框架式斷路器操作機(jī)構(gòu)剖析.doc

精品文檔框架式斷路器操作機(jī)構(gòu)剖析倪文元操作機(jī)構(gòu)是框架式斷路器的關(guān)鍵部件，斷路器的儲(chǔ)能、閉合、斷開由操作機(jī)構(gòu)承擔(dān)；操作機(jī)構(gòu)應(yīng)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(dòng)作。輔助開關(guān)的動(dòng)作由操作機(jī)構(gòu)操縱，它的通斷與斷路器同步對(duì)外可提供斷路器的通斷狀態(tài)電氣信號(hào)。操作機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)能合閘機(jī)構(gòu)和自由脫扣分閘機(jī)構(gòu)組成，操作機(jī)構(gòu)按合閘儲(chǔ)能和分閘儲(chǔ)能可以分成兩類，兩類操作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不同各具特點(diǎn)：前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜零部件多，兩套機(jī)構(gòu)各自相對(duì)獨(dú)立，能分別完成儲(chǔ)能合閘和脫扣分閘功能；后者具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單零部件少，兩套機(jī)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(jī)構(gòu)孰優(yōu)孰劣難下定論，前者由于閉合后已儲(chǔ)能，所以當(dāng)斷路器斷開后，能立即閉合。但是，實(shí)際使用中框架斷路器遇故障斷開后，應(yīng)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(jì)性比較突出，雖然，分閘后才能儲(chǔ)能，但數(shù)秒的儲(chǔ)能時(shí)間不會(huì)影響框架斷路器的正常工作，利用其良好的經(jīng)濟(jì)性可以設(shè)計(jì)出價(jià)廉物美的框架式斷路器，這樣的產(chǎn)品更符合中國(guó)的國(guó)情。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)框架式斷路器時(shí)應(yīng)作市場(chǎng)調(diào)研，根據(jù)市場(chǎng)需求、產(chǎn)品定位等具體情況，選擇符合要求的操作機(jī)構(gòu)類型進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，國(guó)內(nèi)框架式斷路器的主流產(chǎn)品DW45年銷量已達(dá)二十余萬(wàn)臺(tái)，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(jī)構(gòu)屬于合閘儲(chǔ)能類型，以下對(duì)DW450操作機(jī)構(gòu)(其結(jié)構(gòu)、原理、功能完全一致)與業(yè)內(nèi)同仁進(jìn)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(jìn)以致設(shè)計(jì)操作機(jī)構(gòu)打下基礎(chǔ)。1 儲(chǔ)能合閘機(jī)構(gòu)剖析1.1 儲(chǔ)能見圖1所示，由手柄操作或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能軸2帶動(dòng)凸輪1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪1的外輪廓推動(dòng)儲(chǔ)能滾子5使儲(chǔ)能杠桿3以O(shè)3為支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在儲(chǔ)能杠桿3的推動(dòng)下，不斷壓縮儲(chǔ)能彈簧13，如圖2所示，當(dāng)安裝在凸輪1上釋能滾子4壓住儲(chǔ)能扣片6的下端，儲(chǔ)能扣片6以O(shè)2為支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，它的另一端扣在儲(chǔ)能半軸8缺口處，凸輪1被鎖扣，儲(chǔ)能結(jié)束。此時(shí)，手柄操作或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)都不能驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，被壓縮的儲(chǔ)能彈簧13的能量被儲(chǔ)存在儲(chǔ)能杠桿3上待命。1.2 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(dāng)操作機(jī)構(gòu)符合合閘條件（后面詳述）時(shí)，杠桿12.的凸臺(tái)位于儲(chǔ)能半軸8的脫扣指上方，手動(dòng)按動(dòng)按鈕7繞O1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)杠桿12繞支點(diǎn)O4逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下壓脫扣指使儲(chǔ)能半軸8繞自身圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)一角度，儲(chǔ)能扣片6解扣繞O2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)解扣，凸輪1同時(shí)解扣繞儲(chǔ)能軸2圓心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，儲(chǔ)能杠桿3在被壓縮的儲(chǔ)能彈簧13的作用力下繞O3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖3所示，儲(chǔ)能杠桿3上的擊打軸將儲(chǔ)能彈簧13的能量瞬間釋放在連桿27的受擊滾子上，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(diǎn)可視為固定點(diǎn)，受擊連桿27繞Oa點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)連桿26帶動(dòng)懸臂24順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，斷路器閉合。用釋能脫扣器9驅(qū)動(dòng)動(dòng)力桿10推動(dòng)杠桿12重復(fù)上述動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)合閘。1.3 合閘條件 只有杠桿12.的凸臺(tái)位于儲(chǔ)能半軸8的脫扣指上方時(shí)，操作機(jī)構(gòu)才符合合閘條件，DW45操作機(jī)構(gòu)是通過控制杠桿12.實(shí)現(xiàn)的。1.3.1 儲(chǔ)能 如圖3所示，操作機(jī)構(gòu)已儲(chǔ)能，儲(chǔ)、釋能指示31下面的凸臺(tái)落入凸輪32的缺口中，檔桿33順時(shí)針轉(zhuǎn)過讓開，杠桿12在拉簧30作用下右移，杠桿12.的凸臺(tái)位于儲(chǔ)能半軸8的脫扣指上方，可合閘。如圖4所示，操作機(jī)構(gòu)已釋能，儲(chǔ)、釋能指示31下面的凸臺(tái)被凸輪32外輪廓抬起，檔桿33逆時(shí)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(jī)構(gòu)已合閘，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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿12被擋住不能合閘。如圖6所示，操作機(jī)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(shí)針轉(zhuǎn)過讓開，杠桿12在拉簧30作用下右移，杠桿12.的凸臺(tái)位于儲(chǔ)能半軸8的脫扣指上方，可合閘。2 自由脫扣分閘機(jī)構(gòu)剖析2.1 自由脫扣機(jī)構(gòu)操作機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)的連接是通過自由脫扣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。自由脫扣機(jī)構(gòu)有兩種工作狀態(tài)：（1）再扣狀態(tài)：操作機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)相連，可對(duì)斷路器進(jìn)行閉合操作，此時(shí)自由脫扣機(jī)構(gòu)為四連桿；（2）脫扣狀態(tài)：操作機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)解扣，斷路器分閘，自由脫扣機(jī)構(gòu)消除一支點(diǎn)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(jī)構(gòu)無關(guān)，以保證操作者安全。見圖78所示，自由脫扣機(jī)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(jī)構(gòu)為再扣狀態(tài)，斷路器閉合，此時(shí)自由脫扣機(jī)構(gòu)為四連桿：連桿1OaOb連線即連桿27、連桿2ObOc連線即連桿26、連桿3OcOd連線即懸臂24、連桿4ad為支座OdOa連線。這時(shí)連桿27和連桿26交點(diǎn)Ob點(diǎn)過死點(diǎn)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(diǎn)，使杠桿22繞Oe點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但被分閘半軸23扣住，操作機(jī)構(gòu)保持合閘狀態(tài)。2.2 分閘見圖78所示，分閘裝置包括按鈕16、導(dǎo)桿15、分閘半軸23、分勵(lì)脫扣器14。手動(dòng)按動(dòng)按鈕16繞O1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)導(dǎo)桿15向右移動(dòng)，使導(dǎo)桿15右端推動(dòng)分閘半軸23下部脫口指，使其繞自身圓心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，分閘扣片18解扣并繞自身軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿22隨即解扣并繞Oe點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，Ob點(diǎn)反向過死點(diǎn)，四連桿解體變?yōu)槲暹B桿：連桿1OaOb連線即連桿27、連桿2ObOc連線即連桿26、連桿3OcOd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(fù)位彈簧25的雙重作用下，斷路器分閘。用分勵(lì)脫扣器14（或圖中未示出的欠壓脫扣器、磁通變換器）的動(dòng)力桿22推動(dòng)分閘半軸23的水平面脫口指，重復(fù)上述動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)分閘。3 操作機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)分析通過上述對(duì)操作機(jī)構(gòu)的剖析，我們可以清楚的看到：儲(chǔ)能合閘機(jī)構(gòu)有釋能、儲(chǔ)能兩種工作狀態(tài)；自由脫扣分閘機(jī)構(gòu)有分閘、合閘兩種工作狀態(tài)。那么操作機(jī)構(gòu)有幾種工作狀態(tài)？其實(shí)操作機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)就是上述兩種機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的組合，下面按操作機(jī)構(gòu)工作過程順序予以介紹。3.1 釋能分閘狀態(tài)此狀態(tài)為操作機(jī)構(gòu)的初始自然狀態(tài)，分別按動(dòng)合閘、分閘按鈕操作機(jī)構(gòu)無反應(yīng)。3.2 儲(chǔ)能分閘狀態(tài)按1.1項(xiàng)進(jìn)行儲(chǔ)能操作，完成后操作機(jī)構(gòu)呈再扣狀態(tài)。操作機(jī)構(gòu)的再扣過程見圖9所示：由手柄操作或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能軸2帶動(dòng)凸輪1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪1的外輪廓推動(dòng)儲(chǔ)能滾子5使儲(chǔ)能杠桿3以O(shè)3為支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在彈簧28的拉動(dòng)下，杠桿22繞儲(chǔ)能軸2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至缺口對(duì)應(yīng)軸承19時(shí)，分閘扣片18在拉簧17的作用下繞O5點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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