低压微型断路器的机构分析

作者：张良程

来源：《科技与创新》 2015年第19期

文章编号：2095－6835（2015）19－0112－02

张良程

（国网厦门供电公司，福建 厦门 361000）

摘 要：断路器的机构是断路器的重要组成部分，决定了触头压力、脱扣力、超程、开距，以及断路器分闸、合闸、脱扣的可靠性。随着低压电器的不断发展，断路器的机构也在不断创新。以微型断路器为例，初步分析了其机构的组成、动作和受力情况。

关键词：断路器；连杆；低压电器；终端电器

中图分类号：TM561 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.112

低压断路器大多采用平面连杆机构，在分闸、合闸位置会形成平面四连杆机构，跳闸位置由四连杆机构通过自由脱扣机构变成五连杆机构。这样的机构通过不同的方式可满足各种断路器不同的分断速度、触头压力、脱扣力、超额行程、开断距离的要求。

1 低压微型断路器的机构

1.1 机构动作原理分析

微型断路器是近年来推出的大量用于家庭住宅的终端电器。微型断路器机构的分闸、合闸和脱扣的位置分别如图1 中的（a）、（b）和（c）所示。分闸、合闸时，E 点被锁扣机构锁住，因此，连杆BB’与连杆AB 共同转动。此时，形成了四连杆机构（即AB、BC、O1C 三杆与两轴心的连线O1O2）。四连杆机构只有一个自由度，只要其中一个连杆的位置确定后，其他连杆位置也会相应确定。因此，可实现手柄带动触头分合闸动作。

图1 中的（a）是分闸位置，合闸时手柄向左推动。手柄与连杆O1C 是同一杆件，手柄带动连杆O1C 绕O1 逆时针转动，通过CB 杆推动触头杠杆AB 顺时针转动，触头杠杆将触头推向合闸位置。当O1C 转过死点（O1C 与CB 同一直线时为死点）时，随着AB 杆的转动，主拉弹簧被拉伸。此时，主弹簧对AB杆有逆时针方向的力矩，通过BC 杆传递，对O1C 也有一个逆时针方向的力矩。当手柄卡在外壳上时，手柄停止转动，O1C也停止转动，机构闭合完成。当机构合闸时，A 点可视为固定点，主拉弹簧的拉力对A 点的扭矩与触头压力对A 点的扭矩相等，

但方向相反，机构处于稳定状态。触头杆上的孔是腰形的，当触头磨损时，主拉弹簧可拉动触头杆绕A 点顺时针转动，使触头可靠闭合，即为触头提供必要的超程。

图1 中的（b）是机构的合闸位置，合闸时手柄向右推动，手柄带动连杆O1C 绕O1 顺时针转动，通过CB杆带动触头杠杆AB逆时针转动，触头杠杆将触头推向分闸位置。脱扣是因异常电流而导致控制元件给连杆BB’一个力，使BB’上的E 点脱离EO2，四连杆机构变成五连杆（AB，BC，O1C，BB’四杆与两轴心的连线O1O2），触头在主拉弹簧的作用下迅速分断。

当异常电流通过时，对于锁扣杆EF，F 点受到逆时针方向的拉力，导致EF 绕O2逆时针转动，跳扣杆脱离E 点，机构由四连杆变成五连杆，断路器迅速脱扣分闸。

1.2 机构受力计算

机构受力计算的目的是确定并验证触头的压力、操作手柄的操作力，并判断其是否满足设计要求。通过力学计算可确定各个连杆形成的角度，进而确定各个连杆的长度和O1，O2 的相对位置。闭合位置如图2 所示，接触板关于A 点的转矩平衡为：

1.3 结论

通过以上对小型断路器的分析，可以得出以下3 点结论：①触头压力与主拉簧的拉力成正比；②触头的超额行程与触杆上的腰形、静触头的相对位置有关；③主拉簧的拉力越大，分合闸时的操作力就越大，同时，合闸时触头的压力越大，分闸时的分断速度越快。

2 结束语

平面连杆连杆机构是断路器的典型操作机构，分闸、合闸时会形成四连杆，脱扣时由四连杆变成五连杆。通过对断路器连杆机构的分析可知各个杆在动作过程中的运动轨迹、不同状态

所处的位置和受力情况，进而可在原来的基础上推陈出新，不断开发出更可靠、性能更强、结构更紧凑的操作机构和断路器。

〔编辑：张思楠〕