塑殼斷路器操作機構設計分析

池南陽

[摘 ? ?要 ]在進行塑殼斷路器操作機構設計的過程中，設計人員必須對這項工作的重點和難點進行充分把握，才能提高設計方案的應用合理性，確保方案內容更加完整。在開展設計工作時，要對塑殼斷路器操作機構的動作過程進行準確的描述，還要選用計算示例對機構的傳遞效率進行真實的反映，并且對傳遞過程中的各項影響因素進行嚴格地控制。要通過這項實驗的開展，制定科學合理的措施，提高分斷速度，確保設計工作在開展時，能夠發揮更大的作用。本文就塑殼斷路器操作機構設計進行相關的分析和探討。

[關鍵詞]塑殼斷路器;操作機構;設計;分析探討

[中圖分類號]TM561 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]In the process of operating mechanism design of molded case circuit breaker， designers must fully grasp the key points and difficulties of this work， so as to improve the application rationality of the design scheme and ensure the more complete content of the scheme. In the design work， it is necessary to accurately describe the action process of the MCCB operating mechanism， select calculation examples to truly reflect the transmission efficiency of the mechanism， and strictly control the influencing factors in the transmission process. Through the development of this experiment， scientific and reasonable measures should be formulated to improve the breaking speed， so as to ensure that the design work can play a greater role. This paper analyzes and discusses the operation mechanism design of MCCB.

[Keywords]moulded case circuit breaker; Operating mechanism; Design; Analysis and discussion

一般情況下塑殼斷路器操作機構，主要存在4連桿和5連桿的轉動機構。要想對斷路器的功能進行完善，在開展設計工作時，要根據運行要求對結構進行精細化設計。其中的4連桿機構可以實現預定的轉軸轉角，配合其他部件實現合分閘的功能。在進行5連桿轉化時，能夠提高斷開的速度。在進行鎖扣裝置設計時，可以選擇更小的力和行程，實現鎖定和解鎖的功能。現階段在進行斷路器設計時，設計水平正在不斷的提高，并且應用了一些新型的能源。要想滿足市場的需求，在開展設計工作時，需要改良現有的設計理念，才能生產出更加優質的產品[1]。

1 塑殼斷路器操作機構運行流程

斷路器的操作機構，主要存在主軸和鎖扣裝置等內容。機構的動作狀態是分閘和再扣、合閘以及自由脫扣。在進行動作流程設計的過程中，需要對機構的運行情況進行全面地了解，在此基礎上對動作流程進行優化，確保操作機構的運行更加順暢。在進行斷路器使用的過程中，要對性能進行優化，降低故障問題的發生概率。在進行機構設計時，要對連桿之間的轉化關系進行精確設計，還要對連桿長度和機架固定點的位置進行設計。在開展設計工作時，要預留足夠的空間，確保各個構件的運動能夠充分實施。而且要確認各連桿的長度和工作范圍以及角度，在此基礎上開展設計工作，才能提高設計方案的應用可行性[2]。

2 塑殼斷路器4連桿傳遞效率評價措施

在評價4連桿傳遞效率時，如果主彈簧對上下連桿軸產生了一定的拉力，要想對傳遞效率進行評價，需要保證杠桿能夠到達合閘位置。主彈簧對4連桿的運動產生一定的作用力，在合閘的過程中，只要主彈簧的中心線，越過了與上連桿重合的位置，4連桿就可能產生驅動的情況，在實際情況下這個力值無法滿足預期的要求，也可以產生驅動力，能夠傳遞給轉軸轉動的最大力。斷路器中的4連桿容易產生失效情況，當手柄轉到合閘位置時，機構不會產生響應動作，無法實現合閘的功能。在合閘動作完成之后，如果沒有到達預期的位置，就會出現假合閘等現象。在對幾何關系和力的傳遞情況進行評價時，需要對各個力的數值進行全面地了解，從而保證最終的評價結果更加可靠[3]。

3 塑殼斷路器操作機構設計措施

3.1 杠桿轉動中心、合分閘角度設計

在設計杠桿轉動中心的過程中，需要對操作機構的操作力和體積以及主彈簧的工作長度進行準確計算，還要做好合分閘角度的選擇，避免設計方案在應用時，出現其他問題。要保證設計內容的合理，才能平衡各種因素的關系。在進行杠桿轉動中心設置時，如果需要減小主彈簧的拉伸力等，需要對杠桿轉動中心的設置位置進行合理地選擇，如果需要減小操作力，要盡可能在下方區域進行杠桿轉動中心的設置，從而延長受力力臂的長度，減少綜合操作力。在脫扣狀態下，要想充分發揮杠桿位置的指示功能，需要通過主彈簧，對杠桿產生拉力作用，使得杠桿能夠貼合跳扣的定位面區域[4]。

如果在設計過程中，處于熔焊故障模式下，組成了新型的4連桿，要對杠桿的運動軌跡進行科學地設置。在這種情況下，杠桿位置不能設置在合閘區域，需要滿足隔離功能的考核要求，才能提高指示的可靠性。在進行合閘角設計的過程中，需要保證杠桿到達合閘角時，或者即將到達合閘角時，能夠順利啟動4連桿機構，并且產生運動的狀態。在合閘區域主彈簧拉力能夠促使觸頭產生運動，在一定電流和條件下，合閘位置能夠穩定地保持。杠桿即將到達分閘角或者已經到達時，能夠順利啟動4連桿機構，轉換到分閘位置。彈簧的拉力會對杠桿產生一定的影響，使其保持在分閘位置[5]。

3.2 合閘位置上下連桿夾角設計

斷路器在分閘位置，機構可以提供足夠的支持力，使得動觸頭始終保持在這個位置。為了保證4連桿機構始終保持在合閘位置，不僅要克服動觸頭中壓力的反饋力，還要克服一定條件下電動斥力的反饋力。在合閘狀態下，機構需要克服兩個反力。通常情況下斷路器的瞬間移動，需要具備足夠的配置。例如電動機的回路用斷路器，在瞬間移動的過程中，要對偏差問題進行綜合考慮，還要對上限數值進行準確地計算，要對電動力的影響進行嚴格地控制。在產生電流時，電動力條件下的運行狀態更加穩定。在瞬間動作之前，機構的保持可靠性比較低，觸頭可能出現反復彈跳等現象。在這種條件下過載脫扣器的作用力比較強，在產生作用的過程中，觸頭可能出現數次彈跳等現象，會導致觸頭的燒毀，還會發生熔焊問題[6]。

3.3 鎖扣裝置設計

鎖扣裝置的結構比較精密，在進行結構設計的過程中，脫扣力和運動行程更加穩定、壽命次數比較高，而且抗震動等級更強。在進行這個裝置設計的過程中，是為了對跳扣的位置進行鎖定，從尾端開始，通常要設置3個左右的零部件。零部件要配置旋轉軸，通過不同零部件之間的力臂轉換，確保跳扣尾端的平衡需求力，能夠轉換為可施加的力。脫扣行程與其他部件之間要存在一定的聯系。鎖扣的受力面設計非常重要，不僅要設計受力點的法向，還要設計通過牽引桿的轉動中心和受力點的法向距離，鎖扣與搭扣之間的接觸面設計形式比較簡單，在設計的過程中，要對各個方向的力值進行準確地計算[7]。

如果受力點的法向，通過牽引桿轉動中心，需要計算力矩平衡關系。在計算過程中，要各項參數值進行準確地提取，從而保證最終計算結果更加精確。在對一些比較重要的零部件進行設計的過程中，對加工精度的要求比較高。如果制造精度無法滿足應用的要求，可能會產生誤動作。因此要對計算程序進行嚴格地控制，確保產品的生產精度，能夠得到進一步提高。在進行受力點設計的過程中，要對各個方向的傳遞力進行準確地設計，避免出現誤動作。這項設計對制作精度的要求比較低，但是在開展設計工作時，設計人員必須保證各個方向的力更加可靠，才能降低誤動作問題的發生概率[8]。

3.4 仿真對比分析

在進行斷路器設計時，分斷能力是非常重要的一項指標數據，分斷過程中，機構的脫扣固有動作時間設計比重比較大。采用仿真分析技術，可以對這項性能進行優化，縮短固有動作的發生時間。在開展設計工作時，要對跳扣轉臂長度的影響進行綜合考慮。斷路器在合閘位置時，跳扣位置鉸接在支架上，連桿會對跳扣產生一定的作用力。要想保證施加力矩的平衡，就需要對這個力值進行準確地計算。當機構處于自由脫扣狀態時，鎖扣對跳扣的約束力比較差，跳扣會產生逆時針旋轉的動作，拉動轉軸發生旋轉等現象[9]。

在這個過程中動觸頭與靜觸頭明顯分離，可以切斷電路，機構在自由脫扣運動狀態下，起動瞬間的驅動力，與連桿對跳扣的推力相等。在進行仿真分析的過程中，可以應用分析軟件，對不同的跳扣轉臂長度等影響因素進行嚴格地控制，要對固有動作時間進行準確地計算。這個時間是從解扣瞬間到動觸頭到達的最大開距結束動作時間。跳扣動作的產生是連桿的推力。不同跳扣的轉臂長度，對固有脫扣動作時間，存在不同的影響。自由脫扣過程中，動觸頭觸點的高度，會隨著時間的變化，產生一定的變化。

3.5 典型設計

在設計斷路器機構的分斷速度時，要想提高分斷速度，就需要充分利用電動力，要對觸頭的形狀進行合理地設計。當斷路器通過短路電流時，產生的力可以導致觸頭分離，提高最終的分斷速度。如果卡住機構需要進行斥開處理，為了防止背后出現擊穿等現象，動觸頭斥開之后，需要在一定距離下保持一段時間。將斷路器機構轉換為5連桿之后，如果運動速度保持不變，無法滿足動觸頭的斥開要求，就需要對卡住機構進行斥開設計。在合閘狀態下進行上下連桿的夾角設計，如果斷路器處于合閘的狀態，通過一定范圍電流時，主彈簧能夠保證動觸頭和靜觸頭的接觸更加可靠。

合閘狀態下的連桿夾角要小于180°，在設計時要保證分斷流程更加可靠，并且提高分斷速度，使得5連桿機構向脫扣位置的運動速度更快。在進行仿真分析技術應用的過程中，需要根據設計要求，對技術的應用形式進行優化和完善。在操作力不變的基礎上，可以對各個桿件的結構形狀進行優化，并且對桿件的質心位置和轉動質量進行適當調整。要根據最終的仿真結果，優化桿件結構，還要選擇正確的桿件材料進行相應的建設。才能保證設計出來的產品能夠滿足各方面的要求。

4 結束語

綜上所述，在開展塑殼斷路器操作機構設計工作時，要從4連桿的傳遞效率和杠桿轉動中心設置以及合閘位置上下連桿夾角設計等方面，對其進行全面地優化，才能保證斷路器操作機構在應用時能夠發揮更大的作用。設計人員要開展計算工作，并且提高計算結果的準確性。要積極地總結經驗，確保設計工作在開展時更加科學有序。要提高現有的設計水平，引進更加先進的設計手段，對操作機構的設計要點和優化方向進行全面地分析探討，從而提高設計和開發的效率，為后期斷路器的制作提供有效支持，促進斷路器高效運行。

參考文獻

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