塑壳断路器假合闸问题分析与优化设计.pdf
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1、船电技术|应用研究 Vol.43 No.06 2023.06 56 塑壳断路器假合闸问题分析与优化设计塑壳断路器假合闸问题分析与优化设计 向小青(上海电器科学研究所(集团)有限公司,上海 200063)摘 要:简述了塑料外壳式断路器(以下简称塑壳断路器)操作机构的动作过程,提出了操作机构的一种失效模式是假合闸,以及机构主弹簧是影响操作机构可靠性的关键因素。以某型号单断点塑壳断路器遇到的假合闸问题为例,运用三维专业建模软件 NX,对该塑壳断路器进行了建模和运动仿真,分析了塑壳断路器采用不同方案的机构主拉伸弹簧(以下简称主弹簧)在合闸状态下动静触头之间的压力情况,验证了塑壳断路器在设计过程中,机构
2、主弹簧是操作机构可靠性的关键因素。关键词:塑壳断路器 操作机构 假合闸 机构主弹簧 运动仿真 中图分类号:TM561 文献标识码:A 文章编号:1003-4862(2023)06-0056-04 Analysis and optimization design of false closing problem of molded case circuit breaker Xiang Xiaoqing (Shanghai Electric Apparatus Research Institute(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200063,China)Abstract:The
3、action process of the operating mechanism of the MCCB is briefly described.It is proposed that a failure mode of the operating mechanism is false closing,and the key factor of the operating mechanisms reliability is the main spring.Taking the false closing problem of a single-breakpoint MCCB as an e
4、xample.The MCCB was modeled and simulated through the NX.The MCCB was analyzed by adopting the main spring of the different schemes of the mechanism,and the pressure between the moving and static contacts in the closing state,and verifies that the main spring of the mechanism is the key factor of th
5、e reliability of the operating mechanism during the design process.Keywords:MCCB;operating mechanism;false closing;mechanism main spring;motion simulation 0 引言引言 塑壳断路器作为众多低压电器中的一种产品,是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流,也能在规定的非正常电路(例如短路)下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器1。操作机构作为塑壳断路器的核心部件,是塑壳断路器功能实现的“发动机2”,在塑壳断路器研发过程中,我们经常会遇
6、到这样的情况,手柄转到合闸位置,连杆也完成了合闸动作后,动触头并未到达预定的合闸位置,即假合闸,严 收稿日期:2022-11-21 作者简介:向小青(1986-),男,工程师。研究方向:舰船用电器元件的设计与开发。E-mail:xjq- 重影响塑壳断路器的温升性能、分断能力等。本文以某型号单断点塑壳断路器遇到的假合闸问题为例,运用三维专业建模软件 NX,对该塑壳断路器进行运动仿真分析,验证修改方案对假合闸问题的改善情况,进而确定机构主弹簧是机构可靠性的一个关键因素。1 操作机构的动作原理操作机构的动作原理 塑壳断路器的操作机构主要由主弹簧、上连杆、下连杆、跳扣、锁扣、再扣、转轴系统、机架和脱扣
7、板等组成。机构在运动过程中有三个状态:合闸、再扣分闸和脱扣。在合闸和再扣分闸操作过程中,操作机构是典型的四连杆机构3-4,脱扣则是由四连杆机构变为五连杆机构,自由度由 1 个变为了 2 个,提高了分闸速度。为方便分Vol.43 No.06 2023.06 船电技术|应用研究 57 析,将操作机构的三个动作状态简化为机构简图,如图 1、图 2 和图 3。在三个简图中,O 为转轴的旋转中心、A 为上连杆转动轴、B 为上下连杆的铰接点、C 为下连杆与动触头的铰接点、D 为跳扣的旋转中心、F 为跳扣和锁扣接触点、G 为主弹簧悬挂点、H 为杠杆旋转中心、E 为锁扣、I为动触头、J 为静触头、AB 为上连
8、杆、BC 为下连杆、DAF 为跳扣、GB 为主弹簧、GH 为杠杆、OC 为转轴转臂。1.1 合闸过程 操作机构在再扣分闸状态下(如图 1 所示),跳扣的 F 位置被锁扣 E 锁住,跳扣成为了机架。主弹簧一端连接在杠杆上,一端连接在上下连杆的连接轴上。逆时针旋转杠杆,主弹簧对下连杆的分力驱动动触头逆时针回转与静触头接触,实现合闸。图 1 再扣分闸位置机构简图 1.2 分闸过程 操作机构在合闸状态下(如图 2 所示),顺时针旋转杠杆,主弹簧对下连杆的分力驱动动触头顺时针回转与静触头分离,实现分闸。图 2 合闸位置机构简图 1.3 脱扣过程 操作机构在合闸状态下(如图 2 所示),当主回路通过短路大
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