一種新型的塑殼斷路器連接裝置

張州

【摘 要】本文介紹了幾種目前主流的塑殼斷路器接線方式，并對這些接線方式進行了簡要的分析。對比這幾種接線方式文中提出了一種新型的連接裝置——母線式轉接器，其采用的是凸輪滑塊機構[1]，可實現一次操作就完成進線端接線和斷路器的安裝固定。本文著重分析了該結構的設計要點，并在此提出部分改進方案。

【關鍵詞】塑殼斷路器；接線方式；母線式轉接器；凸輪滑塊機構

0 引言

自1929年美國西屋公司研制出與現代塑殼斷路器結構幾乎相同的塑料外殼和去游離滅弧室的斷路器以來，塑殼斷路器的發展取得了長足的進步。但隨著國民經濟的發展，國家電網改造工程的深入，低壓塑殼斷路器的使用場所越來越廣。而由于成套柜體的空間限制，如何優化斷路器的安裝及布線方式，提高柜體空間的利用率，成為目前亟待解決的問題。

1 目前主流的幾種接線安裝方式

現今低壓塑殼斷路器的主要接線安裝方式有：板前接線、板后接線、插入式接線、抽屜式以及老式轉接器。用戶可根據使用安裝的環境對這幾種接線方式進行選擇，下表1對這幾種接線方式的優缺點進行了簡要分析對比：

2 新型的母線式轉接器

新型的母線式轉接器結合老式轉接器的優點，并在結構上對其進行了改進，從而實現可從柜體正面進行安裝，一次操作就可實現進線端接線與斷路器的安裝固定，其外形圖如下圖1。用戶在安裝斷路器時，可通過手柄逆時針旋轉使滑塊6移動，由于A、B、C三相母線1固定于柜體上，則與轉接器固接在一起的塑殼斷路器2會與沿滑塊6運動相反的方向向上移動。由于彈簧片尺寸比母線1小，在母線1進入彈簧片5后，彈簧片5會發生變形，變形產生的壓力使母線1與聯接板4被壓緊，這就實現了進線端電路的連接與斷路器的安裝固定。而老式母線式轉接器各相都有一個棘爪與螺釘，通過螺釘將棘爪緊緊壓住母線與聯接板，存在著表1所示的缺點。

3 關鍵件的設計

3.1 凸輪滑塊結構

新型的母線式轉接器利用了凸輪滑塊的原理，手柄轉動轉盤3，轉盤3上鉚接的軸在導板2中移動，由于導板2軌道的限制，帶動與導板2連接的滑塊作上下移動，其結構如圖2所示：

由此可知滑塊1的位移只與尺寸a、b有關，可通過對該尺寸的檢驗獲得目標位移，從而使母線進入到理想位置，使之與圖1中聯接板4有更大的接觸面積。

由圖3可知，F1為是轉盤克服滑塊壓力的反作用力，θ角越小則所需的手柄操作力也越小，不計摩擦力因素，有：

在圖2位置轉動轉盤時，滑塊帶動母線移動，而母線與彈簧片存在一定的間隙，故受力較小；轉盤繼續旋轉，當母線與彈簧片接觸，此時彈簧片開始發生形變，形變產生的阻力在母線端部完全進入彈簧片時最大，而此時θ角如圖3所示較小，故只需一定的操作扭矩就可克服阻力。在母線排進入彈簧片后，彈簧片對母線排只產生摩擦力作用，此時用較小的扭矩即可使母線排進入理想的位置。在轉盤轉過180°后，整個凸輪滑塊機構過死點，轉接器及斷路器將被鎖定在特定位置，可避免震動等原因導致轉接器從母線排上脫落的可能。

3.2 彈簧片的優化設計

彈簧片在轉接器中利用其本身的形變，可將母線排和聯接板壓緊，故彈簧片的彈性非常重要。彈簧片的材質選用65Mn，沖制成型后進行淬火處理。彈簧片外形如圖4，母線排推力Fm對彈簧片存在F1分量，F1將促使彈簧片缺口處以下底面為支點扭轉變形，∠a越大彈簧片越易變形。在設計該彈簧片時，根據對其受力情況可利用UG的有限元分析功能對強度進行了分析，如圖5所示。圓角R的取值影響著彈簧片的強度，若取值過小則增大了彈簧片在該處折斷的風險；而取值過大則影響聯接板在此處的安裝，將減小母線排與聯接板的接觸面積。

3.3 聯接板的設計

以400A斷路器相應的轉接器為例，將聯接板設計成圖6樣式，這里主要考慮到降低母線與聯結板聯接處的溫升，過高的溫升由聯結板直接傳導至斷路器，使斷路器內部溫度升高，造成熱磁脫扣器的誤動作。該聯接處的溫升主要受接觸電阻、渦流效應[3]的影響：

（1）圖6的聯結板結構使兩組彈簧片并聯與母線接觸，減小接觸電阻，加大了聯結板與母線排的接觸面積。

（2）流經母線的電流產生的磁場對聯結板有渦流效應，這將加大溫升。由公式3[4]知，上述結構減小了外廓d，這大大降低渦流熱效應。

4 結束語

母線式轉接器一次操作就可實現進線端接線與斷路器的固定安裝，這將優化成套柜體內電器元件的布局，減少繁復的接線。鑒于多種規格形式的母線聯結板存在，更換彈簧片即可實現在不同厚度的標準母線板上的使用。

【參考文獻】

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].7版.高等教育出版社，2006.

[2]GB 14048.2-2008低壓開關設備和控制設備第2部分：斷路器[S].2008.

[3]高保華.大電流電氣設備的渦流發熱及其防止措施[J].電工與技術，2005（8）：72-73.

[4]http：//en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current[OL].

[責任編輯：湯靜]

【摘 要】本文介紹了幾種目前主流的塑殼斷路器接線方式，并對這些接線方式進行了簡要的分析。對比這幾種接線方式文中提出了一種新型的連接裝置——母線式轉接器，其采用的是凸輪滑塊機構[1]，可實現一次操作就完成進線端接線和斷路器的安裝固定。本文著重分析了該結構的設計要點，并在此提出部分改進方案。

【關鍵詞】塑殼斷路器；接線方式；母線式轉接器；凸輪滑塊機構

0 引言

自1929年美國西屋公司研制出與現代塑殼斷路器結構幾乎相同的塑料外殼和去游離滅弧室的斷路器以來，塑殼斷路器的發展取得了長足的進步。但隨著國民經濟的發展，國家電網改造工程的深入，低壓塑殼斷路器的使用場所越來越廣。而由于成套柜體的空間限制，如何優化斷路器的安裝及布線方式，提高柜體空間的利用率，成為目前亟待解決的問題。

1 目前主流的幾種接線安裝方式

現今低壓塑殼斷路器的主要接線安裝方式有：板前接線、板后接線、插入式接線、抽屜式以及老式轉接器。用戶可根據使用安裝的環境對這幾種接線方式進行選擇，下表1對這幾種接線方式的優缺點進行了簡要分析對比：

2 新型的母線式轉接器

新型的母線式轉接器結合老式轉接器的優點，并在結構上對其進行了改進，從而實現可從柜體正面進行安裝，一次操作就可實現進線端接線與斷路器的安裝固定，其外形圖如下圖1。用戶在安裝斷路器時，可通過手柄逆時針旋轉使滑塊6移動，由于A、B、C三相母線1固定于柜體上，則與轉接器固接在一起的塑殼斷路器2會與沿滑塊6運動相反的方向向上移動。由于彈簧片尺寸比母線1小，在母線1進入彈簧片5后，彈簧片5會發生變形，變形產生的壓力使母線1與聯接板4被壓緊，這就實現了進線端電路的連接與斷路器的安裝固定。而老式母線式轉接器各相都有一個棘爪與螺釘，通過螺釘將棘爪緊緊壓住母線與聯接板，存在著表1所示的缺點。

3 關鍵件的設計

3.1 凸輪滑塊結構

新型的母線式轉接器利用了凸輪滑塊的原理，手柄轉動轉盤3，轉盤3上鉚接的軸在導板2中移動，由于導板2軌道的限制，帶動與導板2連接的滑塊作上下移動，其結構如圖2所示：

由此可知滑塊1的位移只與尺寸a、b有關，可通過對該尺寸的檢驗獲得目標位移，從而使母線進入到理想位置，使之與圖1中聯接板4有更大的接觸面積。

由圖3可知，F1為是轉盤克服滑塊壓力的反作用力，θ角越小則所需的手柄操作力也越小，不計摩擦力因素，有：

在圖2位置轉動轉盤時，滑塊帶動母線移動，而母線與彈簧片存在一定的間隙，故受力較小；轉盤繼續旋轉，當母線與彈簧片接觸，此時彈簧片開始發生形變，形變產生的阻力在母線端部完全進入彈簧片時最大，而此時θ角如圖3所示較小，故只需一定的操作扭矩就可克服阻力。在母線排進入彈簧片后，彈簧片對母線排只產生摩擦力作用，此時用較小的扭矩即可使母線排進入理想的位置。在轉盤轉過180°后，整個凸輪滑塊機構過死點，轉接器及斷路器將被鎖定在特定位置，可避免震動等原因導致轉接器從母線排上脫落的可能。

3.2 彈簧片的優化設計

彈簧片在轉接器中利用其本身的形變，可將母線排和聯接板壓緊，故彈簧片的彈性非常重要。彈簧片的材質選用65Mn，沖制成型后進行淬火處理。彈簧片外形如圖4，母線排推力Fm對彈簧片存在F1分量，F1將促使彈簧片缺口處以下底面為支點扭轉變形，∠a越大彈簧片越易變形。在設計該彈簧片時，根據對其受力情況可利用UG的有限元分析功能對強度進行了分析，如圖5所示。圓角R的取值影響著彈簧片的強度，若取值過小則增大了彈簧片在該處折斷的風險；而取值過大則影響聯接板在此處的安裝，將減小母線排與聯接板的接觸面積。

3.3 聯接板的設計

以400A斷路器相應的轉接器為例，將聯接板設計成圖6樣式，這里主要考慮到降低母線與聯結板聯接處的溫升，過高的溫升由聯結板直接傳導至斷路器，使斷路器內部溫度升高，造成熱磁脫扣器的誤動作。該聯接處的溫升主要受接觸電阻、渦流效應[3]的影響：

（1）圖6的聯結板結構使兩組彈簧片并聯與母線接觸，減小接觸電阻，加大了聯結板與母線排的接觸面積。

（2）流經母線的電流產生的磁場對聯結板有渦流效應，這將加大溫升。由公式3[4]知，上述結構減小了外廓d，這大大降低渦流熱效應。

4 結束語

母線式轉接器一次操作就可實現進線端接線與斷路器的固定安裝，這將優化成套柜體內電器元件的布局，減少繁復的接線。鑒于多種規格形式的母線聯結板存在，更換彈簧片即可實現在不同厚度的標準母線板上的使用。

【參考文獻】

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].7版.高等教育出版社，2006.

[2]GB 14048.2-2008低壓開關設備和控制設備第2部分：斷路器[S].2008.

[3]高保華.大電流電氣設備的渦流發熱及其防止措施[J].電工與技術，2005（8）：72-73.

[4]http：//en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current[OL].

[責任編輯：湯靜]

【摘 要】本文介紹了幾種目前主流的塑殼斷路器接線方式，并對這些接線方式進行了簡要的分析。對比這幾種接線方式文中提出了一種新型的連接裝置——母線式轉接器，其采用的是凸輪滑塊機構[1]，可實現一次操作就完成進線端接線和斷路器的安裝固定。本文著重分析了該結構的設計要點，并在此提出部分改進方案。

【關鍵詞】塑殼斷路器；接線方式；母線式轉接器；凸輪滑塊機構

0 引言

自1929年美國西屋公司研制出與現代塑殼斷路器結構幾乎相同的塑料外殼和去游離滅弧室的斷路器以來，塑殼斷路器的發展取得了長足的進步。但隨著國民經濟的發展，國家電網改造工程的深入，低壓塑殼斷路器的使用場所越來越廣。而由于成套柜體的空間限制，如何優化斷路器的安裝及布線方式，提高柜體空間的利用率，成為目前亟待解決的問題。

1 目前主流的幾種接線安裝方式

現今低壓塑殼斷路器的主要接線安裝方式有：板前接線、板后接線、插入式接線、抽屜式以及老式轉接器。用戶可根據使用安裝的環境對這幾種接線方式進行選擇，下表1對這幾種接線方式的優缺點進行了簡要分析對比：

2 新型的母線式轉接器

新型的母線式轉接器結合老式轉接器的優點，并在結構上對其進行了改進，從而實現可從柜體正面進行安裝，一次操作就可實現進線端接線與斷路器的安裝固定，其外形圖如下圖1。用戶在安裝斷路器時，可通過手柄逆時針旋轉使滑塊6移動，由于A、B、C三相母線1固定于柜體上，則與轉接器固接在一起的塑殼斷路器2會與沿滑塊6運動相反的方向向上移動。由于彈簧片尺寸比母線1小，在母線1進入彈簧片5后，彈簧片5會發生變形，變形產生的壓力使母線1與聯接板4被壓緊，這就實現了進線端電路的連接與斷路器的安裝固定。而老式母線式轉接器各相都有一個棘爪與螺釘，通過螺釘將棘爪緊緊壓住母線與聯接板，存在著表1所示的缺點。

3 關鍵件的設計

3.1 凸輪滑塊結構

新型的母線式轉接器利用了凸輪滑塊的原理，手柄轉動轉盤3，轉盤3上鉚接的軸在導板2中移動，由于導板2軌道的限制，帶動與導板2連接的滑塊作上下移動，其結構如圖2所示：

由此可知滑塊1的位移只與尺寸a、b有關，可通過對該尺寸的檢驗獲得目標位移，從而使母線進入到理想位置，使之與圖1中聯接板4有更大的接觸面積。

由圖3可知，F1為是轉盤克服滑塊壓力的反作用力，θ角越小則所需的手柄操作力也越小，不計摩擦力因素，有：

在圖2位置轉動轉盤時，滑塊帶動母線移動，而母線與彈簧片存在一定的間隙，故受力較小；轉盤繼續旋轉，當母線與彈簧片接觸，此時彈簧片開始發生形變，形變產生的阻力在母線端部完全進入彈簧片時最大，而此時θ角如圖3所示較小，故只需一定的操作扭矩就可克服阻力。在母線排進入彈簧片后，彈簧片對母線排只產生摩擦力作用，此時用較小的扭矩即可使母線排進入理想的位置。在轉盤轉過180°后，整個凸輪滑塊機構過死點，轉接器及斷路器將被鎖定在特定位置，可避免震動等原因導致轉接器從母線排上脫落的可能。

3.2 彈簧片的優化設計

彈簧片在轉接器中利用其本身的形變，可將母線排和聯接板壓緊，故彈簧片的彈性非常重要。彈簧片的材質選用65Mn，沖制成型后進行淬火處理。彈簧片外形如圖4，母線排推力Fm對彈簧片存在F1分量，F1將促使彈簧片缺口處以下底面為支點扭轉變形，∠a越大彈簧片越易變形。在設計該彈簧片時，根據對其受力情況可利用UG的有限元分析功能對強度進行了分析，如圖5所示。圓角R的取值影響著彈簧片的強度，若取值過小則增大了彈簧片在該處折斷的風險；而取值過大則影響聯接板在此處的安裝，將減小母線排與聯接板的接觸面積。

3.3 聯接板的設計

以400A斷路器相應的轉接器為例，將聯接板設計成圖6樣式，這里主要考慮到降低母線與聯結板聯接處的溫升，過高的溫升由聯結板直接傳導至斷路器，使斷路器內部溫度升高，造成熱磁脫扣器的誤動作。該聯接處的溫升主要受接觸電阻、渦流效應[3]的影響：

（1）圖6的聯結板結構使兩組彈簧片并聯與母線接觸，減小接觸電阻，加大了聯結板與母線排的接觸面積。

（2）流經母線的電流產生的磁場對聯結板有渦流效應，這將加大溫升。由公式3[4]知，上述結構減小了外廓d，這大大降低渦流熱效應。

4 結束語

母線式轉接器一次操作就可實現進線端接線與斷路器的固定安裝，這將優化成套柜體內電器元件的布局，減少繁復的接線。鑒于多種規格形式的母線聯結板存在，更換彈簧片即可實現在不同厚度的標準母線板上的使用。

【參考文獻】

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].7版.高等教育出版社，2006.

[2]GB 14048.2-2008低壓開關設備和控制設備第2部分：斷路器[S].2008.

[3]高保華.大電流電氣設備的渦流發熱及其防止措施[J].電工與技術，2005（8）：72-73.

[4]http：//en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current[OL].

[責任編輯：湯靜]