1、框架式断路器操作机构剖析倪文元操作机构是框架式断路器的关键部件，断路器的储能、闭合、断开由操作机构承担；操作机构应具备自由脱扣功能，以保证操作者的人生安全；断路器配置的辅助开关与相关脱扣器串接，以保证脱扣器正常动作。辅助开关的动作由操作机构操纵，它的通断与断路器同步对外可提供断路器的通断状态电气信号。操作机构由储能合闸机构和自由脱扣分闸机构组成，操作机构按合闸储能和分闸储能可以分成两类，两类操作机构结构不同各具特点：前者结构复杂零部件多，两套机构各自相对独立，能分别完成储能合闸和脱扣分闸功能；后者具有结构简单零部件少，两套机构融为一体相互借用，装配维修方便，能降低生产成本。两种操作机构孰优孰劣
2、难下定论，前者由于闭合后已储能，所以当断路器断开后，能立即闭合。但是，实际使用中框架断路器遇故障断开后，应查明原因排除故障后，才能合闸。因此，其积极意义并不显现。而后者的经济性比较突出，虽然，分闸后才能储能，但数秒的储能时间不会影响框架断路器的正常工作，利用其良好的经济性可以设计出价廉物美的框架式断路器，这样的产品更符合中国的国情。当然，在设计框架式断路器时应作市场调研，根据市场需求、产品定位等具体情况，选择符合要求的操作机构类型进行设计。目前，国内框架式断路器的主流产品 DW45 年销量已达二十余万台，产品质量稳步提高，完全可与施耐德的 M 型断路器相媲美。 DW45 及其延伸产品W2、W3
3、 的操作机构属于合闸储能类型，以下对 DW450 操作机构(其结构、原理、功能完全一致)与业内同仁进行共同剖析，深入了解掌握它的结构、原理和功能，为改进以致设计操作机构打下基础。1 储能合闸机构剖析1.1 储能见图 1 所示，由手柄操作或电动操作机构驱动储能轴 2 带动凸轮 1 逆时针转动，凸轮 1 的外轮廓推动储能滚子 5 使储能杠杆 3 以 O3 为支点逆时针转动，在储能杠杆 3 的推动下，不断压缩储能弹簧 13，如图 2 所示，当安装在凸轮 1上释能滚子 4 压住储能扣片 6 的下端，储能扣片 6 以 O2 为支点顺时针转动，它的另一端扣在储能半轴 8 缺口处，凸轮 1 被锁扣，储能结束
4、。此时，手柄操作或电动操作机构都不能驱动储能轴 2 转动，被压缩的储能弹簧 13 的能量被储存在储能杠杆 3 上待命。1.2 合闸见图 2 所示，合闸装置包括按钮 7、释能脱扣器 9 和杠杆 12.。当操作机构符合合闸条件（后面详述）时，杠杆 12.的凸台位于储能半轴 8 的脱扣指上方，手动按动按钮 7 绕 O1 顺时针转动，推动杠杆 12 绕支点 O4 逆时针转动，下压脱扣指使储能半轴 8 绕自身圆心顺时针转一角度，储能扣片 6 解扣绕 O2 顺时针转动解扣，凸轮 1 同时解扣绕储能轴 2 圆心逆时针转动，储能杠杆 3 在被压缩的储能弹簧 13 的作用力下绕 O3 顺时针转动，见图 3 所示
5、，储能杠杆 3 上的击打轴将储能弹簧 13 的能量瞬间释放在连杆 27 的受击滚子上，由于杠杆 22 与安装在分闸扣片 18 上的轴承 19、分闸扣片 18 与分闸半轴 23 此前已在再扣位置，所以 Oa 点可视为固定点，受击连杆 27 绕 Oa 点顺时针转动，推动连杆 26带动悬臂 24 顺时针转动，断路器闭合。用释能脱扣器 9 驱动动力杆 10 推动杠杆 12 重复上述动作，实现电动合闸。1.3 合闸条件只有杠杆 12.的凸台位于储能半轴 8 的脱扣指上方时，操作机构才符合合闸条件，DW45 操作机构是通过控制杠杆 12.实现的。1.3.1 储能如图 3 所示，操作机构已储能，储、释能指示
6、 31 下面的凸台落入凸轮 32的缺口中，档杆 33 顺时针转过让开，杠杆 12 在拉簧 30 作用下右移，杠杆 12.的凸台位于储能半轴 8 的脱扣指上方，可合闸。如图 4 所示，操作机构已释能，储、释能指示 31 下面的凸台被凸轮 32 外轮廓抬起，档杆 33 逆时针转过，杠杆12 被挡住不能合闸。1.3.2 分闸如图 5 所示，操作机构已合闸，与主轴一体的悬臂 34 后部压住分、合闸指示件 35，迫使档杆 36 逆时针转动，杠杆 12 被挡住不能合闸。如图 6 所示，操作机构已分闸，与主轴一体的悬臂 34 后部脱离分、合闸指示件 35，档杆 36顺时针转过让开，杠杆 12 在拉簧 30
7、作用下右移，杠杆 12.的凸台位于储能半轴8 的脱扣指上方，可合闸。2 自由脱扣分闸机构剖析2.1 自由脱扣机构操作机构与触头系统的连接是通过自由脱扣机构实现的。自由脱扣机构有两种工作状态：（1）再扣状态：操作机构与触头系统相连，可对断路器进行闭合操作，此时自由脱扣机构为四连杆；（2）脱扣状态：操作机构与触头系统解扣，断路器分闸，自由脱扣机构消除一支点四连杆变为五连杆，脱扣瞬间触头系统的位置与操作机构无关，以保证操作者安全。见图 78 所示，自由脱扣机构由分闸半轴 23、分闸扣片 18、杠杆 22、连杆 26、连杆 27、悬臂 24 组成。见图 7 所示，自由脱扣机构为再扣状态，断路器闭合，此
8、时自由脱扣机构为四连杆：连杆 1OaOb 连线即连杆 27、连杆2ObOc 连线即连杆 26、连杆 3OcOd 连线即悬臂 24、连杆 4ad 为支座 OdOa 连线。这时连杆 27 和连杆 26 交点 Ob 点过死点并被销 29 扣住成一顶杆，触头系统的反力通过悬臂 24 及顶杆传递至 Oa 点，使杠杆 22 绕 Oe 点逆时针转动，但在杠杆 22 的缺口处被轴承 19 档住，此处的力使分闸扣片 18 绕自身轴逆时针转动，但被分闸半轴 23 扣住，操作机构保持合闸状态。2.2 分闸见图 78 所示，分闸装置包括按钮 16、导杆 15、分闸半轴 23、分励脱扣器 14。手动按动按钮 16 绕
9、O1 顺时针转动，推动导杆 15 向右移动，使导杆 15右端推动分闸半轴 23 下部脱口指，使其绕自身圆心逆时针转动，分闸扣片 18解扣并绕自身轴逆时针转动，杠杆 22 随即解扣并绕 Oe 点逆时针转动，Ob 点反向过死点，四连杆解体变为五连杆：连杆 1OaOb 连线即连杆 27、连杆2ObOc 连线即连杆 26、连杆 3OcOd 连线即悬臂 24、连杆 4ae 为 OaOe 连线、连杆 5 为支座 OeOd 连线。在触头反力和复位弹簧 25 的双重作用下，断路器分闸。用分励脱扣器 14（或图中未示出的欠压脱扣器、磁通变换器）的动力杆 22推动分闸半轴 23 的水平面脱口指，重复上述动作，实现
10、电动分闸。3 操作机构工作状态分析通过上述对操作机构的剖析，我们可以清楚的看到：储能合闸机构有释能、储能两种工作状态；自由脱扣分闸机构有分闸、合闸两种工作状态。那么操作机构有几种工作状态？其实操作机构的工作状态就是上述两种机构工作状态的组合，下面按操作机构工作过程顺序予以介绍。3.1 释能分闸状态此状态为操作机构的初始自然状态，分别按动合闸、分闸按钮操作机构无反应。3.2 储能分闸状态按 1.1 项进行储能操作，完成后操作机构呈再扣状态。操作机构的再扣过程见图 9 所示：由手柄操作或电动操作机构驱动储能轴 2 带动凸轮 1 逆时针转动，凸轮 1 的外轮廓推动储能滚子 5 使储能杠杆 3 以 O3 为支点逆时针转动，在弹簧 28 的拉动下，杠杆 22 绕储能轴 2 顺时针转动至缺口对应轴承 19 时，分闸扣片 18 在拉簧 17 的作用下绕 O5 点顺时针转动，至轴承 19 落入分闸扣片 18 缺口后，分闸半轴 23 在弹簧 37 作用下转过一角度，操作机构呈再扣状态如图 7所示。3.3 释能合闸状态按 1.2 项进行合闸操作，储能合闸机构释能完成后，操作机构保持闭合状态。3.4 储能合闸状态由于操作机构在闭合状态，因此，储能合闸机构可以继续储能，而操作机构无再扣过程。当框架式断路器安装在正常工作的电路中时，断路器可以自动储能。
