鉗夾式隔離開關合閘夾緊力和接觸電阻的計算

摘要：目前戶外隔離開關市場需求量逐年增大，作為戶外隔離開關的一種主要合閘接觸方式，鉗夾式隔離開關應用也更加廣泛，本文著重介紹了合閘夾緊力和接觸電阻的計算，讓人們對此種隔離開關的原理更加了解。

關鍵詞： 鉗夾式 夾緊力 接觸電阻

一、鉗夾式隔離開關合閘過程中上導的工作原理

圖1

主閘刀在合閘過程中，齒輪箱推動上導操作桿端部接頭上的滾子，使滾子相對上導電管做相對運動，在這個位移運動過程中包括操作桿的加緊行程和合閘彈簧的合閘行程。首先操作桿要推動端部一對連板運動，裝配成V型的連板向前運動，V型角增大，與連板相連兩對動觸片圍繞支點做旋轉運動，逐漸加緊動觸片中心位置的靜觸桿，當動觸片與靜觸桿完全貼緊以后，連板的V型角固定，操作桿不在前進，操作桿的這段位移，稱之為加緊行程。

當夾緊行程完成后，操作桿不能再前進，此時主閘刀仍沒有合閘到位，還會繼續合閘，齒輪箱推動滾子繼續前進，由于動觸片已經與靜觸桿夾緊，不能再繼續前進，安裝滾子的接頭與操作桿之間的連接中間有個壓縮彈簧，正常安裝狀態，彈簧有一定的預壓縮力，當齒輪箱的推力大于彈簧的預壓縮力時，彈簧會繼續壓縮，直到主閘刀合閘到位，滾子完成行程，彈簧這段壓縮行程就稱之為合閘彈簧的合閘行程。此時動觸片完全夾緊靜觸桿，通過合閘彈簧的壓縮力使動觸片夾緊。

二、彈簧壓縮量的計算

1.加緊行程的計算

在這里，我們設定靜觸桿的半徑為，動觸片的旋轉支點到與靜觸桿加緊位置距離為，到動觸片另一端連板的支點為，連板的長度為，到達加緊位置時連板與軸線的夾角為α，分閘狀態時動觸片支點到連板中心點距離為。

在靜觸桿加緊過程中加緊行程

圖2

2. 操作桿端部滾子位移的計算

在整個合閘過程中，齒輪箱會推動操作桿端部滾子相對上導電管前進，滾子的這段行程既是滾子在合閘過程中的位移，在這里我們設定為。操作桿端部的滾子半徑為，齒輪箱旋轉軸到頂部的距離為，在分閘狀態上導操作桿滾子中心距上導端面的距離為（可以通過上導裝配的零部件尺寸計算出來），分閘時上導端面到齒輪箱旋轉軸中心距為（根據連接叉尺寸可以計算出來）。

此時可以計算出位移

3. 合閘彈簧的壓縮量

在操作桿的這段位移過程中，首先是推動圖中所示連板向前運動，直到動觸片接觸靜觸桿，此時，操作桿的加緊行程走完，操作桿不能繼續前進，但是滾子隨合閘繼續前進，這時，就會壓縮合閘彈簧，直到合閘完成，合閘彈簧的這段壓縮量為

4. 復位彈簧的壓縮量

由于在裝配初始階段復位彈簧就處于壓縮狀態，設定初始壓縮量為，那么合閘狀態，復位彈簧的壓縮量就為

三、夾緊力的計算

首先根據彈簧的參數，可以計算出合閘彈簧的剛度系數和復位彈簧的剛度系數，根據上述合閘彈簧的壓縮量可以分別計算出合閘彈簧的壓力和復位彈簧的壓力，由圖3受力示意圖可以計算出連桿受力和夾緊力的大小。

圖3

四、接觸電阻的計算

計算公式如下：

式中：——接觸壓力即夾緊力；

——與接觸形式有關的系數，對點、線、面接觸，分別取0.5、0.7、1；

——與接觸材質、表面情況、接觸方式等有關的系數，通常由實驗得出，見表1

表1 各種材料(表面未氧化)的值

接觸材料接觸材料

銀-銀60黃銅-黃銅670

銅-銅80 ~140鋁-銅980

鍍錫的銅-鍍錫的銅100鋁-黃銅1900

由于隔離開關的接觸大多都是采用銅鍍銀，并且鉗夾式接觸方式為點接觸。由以上表1取m=0.5 ，Kc=60， 根據接觸壓力可計算出一對觸點的接觸電阻Rc，可以根據觸點的對數n，計算出總的接觸電阻，R =Rc/n。

五、結論

通過以上的計算，我們可以很容易計算出鉗夾式隔離開關的動靜觸頭的夾緊力和接觸電阻，來判定產品的通流能力及性能，為我們做此類設計產品打下基礎。

參考文獻：

［1］徐國政，張節榮，錢家驪，黃瑜瓏. 高壓斷路器原理和應用［M］.北京：清華大學出版社，2000: