框架式斷路器

框架式斷路器操作機構(gòu)剖析倪文元操作機構(gòu)是框架式斷路器的關(guān)鍵部件，斷路器的儲能、閉合、斷開由操作機構(gòu)承擔；操作機構(gòu)應具備自由脫扣功能，以保證操作者的人生安全；斷路器配置的輔助開關(guān)與相關(guān)脫扣器串接，以保證脫扣器正常動作。輔助開關(guān)的動作由操作機構(gòu)操縱，它的通斷與斷路器同步對外可提供斷路器的通斷狀態(tài)電氣信號。操作機構(gòu)由儲能合閘機構(gòu)和自由脫扣分閘機構(gòu)組成，操作機構(gòu)按合閘儲能和分閘儲能可以分成兩類，兩類操作機構(gòu)結(jié)構(gòu)不同各具特點：前者結(jié)構(gòu)復雜零部件多，兩套機構(gòu)各自相對獨立，能分別完成儲能合閘和脫扣分閘功能；后者具有結(jié)構(gòu)簡單零部件少，兩套機構(gòu)融為一體相互借用，裝配維修方便，能降低生產(chǎn)成本。兩種操作機構(gòu)孰優(yōu)孰劣難下定論，前者由于閉合后已儲能，所以當斷路器斷開后，能立即閉合。但是，實際使用中框架斷路器遇故障斷開后，應查明原因排除故障后，才能合閘。因此，其積極意義并不顯現(xiàn)。而后者的經(jīng)濟性比較突出，雖然，分閘后才能儲能，但數(shù)秒的儲能時間不會影響框架斷路器的正常工作，利用其良好的經(jīng)濟性可以設(shè)計出價廉物美的框架式斷路器，這樣的產(chǎn)品更符合中國的國情。當然，在設(shè)計框架式斷路器時應作市場調(diào)研，根據(jù)市場需求、產(chǎn)品定位等具體情況，選擇符合要求的操作機構(gòu)類型進行設(shè)計。目前，國內(nèi)框架式斷路器的主流產(chǎn)品DW45年銷量已達二十余萬臺，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，完全可與施耐德的M型斷路器相媲美。DW45及其延伸產(chǎn)品W2、W3的操作機構(gòu)屬于合閘儲能類型，以下對DW450操作機構(gòu)（其結(jié)構(gòu)、原理、功能完全一致）與業(yè)內(nèi)同仁進行共同剖析，深入了解掌握它的結(jié)構(gòu)、原理和功能，為改進以致設(shè)計操作機構(gòu)打下基礎(chǔ)。1儲能合閘機構(gòu)剖析儲能見圖1所示，由手柄操作或電動操作機構(gòu)驅(qū)動儲能軸2帶動凸輪1逆時針轉(zhuǎn)動，凸輪1的外輪廓推動儲能滾子5使儲能杠桿3以O(shè)3為支點逆時針轉(zhuǎn)動，在儲能杠桿3的推動下，不斷壓縮儲能彈簧13，如圖2所示，當安裝在凸輪1上釋能滾子4壓住儲能扣片6的下端，儲能扣片6以O(shè)2為支點順時針轉(zhuǎn)動，它的另一端扣在儲能半軸8缺口處，凸輪1被鎖扣，儲能結(jié)束。此時，手柄操作或電動操作機構(gòu)都不能驅(qū)動儲能軸2轉(zhuǎn)動，被壓縮的儲能彈簧13的能量被儲存在儲能杠桿3上待命。合閘見圖2所示，合閘裝置包括按鈕7、釋能脫扣器9和杠桿12.。當操作機構(gòu)符合合閘條件（后面詳述）時，杠桿12.的凸臺位于儲能半軸8的脫扣指上方，手動按動按鈕7繞O1順時針轉(zhuǎn)動，推動杠桿12繞支點O4逆時針轉(zhuǎn)動，下壓脫扣指使儲能半軸8繞自身圓心順時針轉(zhuǎn)一角度，儲能扣片6解扣繞O2順時針轉(zhuǎn)動解扣，凸輪1同時解扣繞儲能軸2圓心逆時針轉(zhuǎn)動，儲能杠桿3在被壓縮的儲能彈簧13的作用力下繞O3順時針轉(zhuǎn)動，見圖7所示，儲能杠桿3上的擊打軸將儲能彈簧13的能量瞬間釋放在連桿27的受擊滾子21上，由于杠桿22與安裝在分閘扣片18上的軸承19、分閘扣片18與分閘半軸23此前已在再扣位置，所以O(shè)a點可視為固定點，受擊連桿27繞Oa點順時針轉(zhuǎn)動，帶動連桿26推動懸臂24逆時針轉(zhuǎn)動，斷路器閉合。用釋能脫扣器9驅(qū)動動力桿10推動杠桿12重復上述動作，實現(xiàn)電動合閘。合閘條件只有杠桿12.的凸臺位于儲能半軸8的脫扣指上方時，操作機構(gòu)才符合合閘條件，DW45操作機構(gòu)是通過控制杠桿12.實現(xiàn)的。1.3.1儲能如圖3所示，操作機構(gòu)已儲能，儲、釋能指示31下面的凸臺落入凸輪32的缺口中，檔桿33順時針轉(zhuǎn)過讓開，杠桿12在拉簧30作用下右移，杠桿12.的凸臺位于儲能半軸8的脫扣指上方，可合閘。如圖4所示，操作機構(gòu)已釋能，儲、釋能指示31下面的凸臺被凸輪32外輪廓抬起，檔桿33逆時針轉(zhuǎn)過，杠桿12被擋住不能合閘。1.3.2分閘如圖5所示，操作機構(gòu)己合閘，與主軸一體的懸臂34后部壓住分、合閘指示件35，迫使檔桿36逆時針轉(zhuǎn)動，杠桿12被擋住不能合閘。如圖6所示，操作機構(gòu)已分閘，與主軸一體的懸臂34后部脫離分、合閘指示件35，檔桿36順時針轉(zhuǎn)過讓開，杠桿12在拉簧30作用下右移，杠桿12.的凸臺位于儲能半軸8的脫扣指上方，可合閘。1.3.3欠壓脫扣器欠壓脫扣器正常工作狀態(tài)即吸合狀態(tài)，表示主電路電壓正常，它的動力桿吸合上抬，分閘半軸23再扣。2自由脫扣分閘機構(gòu)剖析2.1自由脫扣機構(gòu)操作機構(gòu)與觸頭系統(tǒng)的連接是通過自由脫扣機構(gòu)實現(xiàn)的。自由脫扣機構(gòu)有兩種工作狀態(tài)：（1）再扣狀態(tài)：操作機構(gòu)與觸頭系統(tǒng)相連，可對斷路器進行閉合操作，此時自由脫扣機構(gòu)為四連桿；（2）脫扣狀態(tài)：操作機構(gòu)與觸頭系統(tǒng)解扣，斷路器分閘，自由脫扣機構(gòu)消除一支點四連桿變?yōu)槲暹B桿，脫扣瞬間觸頭系統(tǒng)的位置與操作機構(gòu)無關(guān)，以保證操作者安全。見圖7?8所示，自由脫扣機構(gòu)由分閘半軸23、分閘扣片18、杠桿22、連桿26、連桿27、懸臂24組成。見圖7所示，自由脫扣機構(gòu)為再扣狀態(tài)，斷路器閉合，此時自由脫扣機構(gòu)為四連桿：連桿1-OaOb連線即連桿27、連桿2-ObOc連線即連桿26、連桿3-OcOd連線即懸臂24、連桿4ad為支座OdOa連線。這時連桿27和連桿26交點Ob點過死點并被銷29扣住成一頂桿，觸頭系統(tǒng)的反力通過懸臂24及頂桿傳遞至Oa點，使杠桿22繞Oe點逆時針轉(zhuǎn)動，但在杠桿22的缺口處被軸承19檔住，此處的力使分閘扣片18繞自身軸逆時針轉(zhuǎn)動，但被分閘半軸23扣住，操作機構(gòu)保持合閘狀態(tài)。2.2分閘見圖7?8所示，分閘裝置包括按鈕16、導桿15、分閘半軸23、分勵脫扣器14。手動按動按鈕16繞O1順時針轉(zhuǎn)動，推動導桿15向右移動，使導桿15右端推動分閘半軸23下部脫口指，使其繞自身圓心逆時針轉(zhuǎn)動，分閘扣片18解扣并繞自身軸逆時針轉(zhuǎn)動，杠桿22隨即解扣并繞Oe點逆時針轉(zhuǎn)動，Ob點反向過死點，四連桿解體變?yōu)槲暹B桿：連桿1-OaOb連線即連桿27、連桿2-ObOc連線即連桿26、連桿3-OcOd連線即懸臂24、連桿4ae為OaOe連線、連桿5為支座OeOd連線。在觸頭反力和復位彈簧25的雙重作用下，斷路器分閘。用分勵脫扣器14（或圖中未示出的欠壓脫扣器、磁通變換器）的動力桿22推動分閘半軸23的水平面脫口指，重復上述動作，實現(xiàn)電動分閘。3操作機構(gòu)工作狀態(tài)分析通過上述對操作機構(gòu)的剖析，我們可以清楚的看到：儲能合閘機構(gòu)有釋能、儲能兩種工作狀態(tài)；自由脫扣分閘機構(gòu)有分閘、合閘兩種工作狀態(tài)。那么操作機構(gòu)有幾種工作狀態(tài)？其實操作機構(gòu)的工作狀態(tài)就是上述兩種機構(gòu)工作狀態(tài)的組合，下面按操作機構(gòu)工作過程順序予以介紹。合閘儲能操作機構(gòu)3.1.1釋能一分閘狀態(tài)此狀態(tài)為操作機構(gòu)的初始自然狀態(tài)，分別按動合閘、分閘按鈕，操作機構(gòu)無反應見圖9所示。3.1.2儲能一分閘狀態(tài)按項進行儲能操作，完成后操作機構(gòu)呈再扣狀態(tài)。操作機構(gòu)的再扣過程見圖9所示：由手柄操作或電動操作機構(gòu)驅(qū)動儲能軸2帶動凸輪1逆時針轉(zhuǎn)動，凸輪1的外輪廓推動儲能滾子5使儲能杠桿3以O(shè)3為支點逆時針轉(zhuǎn)動，在彈簧28的拉動下，杠桿22繞儲能軸2順時針轉(zhuǎn)動至缺口對應軸承19時，分閘扣片18在拉簧17的作用下繞O5點順時針轉(zhuǎn)動，至軸承19落入分閘扣片18缺口后，分閘半軸23在彈簧37作用下轉(zhuǎn)過一角度，操作機構(gòu)呈再扣狀態(tài)如圖7所示。3.1.3釋能一合閘狀態(tài)按項進行合閘操作，儲能合閘機構(gòu)釋能完成后，操作機構(gòu)保持閉合狀態(tài)。3.1.4儲能一合閘狀態(tài)由于操作機構(gòu)在閉合狀態(tài)，因此，儲能合閘機構(gòu)可以繼續(xù)儲能，而操作機構(gòu)無再扣過程。當框架式斷路器安裝在正常工作的電路中時，斷路器可以自動儲能。3.2分閘儲能操作機構(gòu)這里再簡單介紹一下分閘儲能操作機構(gòu)：圖10為儲能合閘機構(gòu)；圖11為自由脫扣分閘機構(gòu)。它有三種工作狀態(tài)：3.2.1釋能一分閘狀態(tài)此狀態(tài)為操作機構(gòu)的初始