塑壳断路器双断点技术的结构特点分析.
塑壳断路器上进线与下进线的差异分析
低压电器（２０ｌｌＮｏ．３）·研究与分析·塑壳断路器上进线与下进线的差异分析刘正刚，黄银芳，李惠敏（上海良信电器股份有限公司，上海２００１３７）摘要：分析了塑壳断路器接线方式的差异。
介绍了单断点塑壳断路器和双断点塑壳断路器上进线和下进线的差异，说明了不同结构断路器接线方式的正确应用。
关键词：塑壳断路器；上进线；下进线；分断短路电流中图分类号：ＴＭ５６１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－５５３１（２０１１）０３－００１６－０２ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＭｏｔｉｖａｔｅｄＬｉｎｅａｎｄｉｎｔｏＬｉｎｅＵｎｄｅｒｆｏｒＭｏｌｄｅｄＣａｓｅＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ刘正刚（１９７５一），男，工程师，从事低压电器设计研究。
ＬＩＵＺｈｅｎｇｇａｎｇ，ＨＵＡＮＧＨ咖增，ＬＩＨｕｉｍｉｎ（ＳｈａｎｇｈａｉＬｉａｎｇｘｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｗｉｒｉｎｇｆｏｒｍｏｌｄｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒＷａｇａｎａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｍｏｔｉｖａｔｅｄｌｉｎｅａｎｄｉｎｔｏｔｈｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒｆｏｒｓｉｎｇｌｅ．ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔａｎｄｄｏｕｂｌｅ－ｂｒｅａｋｐｏｉｎｔｍｏｌｄｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｗｆｌｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｂｏｕｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｒｅａｋｅＷａｇｉｎｄｉｃａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｕｌｄｅｄ∞鼯ｄＩ－＇ｅｕｉｔｂｒｅａｋｅｒ（ＭＣＣＢ）；ｎ１．ｔｉｖａｔｅｄｌｉｎｅ；ｌｉｎｅｌｉｎｄ．；ｓｈｏｒｔ－ｄｒｃｌｄｔｂｒｅａｌｄｎｇ删ｍｍ０引言近年来，低压塑壳断路器在低压配电系统中的应用越来越广泛。
在正常的使用环境中一般都采用上进线，但在一些特殊情况（如交、直流电源转换系统中），若上进线和下进线配合使用，则能简化设计，节约原材料，减小柜体，极大节约成本，具有明显的经济效益。
具有重合闸功能的塑壳断路器电动操作机构结构分析
具有重合闸功能的塑壳断路器电动操作机构结构分析低压配电网智能化的发展要求塑壳断路器具有自动重合闸功能，电动操作机构不但要能实现正常情况下断路器的再扣与合闸，还要能在应急情况下实现手动合闸功能。
本文实例分析了3种电动操作机构，通过结构示意图讲述了它们的工作原理，通过运动仿真分析了它们的受力状态，为进一步提高电动操作机构的机械寿命及可靠性提供参考。
标签：塑壳断路器；重合闸；电动操作机构；手动模式；电动模式塑壳断路器增加重合闸电动机构是源于中国的农村电网改造，由于多方面原因，农村电网相较于城市电网而言，线路质量差，传送距离远，用电用户较分散。
在实施三级漏保农村电网改造的过程中，频繁的漏电跳闸给供电部门带来了沉重的维护压力，在剩余电流保护断路器上增加电动机构及控制器实现自动重合闸功能成功解决了供电部门面临的问题。
塑壳断路器从增加漏电保护模块变成一种半自动保护器件，再到增加电动机構及控制器变成一种全自动保护单元，应用在偏远、无人值守的场所，必然对整个全自动保护器件的可靠性、稳定性提出更高的要求。
塑壳断路器经过几十年的发展，即使在添加漏电保护模块变成剩余电流保护断路器，无论从技术还是从生产、工艺、检验都已经相当成熟，但塑壳断路器内部增加电动机构的历史并不长。
从简单的电动机构到能兼顾手动的电动机构，再到能单独手动操作的电动机构，对电动机构的要求随着市场的不断扩大、用户认知的不断提升而提出了更高的要求。
在塑壳断路器内部增加电动机构与在外部加装电操模块不同，当外部电操模块损坏时可以单独更换，但内部电动机构出现问题就会影响整个产品的可靠性与客户认识度，因此，电动机构的可靠性很大程度影响着整个产品的质量稳定性。
本文结合运动仿真，对几种电动机构的结构进行受力分析，为进一步提高电动操作机构的机械寿命及可靠性提供参考。
1 电动机构的设计思路与理论分析因塑壳断路器是配电保护电器，它的操作机构采用四连杆结构，当回路中出现短路或过载故障时，脱扣器触发操作机构牵引杆，由操作机构带动断路器自动跳闸。
塑壳式断路器介绍
断路器长期允许承受的最 大工作电压，应与电网电 压相匹配。
断路器在短路条件下能够 承受的最大短路电流值， 反映断路器的抗短路能力 。
断路器在规定的条件下能 够分断的最大短路电流值 ，是评价断路器性能的重 要指标。
断路器从接收到过载或短 路信号到触头分离所需的 时间，对于保护设备和人 身安全具有重要意义。
03
选型与应用场景分析
选型依据及注意事项
01
02
03
04
额定电流
根据电路负载电流选择合适的 额定电流，确保断路器能够正
常工作。
短路容量根据系统短路容量选择 Nhomakorabea路器 的分断能力，保证在发生短路 时能够可靠切断故障电流。
额定电压
根据系统电压等级选择相应的 额定电压，确保断路器能够承
受系统电压。
使用环境
产品的技术含量和附加值，以应对市场竞争的压力。
02
行业标准挑战
行业标准的不断提高将对塑壳式断路器企业提出更高的要求，企业需要
加强技术研发和品质管理，确保产品符合行业标准。
03
市场需求机遇
随着电力行业的快速发展和新能源市场的不断扩大，塑壳式断路器市场
需求将继续保持增长态势，为企业提供了广阔的市场空间和发展机遇。
塑壳式断路器介 绍
汇报人：XX
目录
• 断路器基本概念与原理 • 塑壳式断路器主要类型及参数 • 选型与应用场景分析 • 安装、使用与维护保养方法 • 故障诊断与排除技巧分享 • 市场发展趋势及前景展望
01
断路器基本概念与原理
断路器定义及作用
01
断路器是一种用于在电路中自动 接通、分断或切换电流的电器设 备。
02
其主要作用是在电路发生过载、 短路等异常情况时，自动切断电 流，保护电路和设备免受损坏。
电工基础—塑壳断路器结构解析
电工基础—塑壳断路器结构解析塑壳式断路器具有过载长延时、短路瞬动的二段保护功能，还可以与漏电器、测量、电操等模块单元配合使用。
在低压配电系统中，常用它做终端开关或支路开关，取代了过去常用的熔断器和闸刀开关。
现在的配电系统要求断路器除了能通断电流实现电路控制和简单的短路、过载保护外，还要能提供隔离和安全保护功能，特别是在针对人身、设备安全与配电系统的可靠性方面都提出了新的要求。
因此，产品的开发设计与选购也都重点考虑以下3 个方面：● 人身安全；● 电气线路与设备的保护；● 可靠的、不间断的电力供应。
1、塑壳式断路器的主要特性⑴ 额定极限短路分断能力Icu断蹈器的分断能力指标有两种：额定极限短路分断能力4U 和额定运行短路分断能力Ics。
Ics 作为一个特性参数，并非只简单考虑断路器的分断能力，而是作为一种分断指标，即分断几次短路故障后，还能保证其正常工作。
对塑壳式断路器而言，应有足够的Icu，能够分断短路电流使开关跳闸。
按规定塑壳式断路器的Ics 只要大于25%Icu 就算合格。
而目前市场上断路器的Ics 大多数在(50％—75%)Icu 之间，所以对供电要求不高的配电系统，只须考虑Icu。
⑵ 限流分断能力限流分断能力是指断路器短路跳闸时限制故障电流的能力。
断路器发生短路时、触头快速打开产生电弧，相当于在线路中串入1 个迅速增加的电弧电阻，从而限制了故障电流的增加。
断路器断开时间越少，Ics 就越接近Icu，限流效果就越好，也可大大降低短路电流引起的电磁效应、电动效应和热效应对断路器和用电设备的不良影响，延长断路器的使用寿命。
⑶ 短路保护短路保护就是短路瞬时跳闸。
要注意在负荷变化后及时调整保护的整定值，防止整定值过小频繁跳闸影响供电质量，或整定值过大使线路和设备得不到有效保护。
⑷ 过载延时保护过载延时保护是指负荷电流超过设备的限定范围有烧毁设备的危险，保护装置能在一定时间内切断电源。
过载有个热量积累的过程，保护动作不需要过于迅速。
塑壳式断路器介绍
四、塑壳断路器的选用
四级断路器形式
A型－N极装过电流脱扣器，且N极与其他三极一起分合； B型－N极不装过电流脱扣器，且N极与其他三极一起分合； C型－N极不装过电流脱扣器，且N极始终接通，不与其他三极一 起分合； D型－N极装过电流脱扣器，且N极始终接通，不与其他三极一起 分合。
四、塑壳断路器的选用
励磁线圈
右图有磁脱扣和热脱扣，是塑 壳断路器最基本、和最常用的 保护。 磁脱扣：励磁线圈通过一定的 电流产生磁场吸引衔铁触发脱 扣机构产生脱扣，速断保护就 是利用磁脱扣； 热脱扣：利用过载电流使双金 属片产生形变触发脱扣机构， 用在过载保护
脱扣机构
双金属片
二、塑壳断路器工作原理
●热双金属片：受热变形后向一侧弯曲，起过载保护作用
二、塑壳断路器工作原理
●手操作机构（可选附件） ◆在开关小室门外分合闸断路器； ◆用旋转手柄操作机构与小室门进行 联锁，防止断路器在合闸状态下，小 室门被打开。
中心式
偏心式
三、塑壳断路器铭牌名词解释
德力西 CDM1 铭牌， 其他塑 壳断路 器基本 一样
三、塑壳断路器铭牌名词解释
型号：CDM1-225M/4300
准，这些标准内容比较多，对使用者来说，也不是非得必要看。
使用类别：分为A类和B类，A类指的是没有选择性设计，在短路时无短路
延时，B类指的是有选择性设计，在短路情况下可以调节短路延时，这种断 路器必须规定短时耐受电流Icw（GB的短时指的是2S）。
三、塑壳断路器铭牌名词解释
额定极限短路分断能力Icu：指该断路器在分断了断路器出线端最四、塑壳断Βιβλιοθήκη 器的选用选型（一般选用原则）
1）断路器的额定工作电压≥线路额定电压。 2）断路器的额定电流≥线路负载电流。 3）断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流(按有效 值计算)。 4）线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时脱扣器整定电流。 5）断路器的欠电压脱扣器额定电压＝线路额定电压。 6）断路器分励脱扣器额定电压＝控制电源电压。 7）电动传动机的额定工作电压＝控制电源电压。 8）校核断路器允许的接线方向。有些型号断路器只允许上进线，有些型号 允许上进线或下进线。
塑壳断路器工作原理和主要参数
塑壳断路器工作原理和主要参数————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：塑壳断路器工作原理和主要参数塑壳断路器一般适用于供电系统400V供电与低压配电系统的总进线端处接口，在地铁站被广泛运用于二级负荷小动力电源配电箱、三级负荷小动力电源配电箱、双电源切换箱、消防控制柜以及MCC柜系统中;车辆段和区间所部分低压配电系统也使用了塑壳断路器。
地铁站低压配电系统中使用的断路器的型号一般是VL160、VL250等，表示额定电流为160A、250A。
塑壳断路器的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，主触点断开主电路。
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，主触点断开主电路。
当按下分励脱扣按钮时，分励脱扣器衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。
塑壳断路器塑壳断路器的主要参数1.额定电压断路器铭牌上的额定电压是指断路器主触头的额定电压，是保证接触器触头长期正常工作的电压值。
2.额定电流接触器铭牌上的额定电流是指路器主触头的额定电流，是保证接触器触头长期正常工作的电流值。
3.脱扣电流脱扣电流是使过电流脱扣器动作的电流设定值，当电路短路或负载严重超载，负载电流大于脱扣电流时，断路器主触头分断。
4.过载保护电流、时间曲线过载保护电流、时间曲线，为反时限特性曲线，过载电流越大，热脱扣器动作的时间就越短。
5.欠电压脱扣器线圈的额定电压欠电压脱扣器线圈的额定电压一定要等于线路额定电压。
6.分励脱扣器线圈的额定电压分励脱扣器线圈的额定电压一定要等于控制控制电源电压。
技术交底书-旋转双断点触头结构
旋转双断点触头结构技术领域本发明涉及断路器的触头模块中的动触头模块，更具体地说，涉及断路器操作机构动触头模块的旋转双断点结构。
背景技术塑壳断路器的双断点形式是当今塑壳断路器产品的发展方向之一，触头模块部分作为塑壳断路器重要的组成部分受到了非常大的重视，当代新型的高分断塑壳断路器基本都采用旋转双断点动触头结构，结构形式繁多，国内外同类产品中不乏具有附加功能的旋转动触头结构，其主要的附加功能为触头受电动斥力斥开后的自动卡紧防反弹功能，本发明所述的旋转双断点动触头结构不同于以往传统的结构，提供一种结构简单，可靠性极佳，所用零件较少的斥开卡住装置。
触桥一但受电动斥力斥开一较小角度,卡紧装置可以迅速将触桥卡在触头开距极限位置；旋转双断点触头结构另一必须解决的问题是保持两侧触头压力的平衡，本发明可以大幅度提高两组触头间压力的平衡并使其都满足预期触头压力的要求；另外还有弹簧保护结构，保护弹簧不受到电弧或金属粒子的损伤。
相比原申请专利200810040543.0的结构，本发明原创性的运用了四连杆机构的设计思路，一方面区别于专利200810040543.0中的滑槽结构；另一方面去除了触桥上的腰型槽结构，避免滑动摩擦对运动灵活性造成的影响；再一方面去除了杆状块转子中的安装孔，简化了装配次序，减少了转动接触面，提高动作灵活性。
本发明亦同时考虑了旋转双断点触头结构复杂性引起的零部件工艺性、安装便捷性和结构强度，确保批量生产和使用的可靠性。
发明内容本发明旨在提供一种新型的塑壳断路器触头模块中的新型旋转双断点动触头模块结构，利用本发明的结构实现旋转双断点动触头大电流短路分断动触头快速打开不回弹、两个触点触头压力平衡。
本发明提供一种塑壳断路器触头模块中的新型旋转双断点动触头模块结构，该断路器旋转双断点动触头模块结构包括以下零部件结构：单相独立的杆状块转子、连杆1、连杆2、触桥、轴1、轴2、轴3和触头弹簧，触桥两侧端点部分焊接有触头。
双断点塑壳断路器操作机构动作特性分析
（ １ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ － ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｍｏ ｕ ｌ ｄ ｅ ｄ ｃ ａ ｓ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｐｅ ｒ ｏｒ ｆ ｍａ ｎｃ ｅ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｏｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｓ ｍ ｏ ｆ Ｄｏ ｕ ｂｌ ｅ ． Ｂｒ ｅ ａ ｋ Ｍｏ ｕｌ ｄ ｅ ｄ Ｃａ ｓ ｅ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｂｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ
２ ． 苏州 万龙 电气集 团股份 有 限公 司 ，江 苏 苏 州 ２ １ ５ １ ２ ３ ）
摘 要： 为 了对双断点塑壳 断路器操 作机构 进行改 进设计 ， 利 用多体 动力学仿 真 港 豪储 ｒ １ ｑ ｑ ｎ
一
、
软件 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ 建 立机构的分析模型 ， 实现 了断路器分 闸 、 合 闸过程 的仿 真分析 。通过 对 模型 的参数化 建模 ， 研究 了可变参 数轴位置 、 组 件质量 、 弹簧参 数等对 机构 动作 特性 的
塑料外壳式断路器介绍原理特性
塑料外壳式断路器介绍原理特性塑料外壳式断路器的品种很多，有我国自行开发的DZl5、DZ20在等系列产品；引进国外技术生产的日本寺崎公司的T系列、美国西屋电气公司的H系列、德国西门子公司的3VE 系列、中法合资天津梅兰日兰有限公司的C45系列等产品；以及国内各生产企业以各自产品命名的高新技术塑料外壳式断路器。
（1）常用塑料外壳式断路器简介①DZl5系列塑料外壳式断路器该系列塑料外壳式断路器具有明显的快分快合功能的操作机构，触头采用耐氧化的银氧化锌(AgZnO)材料，接触电阻小、耐磨、抗熔焊。
长延时脱扣器采用油阻尼液压式，进一步改善了反时限过载保护特性。
它主要用于交流50Hz、额定电压380V、额定电流100A及以下的电路中作为配电、电动机、照明线路的过载、短路保护用，也可作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动。
另外，派生漏电保护功能后还可作漏电保护。
其主要技术数据见表9-59。
表9-59 DZ15系列塑料外壳式断中路器主要技术参数②DZ20系列塑料外壳式断路器该系列塑料外壳式断路器是我国在20世纪80年代开发的换代产品，具有快速闭合和断开能力，配有报警触头，而且分断能力高。
它适用于交流50Hz或60Hz，额定绝缘电压660V，额定工作电压380V(400V)及以下或直流220V及以下额定工作电流至2000A电路中作为配电用；额定电流225A以下和400Y型断路器也可作为电动机保护用。
在正常情况下，断路器可分别作为线路不频繁转换及电动机的不频繁起动。
四极断路器主要用于交流50Hz、额定电压400V及以下，额定电流100—630A的三相四线制系统中，它能保证用户和电源完全断开，从而解决了其他断路器不能克服的中性极电流不为零的弊端。
配电用断路器在配电网络中用来分配电能，并可用作线路及电源设备的过载、短路和欠电压保护；保护电动机用断路器用于电动机的起动和运转中分断以及电动机的过载、短路和欠电压保护。
该系列产品按断开能力分为Y型(一般型)、J型(较高型)、G型(最高型)和C型(经济型)四类，其中Y型为基本型，其他型号是在Y型基础上派生设计而成的。
双断点塑壳断路器触头终压力设计
旋转双断点塑壳断路器设计研究
旋转双断点塑壳断路器设计研究发布时间：2022-08-15T01:04:41.973Z 来源：《中国科技信息》2022年7期作者：诸葛永善韦明明孙达[导读] 低压断路器是低压配电线路的重要组成部分，对配电系统的安全运行起着至关重要的作用，操作机构是低诸葛永善韦明明孙达环宇高科有限公司 325603摘要：低压断路器是低压配电线路的重要组成部分，对配电系统的安全运行起着至关重要的作用，操作机构是低压断路器的关键机械结构，通过操作手柄和各种脱扣方式完成动静触头间分、合闸动作，直接关系到断路器的分断能力。
为提高断路器短路分断时的限流能力，需要保证短路分断过程中短路电流未到达极限值时短路电弧能熄灭需要提高动触头的分闸速度，缩短斥开时间。
提高低压断路器的分断速度，能在动静触头分开。
在小规格双断点塑壳断路器的设计中，为了实现过载和瞬动特性，使用直热双金一螺线管电磁铁式脱扣器，但脱扣器的结构能够承受的能量也会因此降低。
采用增加内阻的方法，可以将短路分断的电流和能量降低，在小规格电流段实现高短路分断能力。
关键词：塑壳断路器;小规格;双断点;短路分断1 前言在电路系统中，低压断路器通常用于保护电路与用电设备，接通分断正常电路条件下的电流，也可在电路发生如过载、短路、欠电压等故障时，接通、承载一定时间的负荷电流和分断短路电流。
低压断路器种类繁多，按外壳类型可分为:框架式断路器、塑料外壳式断路器两大类;相对框架式断路器而言，塑壳断路器的额定电流等级和极限分断能力越来越高，许多场合已出现代替框架断路器之势，其市场份额也随之快速增加，在低压配电系统中的作用也越来越大。
随着科技水平提高，对断路器的分断与保护性能及可靠性的要求也越来越高，断路器触头机构作为断路器的关键部件，直接影响断路器的分断性能，而触头机构的工作可靠性又是决定断路器工作可靠性的重要环节，故针对低压断路器触头分断机构的优化设计和可靠性研究有着广阔的发展前景和极为重要的实用价值。
塑壳式断路器双断点触头结构的受力平衡分析及应用
０ 引 言
近年 来 ， 新 型 塑 壳 式 断路 器 （ Ｃ ） 发 在 ＭＣ Ｂ 开 中， 各大 电器公 司 的 断路 器 触 头结 构 都 采用 了新 型 的双断点 触头 结构 。双 断点触 头结构 的 限流性
能高 于单断 点触 头 结构 ， 是 由于 这 种结 构 的电 这
弧 电压 是 由 ２个 断 口电压 Ｕ 和 Ｕ 叠 加 而成 ，
低压电器（０ ０ ｏ １ ２ １Ｎ ｌ ）
・ 研究与分析 ・
塑 壳 式 断 路 器 双 断 点 触 头 结构 的 受 力 平 衡 分 析 及 应 用
敖登 贵 ， 韦尚靖 ， 徐 永 富 ， 刘正 刚
（ 海诺雅 克 电气有 限公 司，上 海 上
摘
２ １１ ） ０ ６ ４
要： 基于塑壳式断路 器双 断点触头结 构 ， 如何 保证 均衡 的触 头压力 和可 靠传 敖 登 贵 （ ９ ５ ） １７ 一 ， 男 ， 程师 ， 事低 工 从
ａ ｄ ｒ ｌ ｂ ｅ ｍｏｉ ｎ ｆｒ ｅｏ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ， ｈ ｏ ｔｃ ｒ ｓ ｓｓ ｌｔｄ ｆ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｎｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｎ ｅｉ ｌ ｔ ｏ ｃ ｆ ｅａ ｉ ｃ ａ ｉｍ ｔ ｅ ｃ ｎ ａ ｔ ｅ ｓｗａ ｉ ａ ｅ ｏ ｅａｉ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｏ — ａ ｏ ｏ ｏ ｐ ｍｕ ｏ ｏ
图 １ 双断点 触头结 构 断路器 。 为
１ 静 触 头 ；一 支 撑 轴 ；一 弹 簧 ；一 桥 形 触 头 一 ２ ３ ４ ５ 转 轴 ；一 驱 动 轴 ；一 静触 头 ；一 外 壳 ； 一 ６ ７ ８
９ 下连杆 ；Ｏ 一 １一手柄 ；１ １一操作机构
（ ）如何 保证 ２对 动触 头 、 １ 静触 头之 间具有
双断点断路器结构技术特点分析
第 ４期 ２ ０ １ ５年 ８月
为 了提 高断路器 的分断 能力 ， 可 以通过提 高其限 流能力 ， 让 短路 电流 限 制在 一定 的范 围 ， 以减小 短 路 电流 的能量 和破 坏力 。提高 限流能力 ， 主要 有 ２个 途
径： ① 充分利用触头 回路之间的电动力 ， 使触头快速
打开产 生 电弧 ， 利用 提 高 电弧 电压 来 限制 电路 电流 ， 该结构 特点是 围绕 电弧 能量 理 论 和 电磁理 论 而发 展 的； ② 通过研 究新 的导 电材 料 ， 利 用其正 温度 系数 下
约大 量 空 间 ， 还可 以节 约 贵重 金属 。
２ 双 断 点技 术 的原 理 及 型 式
基 于双断 点 技 术 为标 志 的 断 路 器 基 本 原 理 是 整个 回路 开 断后产 生 ２个 断 点 ， 相 应会 产 生 ２个 电 弧 电压 。在短 路 电流 过来 时 ， 电弧 燃 烧 可 以 消耗 吸 收 大量 能量 ， 从 而 达 到 限流 的 目的 。双 断 点 型结 构 较传 统 的单 断 点 型结 构 消耗 的 电 路 能 量 的 能 力 提
机 电 元 件
２ ０ １ ５拄
Ｎ Ｓ ４ ｏ ０ Ｎ Ｓ ６ ３ Ｏ ｒ Ｉ ２
１ ５ ０ １ ５ ０ ８ ５
１ ５ （ １ ０ ０ １ ５ ０ ０ Ｏ ４ ０ ｏ ０ ８ Ｏ ０ ０
塑壳断路器操作机构结构与受力分析探讨
塑壳断路器操作机构结构与受力分析探讨摘要：塑壳式断路器应用范围逐渐拓展，其具有过载长延时等保护性能，同时还能与漏电器等模块单元联合应用，为低压配电系统提供了性能优良的结构。
当前，配电系统断路器要求不断提升，不仅要具备灵活通断电流能力，还要发挥隔离保护作用，所以，本文主要围绕着塑壳式断路器来展开，基于操作机构结构、受力情况，深入分析研究结构原理以及受力情况，提升设备可靠性。
关键词：弹簧拉力；动静触头；上下拉杆；机械特性；合闸状态引言：近几年来，我国电气行业的发展速度明显加快，塑壳式断路器有着高电压、高分断能力，市场上对于此类产品有着极大需求，由于塑壳式断路器结构相对复杂，在批量生产中需要保持一致性，所以设备可靠性问题逐渐突出。
为了提升塑壳式断路器应用性能，在开发设计期间需要细致研究其结构原理，明确受力情况，根据注意事项优化此操作机构，增加操作机构的使用寿命。
1 塑壳式断路器的机械特性1.1开距开距从理论意义上理解为一种电气间隙，主要指断路器动触头与静触头的动态距离，从分闸状态开始，一直到与静触头实现接触。
通过开距这段距离，为断路器的断开处理提供了保护作用，从而保证动、静触头间避免形成电压击穿问题。
1.2触头终压力受到主弹簧拉力作用，动触头出现变化并与转轴相对转动，同静触头开始闭合，所形成的闭合力便是终压力，此种力量是一项关键机械特征参数，可以稳定断路器接触，控制温升高低，需要注意的是，这种特征参数并非越大越好。
终压力的出现，能够对合闸阶段的动静触头起到抑制作用，促进动、静触头得到可靠接触，增加终压力，能够有效降低接触电阻，起到控制断路器温升的作用，若是过量加大终压力，触头闭合期间将会不正常弹跳[1]。
为了保证产品足够可靠，有必要常规测量、控制机械特征参数。
1.3超程当断路器发生闭合情况，动触点、静触点随之变化，从闭合状态运行到分离状态，此时需要转动的距离便是超程。
其作用相对明显，在频繁正常电流通电情况下，亦或是故障电流分断之后，能够保证动静接触头可以实现可靠接触，在触头一定磨损情况下，还能保证断路器正常使用。
塑壳断路器操作机构结构与受力分析
塑壳断路器操作机构结构与受力分析为了确定操作机构具有确定运动的条件，绘制出了运动简图，并计算在不同状态时的自由度；为了直观了解操作机构在某些特定位置的受力状况，采用图解法对操作机构进行受力分析。
标签：塑壳断路器；操作机构；运动简图；图解法；受力分析Abstract：In order todetermine the condition that aoperating mechanism has definite motion，this paper plotted the motion diagram of operating mechanism，and calculated the freedom of in different states.In order to visually understand the force of operating mechanism in certain position，this paper carried out force analysisof operating mechanism using graphic method.Keywords：MCCB；operating mechanism；motion diagram；graphic method；Force analysis引言操作机构连接触头系统，通过运动实现塑壳断路器对电路的闭合和开断操作[1]。
近年来，国内外优秀企业不断推出功能齐全、性能稳定的新产品，这就需要对操作机构作进一步的研究与分析。
文献[2]通过仿真分析了塑壳断路器操作机构主拉簧刚度、关键轴位置、各杆件质量及连杆位置转换对机构运动速度的影响；文献[3]利用多体动力学仿真软件ADMAS建立了机构的分析模型，对塑壳断路器的分闸、合闸过程进行了仿真分析。
本文通过对操作机构运动简图的绘制，计算出塑壳断路器在不同状态时的自由度，确定连杆机构具有确定运动的条件；运用图解法对操作机构进行受力分析，并对分析结果进行验证。
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·研究与分析·低压电器(2011No.5吴金辉(1975—,男,工程师,从事低压断路器的研制工作。
塑壳断路器双断点技术的结构特点分析吴金辉(上海华联低压电器有限公司,上海201111摘要:介绍了低压断路器限流技术,简述了双断点分断技术原理,分析了以双断点技术为代表的塑壳断路器的结构特点及优缺点。
关键词:低压断路器;塑壳断路器;双断点;电弧;分断技术中图分类号:TM 464 文献标志码:A文章编号:1001-5531(201105-0011-03Analysis of Structural Characteristic for Moulded Case Circuit Breaker Double-break TechniqueWU Jinhui(Shanghai Hualian Low Voltage Electric Co.,Ltd.,Shanghai 201111,ChinaAbstract :The limiting technique of low voltage circuit breaker and the principle of double-break interrupting technique was introduced.The structural characteristics as well as the advantages and disadvantages of modeled case circuit breaker (MCCB which was represented by the double-break technique were analyzed too.Key words :low voltage circuit breaker ;moulded case circuit breaker(MCCB ;double-break ;arc ;interrupting technique0引言由于现代电网容量的不断提高,对于低压断路器的开断能力的要求也越来越高,分断能力与体积是各断路器生产厂家的主题,在提高开断能力的前提下,尽量缩小产品的体积,一方面可以为开关柜等设备节约大量空间,另一方面还可以节约Cu 、Ag 等贵重金属。
为了提高断路器的分断能力,一般来说,是提高其限流能力,让短路电流限制在一定的范围,以减小短路电流的能量和破坏力。
为了提高限流能力,主要有2个途径:①充分利用触头回路之间的电动力,使触头快速打开到一定距离,产生电弧,利用提高电弧电压来限制电路电流(电动力包括洛仑兹力和收缩电动力,洛仑兹力是利用二平行导电体之间的电磁效应而产生,收缩电动力也叫霍姆力,是指二触头间因接触面积急剧减小,电流线收缩而产生的电动力,该结构特点是围绕电弧能量理论和电磁理论而发展的;②是通过研究新的导电材料,利用其正温度系数下电阻值的显著变化来高效吸收故障电流产生的能量,进行无弧分断;方案②由于无电弧产生,其安全性能远远高于基于电弧理论的产品。
但是,新材料的研制需要花费大量经费,并且取决于科研单位的研发水平,目前还有很大的困难,相比较而言,方案①的应用比较广泛而深远。
本文主要讨论的是塑壳断路器。
1双断点技术的原理及型式进入20世纪90年代以来,基于双断点技术为标志的断路器幸运而生,其基本原理在于利用整个回路开断后产生2个断点,相应的产生2个电弧电压,即u arc =u arc1+u arc2。
根据电弧理论,产生一个电弧,相当于产生一个大电阻,在短路电流过来时,电弧燃烧可以消耗吸收大量能量,从而达到限流的目的。
显然,双断点型结构较传统的单断点型结构消耗的电路能量的能力提高了一倍。
从国外各公司的产品的分断能力来看,采用双断点技术的产品,最高分断能力达到150kA ,并且做到I cu =I cs 。
具体分断能力数据如表1所示。
—11—低压电器(2011No.5·研究与分析·表1国外各大公司塑壳式断路器的相关技术数据生产公司产品型号最高分断能力I cu (AC 400V /kA机械寿命/次电寿命/次外形尺寸/(mm ˑmm ˑmm GEFD63/16015010000/250005000/1000081.0ˑ130.0ˑ78.5FE1601504000020000104.7ˑ170.0ˑ86.0FE25015010000/250005000/10000104.7ˑ170.0ˑ86.0施耐德NS1001505000030000105.0ˑ161.0ˑ86.0NS1601504000020000105.0ˑ161.0ˑ86.0NS2 501502000010000105.0ˑ161.0ˑ86.0NS400150150006000140.0ˑ255.0ˑ110.0NS630150150004000140.0ˑ255.0ˑ110.0ABBT max T28525000800090.0ˑ130.0ˑ70.0T max T4120(L 型250008000105.0ˑ205.0ˑ103.5T max T5120(L 型250008000140.0ˑ205.0ˑ103.5目前双断点技术主要有二种结构,一种是平行式双断点,如图1(a 所示;另一种是旋转式双断点,如图1(b 所示。
二种结构的动触头均为一体化结构联动,2个断口处的电动力作用于同一动触头上,因而受到的电动斥力为原来单断点U形结构的2倍,这样提高了电弧电压上升速度,同时还可以满足断路器较小尺寸的要求。
(a平行式双断点(b 旋转式双断点图1双断点限流结构Tmax 系列采用上述双断点限流的结构,NS 和Record Plus 均采用旋转式双断点。
国内公司也相继开发了双断点型的产品,大多以旋转式结构为主。
2双断点型断路器结构优点分析目前市场上以双断点技术为代表的塑壳断路器以优秀的开断能力而著称,它主要综合了以下几个特点:(1形成双断点电弧区,以此大幅度提高电弧电压,强力限流,分断能力高。
如上所述,双断点形成二个电弧电压区,损耗的能量是单断点的2倍,因此,可以大量的吸收电路能量,限流能力强,分断指标高。
(2充分利用电动斥力,快速打开触头系统,快速吸弧,快速限流。
在触头系统设计上仍采用了传统的U 形回路,产生电动力推开触头系统,产生电弧,并可利用回路的自励磁场,驱动电弧快速进入灭弧室;灭弧室仍采用金属栅片将长电弧分割为短弧,金属栅片还可以吸收能量,大量传递热能,利用三聚氰胺等产气材料产生氢气,冷却电弧。
(3防跌落式触头系统的设计。
此结构是一大亮点,各种双断点型断路器均设计了此结构,动触头可以利用导电回路产生的电动力,优先断路器的操作系统动作,提前打开触头系统,并可以使—21—·研究与分析·低压电器(2011No.5动触头打开后保持打开状态,防止因限流而使动触头回落,以防止电弧重燃,在操作机构动作完成后,动触头可以重新返回原来状态,这样产品的开断时间非常短,断路器开断时间可以达到3ms左右,动作时间快,使短路电流持续时间减小,实现大幅度的限流。
(4消除软联结、结构简单。
由于动触头采用一体化结构,不需要像传统的单断点型产品那样焊接软联结,结构简单了。
(5机械寿命和电气寿命比较高。
从表2看,双断点型产品的机械寿命都在25000次以上,电气寿命也在5000次以上。
(6其他。
各公司的产品都在提高分断能力及可靠性方面有了很多结构设计。
如NS的产品,采用封闭的灭弧室,单独的气流通道,提高了气吹电弧能力。
Tmax系列,操作机构主要集中封闭在产品上部,有利于减小电弧及金属粒子对操作机构的影响,提高动作可靠性。
3双断点型断路器结构缺点分析双断点技术存在一定的局限性,在设计和生产过程中应该重视并尽可能减少这些不足之处,主要表现在以下几个方面:(1操作力大。
由于产品内部有2个断点,触头压力提高了1倍,相应的对操作机构的操作力也有了较大的提高,这是市场上双断点机构的共有特点。
解决方法是在操作机构设计上想办法,尽量增大力臂或改变传动方式,以减小操作力。
(2产品温升较单断点型高。
由于每相增加了一个断点,接触电阻增加了1倍,相应的温升也会有所提高,在要求所耗铜材变化不大的前提下,主要靠提高接触压力和增厚镀银来解决,平均起来还是会较单断点产品高一些,对弹簧等耐温能力的要求相应提高。
为解决温升问题,一方面要保证必须的接触压力,另一方面要增大一定的导电截面积。
(3成本高。
成本因素①是电触头数量增加了1倍,耗银量增加;②是灭弧室数量亦增加了一倍;③是零件的加工工艺难度加大,三者均制约了成本。
(4体积有所增大。
由于考虑操作力不能过大,加上灭弧室的放置空间等影响,双断点型产品的体积一般较单断点型大一些,如表1、表2所示。
表2单断点产品的机械寿/电寿命及外形体积生产公司产品型号机械寿命/次电寿命/次外形尺寸/(mmˑmmˑmm备注ABB公司S125000800078ˑ120ˑ70单断点型S225000800090ˑ120ˑ70单断点型S32500010000/8000105ˑ170ˑ103.5单断点型S42000010000/8000105ˑ254ˑ103.5单断点型S5200007000/5000140ˑ254ˑ103.5单断点型S6200007000/5000210ˑ268ˑ103.5单断点型常熟开关厂CM1-63H9000600076ˑ135ˑ82单断点型CM1-100H8500600090ˑ155ˑ86单断点型CM1-225H70003000105ˑ165ˑ103单断点型CM1-400H40002000140ˑ257ˑ103单断点型CM1-800H40001500210ˑ275ˑ103单断点型(5短时耐受电流能力未明显提高。
限流型断路器的通病是对短时耐受能力的制约。
塑壳断路器以A型产品为多,不利于发展为B型产品,即使是B型产品,短时耐受电流也不高。
主要原因是:①产品体积小,导电截面积小;②电动回路限流的使用;两者导致的后果是导电触头系统的电动力很强,电流线密集,电热稳定性减弱,触头(下转第27页—31—·分布式电源·低压电器(2011No.5er-based micro-grids[J].Electric Power Systems Re-search,2007(77:1204-1213.[2]温小林.独立光伏系统中四桥臂逆变器的数字控制[J].电气开关,2009(4:12-14.[3]DUGAN R C,MCDERMOTT T E.Distributed gener-ation[J].IEEE Industry Application Magazine,2002,82,8(2:19-25.[4]林金燕,王正仕,陈辉明,等.一种高性能三相四桥臂逆变器控制器的设计[J].中国电机工程学报,2007,27(22:101-105.[5]乐健.基于统一数学模型的三相四线有源电力滤波器的电流滞环控制策略分析[J].中国电机工程学报,2007,27(10:85-90.[6]刘秀翀,张化光,陈宏志.四桥臂逆变器中的第四桥臂的控制策略[J].中国电机工程学报.2007,27(33:87-92.[7]杨晓波,邬伟扬.四桥臂逆变器输出电压负序分量抑制研究[J].电力电子技术,2007,41(5:22-23. [8]王正仕,林金燕,陈辉明,等.不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制[J].电力系统自动化,2008,32(1:48-51.[9]张方华,丁勇,王慧贞,等.四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制[J].中国电机工程学报,2007,27(7:82-87.[10]mendalek N.Sliding Mode Control of Three-Phase Four-Leg Shunt Active Power Filter[J].IEEE TransPESC2008,7:4362-4367.[11]WANG X G.Three-Phase Four-Leg Active PowerFilter Based on Nonlinear Optimal Predictive Control[C]∥IEEE Trans.Proceedings of the27th ChineseControl Conference,2008:217-222.[12]ZMOOD D N,HOLMES D G.Stationary Frame Cur-rent Regulation of PWM Inverters with Zero Steady-state Error[C]∥Proc of PESC1999.SC,USA,1999:1185-1190.[13]胡文华,马伟明,刘春喜.一种新型交流PI调节器及其在逆变电源中的应用[J].电气传动,2010,40(1:38-42.[14]FRANCIS B A,WONHAM W M.The internal model principle of control theory[J].Automatica,1976,12(5:457-465.[15]孔雪娟,王荆江,彭力,等.基于内模原理的三相电压源型逆变电源的波形控制技术[J].中国电机工程学报,2003,23(7:67-70.[16]张晓勇,王军,李川,等.基于三维空间矢量中γ分量控制的三相四桥臂逆变器[J].电力自动化设备,2010,30(12:70-73.收稿日期:檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿2011－01－17(上接第13页间震动大、发热大,均不利于提高短时耐受电流能力,双断点型断路器在此方面未能明显改善。