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。栅片缺口的错开的作用先为减少电弧开始进入栅片时的阻力。由于栅片本生有吸引电弧进入的能力，所以这种灭弧室不需要磁吹线圈。

2.2断路器操作机构的设计

断路器的分、合闸操作有手动和电动两种。采用弹簧储能闭合，闭合速度与操作速度无关。手动储能时扳动操作手柄．通过棘轮带动储能袖，使主弹簧压缩处于储能状态，当按动合闸按钮或接通闭合电磁铁，使释能脱扣轴解锁后，弹簧能量迅速释放，推动连杆机构，使断路器合闸。分断断路器时，按动分闸按钮或接通分励脱扣器，使分断脱扣轴解锁，分断弹簧即可拉动操作机构的连杆使动触头回到分断位置。

（1）传动机构

断路器的传动机构采用杠杆传动。

在选择和设计时注意到如图2–1所示：

①手柄和杠杆传动的最大操作力不超过250N。

②闭和断路器的冲击应尽量小。

（2）自由脱口机构

自由脱扣机构的功能是实现传动机构和触头系统之间的联系。自由脱扣机构再扣时，传动机构应带动触头系统一致运动，并使触头闭合。当脱扣之后，即解脱了传动机构与触头系统之间的联系，传动机构的运动与触头系统之间的联系，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并有自由再扣能力。

（3）机构的特性和计算

机构由许多杠杆、传动环节组成。

①机构的运动特性：

α2=f(α1)

或S=f(α1)

式中α1——主动轴的转角；

α2——被动轴的转角；

S——动触头的行程。

②反力特性曲线计算

反力特性表示为主动轴转角与反作用力的关系

Ff=f1(α)

或转角与反作用力矩的关系

Mf=f2(α)

③脱扣力的计算

计算脱扣力为设计各种脱扣器提供依据。

2.3抽屉座的设计

断路器的安装有固定式和抽屉式两种型式。固定式断路器安装时，主回路与电网直接连接。抽屉式断路器主回路通过抽屉座的隔离触头与电网接通断路器，本体可以从抽屉座中卸下，便于断路器投入运行后定期维护和维修。抽屉座主要由基座、隔离触头、侧板、导轨、指示件、摇手柄等部组成。抽屉座有三个位置，利用手柄操作，可使断路器处于连接、试验、分离三种状态。连接位置保持主回路与二次回路接通；试验位置时，主回路分离，二次回路仍保持接通，便于对断路器进行一些必要的操作试验；分离位置时，主回路与二次回路均断开。

2.4限制器

限制器是断路器的一种辅助功能附件，按功能不同有两种。一种为合闸限制器，即结断路器任何合闸命令都能防止断路器闭合。另一种为分间限制器，即在某种特定条件下，当各种可能发生的脱扣命令出现时．均能阻止处于闭合状态的断路器脱扣分断。限制器的操作旋钮设置于断路器的面罩外，可以按需要将其锁定在“合闸”或“不合闸”(合闸限制器)；“脱扣”或“不脱扣”(分闸限制器)位置。由于两种限制器设置在同一操作位置，故两者只能任选其一。

2.5机械联锁装置

机械联锁装置是一种用于多路电源供电系统中，防止2台或2台以上断路器同时接通的装置。其结构有两种型式：一种为利用连杆传动的机械联锁，另一种为钢丝教铀牵动联锁。对垂直叠装断路器两种型式都适用。水平安装的断路器只能用钢丝联锁。两种型式都可以对最多至3台断路器进行联锁操作，即当其中任何一台断路器处于合闸状态时，其余两台均不能进行合闸操作。下图为两台断路器垂直和水平联锁示意：

图2-2短路器垂直、水平连锁示意图

图2-3万能式断路器的结构（1）1－操作机构2－动弧触头3－灭弧室4－静弧触头

5－电磁脱扣器6－互感器7－热继电器或半导体脱扣器

8－欠电压脱扣器9－分励脱扣器10－脱扣轴

11－分合指示窗12－失压延时装置

图2-3万能式断路器的结构（2）