一種新型的塑殼斷路器連接裝置

2014-12-23 12:17:24張州

科技視界 2014年21期

張州

（浙江電器開關有限公司，浙江溫州 325007）

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：

表1

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。

圖1

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：

圖2

圖3

圖2 所示為轉接器初始位置，當轉盤3 旋轉180°后，滑塊1 的位移為：

d=b-a=32-8.5=23.5mm

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：

T 手柄操作扭矩

Ft 扭矩T 的力分量

F1、F2 Ft 的力分力

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。