真空断路器操动机构

真空断路器由于采用了真空灭弧技术，并具有不污染环境、操动机构功率小、使用寿命长和安全可靠以及维护方便等优点 ，使用广泛。

分、合闸弹簧及其放置位置对断路器总体方案设计的影响

真空断路器总体方案的确定，除了要确定真空灭弧室的相互位置外，更主要的是要确定选用几个操动机构，这取决于分、合闸弹簧的参数和放置位置．

分闸弹簧参数的确定

在设计机构时，要根据要求的分闸速度和分闸时间配置分闸弹簧．确定分闸弹簧参数的依据是机构要求的分闸特性曲线，即触头运动速度和位移之间的关系曲线．具体方法是：根据计算的分闸弹簧等效力结果，初选分闸弹簧．然后核算动触头的分闸速度，检查是否符合设计要求，即速度曲线是否满足机构要求的分闸特性曲线，平均分闸速度和分闸时间是否符合给定要求．如发现有较大的差异时，则应作适当的调整．

分闸弹簧宜放置在操动机构运动链的中间行程较大之处．分闸弹簧的放置方位应使弹簧力的作用方向与力作用点的速度方向在分闸的整个过程中都趋于一致．

速度比是机构位置的函数，其影响是不能忽略的．因此，在满足机构所要求的分闸特性的前提下，分闸弹簧的放置位置对分闸弹簧参数的影响是比较大的．

 

合闸弹簧参数的确定

弹簧操动机构的负载特性曲线

所设计的弹簧操动机构的负载特性曲线如下图（等效阻力图）所示．图中曲线1表示分闸弹簧等效力；曲线2表示真空灭弧室自闭力；曲线3表示触头弹簧力．由图可知，等效阻力在触头接触前后有一个较大的跃变．

根据实测，1250A 31.5kA断路器极柱作用于操动机构的力有：

ü        每相真空负压与波纹管拉力之和为21.64kgf,三相共计 64.9kgf,      其值与合闸的阻力相反。

ü        每个分闸弹簧拉力为59.3kgf, 三相共计177.9kgf，为合闸的阻力，在合闸之前的预拉力每相为26.7kgf，三相共计80.1kgf；

ü        触头弹簧为碟簧组合，在从0至10mm之间受压时不呈现阻力，在9至12mm区间接近线性增加，在12-13mm内，阻力呈现极大的反弹力且基本稳定，单个触头弹簧的值为3800N，三相共计11400N，折算为1163kgf, 为合闸时最大的阻力。

在弹簧操动机构中，弹簧的输出力曲线一般如下图（等效阻力走向图）中的曲线3所示．很明显，它的输出力曲线与等效阻力曲线(图3中曲线1)的变化规律不一致，即不匹配．为了能够可靠地合闸，在机构的整个行程内都要完全保证使等效驱动力大于等效阻力．较理想的等效输出力特性曲线如图中曲线2，它较为靠近等效阻力曲线，并能满足要求．如果能找到一条类似曲线2这样的曲线，就可以确定合闸弹簧;

为了确定合闸弹簧参数，首先应确定其输出力特性曲 线

根据负载特性曲线选择合适的输出力曲线

根据断路器对操动机构合闸功能的要求，其输出力特性应符合下列条件：

ü        起始输出力应大于系统的起始阻力(两者指等效到同一构件上的等效力)，否则，运动系统不能起动．

ü        输出功必须大于断路器所需的合闸功，否则，合闸不能到底．

ü        具有合适的输出力特性，以获得较好的合闸速度特性．

 

?

如果以合闸速度vh对运动时间t的关系来表示合闸速度特性，要达到同样的合闸速度，有3种不同的途径，如下图（不同的合闸速度特性曲线图）所示．图中3条曲线与横坐标轴间所包的面积相等(表示其触头开距相同)．曲线1表示等加速运动．它达到vh的时间是t1；曲线2的起始加速度大，而后逐渐下降，以致达到速度vh时加速度已降得很小．这说明合闸力开始最大，而后减小，其时间t2比时间t1少．说明后种特性在合闸时间方面有优越性，但在触头接触时所能提供合闸力小，容易受到掣动．曲线3则不一样，它的初始加速度不大，但不断增大，到接近触头闭合时有所减小，这种特性兼有前两种特性的优点，其运动时间t3比t1要小，而闭合时的合闸力比曲线2大．因此根据曲线3可以提出对输出力的要求：即起动输出力不大，起动后输出力不断增加，以至运动后期达到一定速度之后，合闸力再缓慢减小．

  根据以上分析，可确定满足合闸速度要求的输出力特性曲线如下图（等效输出力、阻力曲线）所示．