用。
分励脱扣器14是用来远距离分闸（通过按钮15），或由继电保护装置动作来实现自动跳闸。
1——触点2——锁键3——搭钩4——转轴5——杠杆6、11弹簧7——过电流脱扣器8——欠电压脱扣器9、10衔铁12——热脱扣器双金属片13——加热电阻丝14——分励脱扣器15——按钮16——合闸电磁铁注：欠电压脱扣器电磁线圈的引线，应接到断路器的进线端，否则自动脱扣机构松动，不能完成合闸操作。
分励脱扣器电磁线圈通常是接于外部操作电源。
断路器都装有操手柄，作为正常情况下闭合和分断电路及故障后重新接通电路使用。
二、断路器的主要结构：低压断路器的主要结构包括1、触点系统断路器常用的触点有三种形式：1）插入式触点：适合于不产生电弧的接触处，常作开关极后出线的插入式连接。
其特点能通过巨大的短路电流，有电动补偿作用，能防止触点弹开。
2）桥式触点：适合小容量开关用，桥式触点有两个接触点，因增加了一个断点，有助于灭弧。
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电力设备电气绝缘国家重点实验室
Xi ’an Jiaotong University, China
低压断路器机构设计
2、低压断路器机构的多体动力学仿真
EE
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1.低压断路器机构简介
低压断路器的机构一般由传动机构、自由脱扣机构和主轴（转轴）、脱扣轴（牵引杆）等组成
¾手柄和杠杆传动的最大操作力应不超过250N。
超过的断路器，可以配备加长手柄
¾传动机构的消耗功率要小。
可采用储能闭合的
电动机传动，电动机的功率可降至0.3-1kW ¾应使固有闭合时间短。
采用预储能措施。
可以使用电磁铁传动，电磁铁传动速度快。
¾闭合断路器的冲击应尽量小
设计传动机构时应注意：
1.1传动机构
低压断路器的传动机构一般可以分成手柄传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动和气压或液压传动等5种
EE
2013-04-02
41.2自由脱扣机构
自由脱扣机构是实现传动机构与触头系统之间联系的一种机构。
自由脱扣机构再扣时，传动机构应带动触头系统一起运动，即通过手柄使触头闭合或断开。
当自由脱扣后，即解脱了传动机构与触头系统的联系，传动机构的运动与触头系统无关，并且在发生脱扣的瞬间与传动机构的位置无关。
一般自由脱口分自动再扣和非自动再扣两种
自动再扣的自由脱扣由手柄自身的重量或自复位弹簧作用下再扣。
DW15和DW45系列万能式断路器的再扣可用手柄或电动机储能来实现。
EE 操动机构实质上是一种四五连杆机构
手动分闸时，一旦手柄向左越
连杆机构简化模型
塑壳断路器连杆机构简化模型
连杆、上连杆、跳扣和脱扣器
图3-1 DW45断路器连杆机构及其简化模型
处于分闸位置，五连杆机构
合闸时，连杆4被顶杆顶住不能运动，储能弹簧（6）处于压缩状态，储能弹簧向右推动储能杠杆逆时针转动，进而推动连杆3和连杆2向左运动，然后推动连杆1顺时针转动，最终带动动触头使动触头闭合，当Oc点处于Od，Ob连线的下方
时，机构进入死点，动触头处于稳定状态。
DW45断路器连杆机构及其简化模型当机构分闸时，在触头压力，分闸弹簧，电动斥力的作用下，动触头有逆时针转动的趋势，当半轴（4）在脱扣器作用下脱开后，顶杆顺时针运动，这样连杆4脱开顶杆绕Oa顺时针方向转动，Ob点向下移动，当Oc点处于Od，Ob连线的上方后，机构加速
向右运动，直到断路器处于
稳定分闸状态。
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手柄合闸时的四连杆机构图
L——手柄T——跳扣M——锁扣K——触头CB——上连杆BA——下连杆
E——主弹簧（拉力弹簧）
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断路器的合闸力矩与反力矩可以由下图计算
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触头系统的合闸力矩：
一般要求
即
塑壳机构分析模型
为断路器操作机构设基于多体动力学分析软件ADAMS的二次开发及参数低压电器操作机构及应力分析
机构应力分析
低压电器操作机构及应力分析
计算流程：
＊方便地实现几何模型的修改；＊通过参数实现约束的调整；＊可以选择不同过程的仿真；＊方便的后处理曲线显示。
参数化分析特点
机构应力分析
¾MCCB 分闸的动态特性
弹簧力
触头臂受到的电磁力
ANSYS 数据ÆADAMS 轴对称直动式等问题可用ANSOFT
低压电器操作机构及应力分析
机构应力分析
触头主轴角位移仿真与实测对比
机构运动过程仿真结果
机构应力分析
低压电器操作机构及应力分析
的柔体动力学应力分析（ANSYS）
10
15
20
25
t /m s
不同合闸角触头闭合实验和低压电器操作机构及应力分析
机构应力分析
发现了在线运行条件下电器的劣化规，为实现智能电器的运行状态自诊断提供了理论基础。
开关电器
实验方法仿真方法操动机构状
态参数电气绝缘状
态参数
机构应力分析
多体动力学模型
机构应力分析
触头杆强度分析
0.00000.00020.00040.00060.00080.0010
50000
100000150000200000力 (N )
时 间 (s)
14匝线圈 18匝线圈 28匝线圈
斥力盘强度分析
斥力与位移曲线
20
Thank you very much。