一种新型的塑壳断路器连接装置

张 州

（浙江电器开关有限公司，浙江 温州 325007）

0 引言

自1929年美国西屋公司研制出与现代塑壳断路器结构几乎相同的塑料外壳和去游离灭弧室的断路器以来，塑壳断路器的发展取得了长足的进步。但随着国民经济的发展，国家电网改造工程的深入，低压塑壳断路器的使用场所越来越广。而由于成套柜体的空间限制，如何优化断路器的安装及布线方式，提高柜体空间的利用率，成为目前亟待解决的问题。

1 目前主流的几种接线安装方式

现今低压塑壳断路器的主要接线安装方式有：板前接线、板后接线、插入式接线、抽屉式以及老式转接器。用户可根据使用安装的环境对这几种接线方式进行选择，下表1 对这几种接线方式的优缺点进行了简要分析对比：

表1

2 新型的母线式转接器

新型的母线式转接器结合老式转接器的优点，并在结构上对其进行了改进，从而实现可从柜体正面进行安装，一次操作就可实现进线端接线与断路器的安装固定，其外形图如下图1。用户在安装断路器时，可通过手柄逆时针旋转使滑块6 移动，由于A、B、C 三相母线1 固定于柜体上，则与转接器固接在一起的塑壳断路器2 会与沿滑块6 运动相反的方向向上移动。由于弹簧片尺寸比母线1 小，在母线1 进入弹簧片5 后，弹簧片5 会发生变形，变形产生的压力使母线1 与联接板4 被压紧，这就实现了进线端电路的连接与断路器的安装固定。而老式母线式转接器各相都有一个棘爪与螺钉，通过螺钉将棘爪紧紧压住母线与联接板，存在着表1 所示的缺点。

图1

3 关键件的设计

3.1 凸轮滑块结构

新型的母线式转接器利用了凸轮滑块的原理，手柄转动转盘3，转盘3 上铆接的轴在导板2 中移动，由于导板2 轨道的限制，带动与导板2 连接的滑块作上下移动，其结构如图2 所示：

图2

图3

图2 所示为转接器初始位置，当转盘3 旋转180°后，滑块1 的位移为：

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

由此可知滑块1 的位移只与尺寸a、b 有关，可通过对该尺寸的检验获得目标位移，从而使母线进入到理想位置，使之与图1 中联接板4 有更大的接触面积。

由图3 可知，F1 为是转盘克服滑块压力的反作用力，θ 角越小则所需的手柄操作力也越小，不计摩擦力因素，有：

T 手柄操作扭矩

Ft 扭矩T 的力分量

F1、F2 Ft 的力分力

在图2 位置转动转盘时，滑块带动母线移动，而母线与弹簧片存在一定的间隙，故受力较小；转盘继续旋转，当母线与弹簧片接触，此时弹簧片开始发生形变，形变产生的阻力在母线端部完全进入弹簧片时最大，而此时θ 角如图3 所示较小，故只需一定的操作扭矩就可克服阻力。在母线排进入弹簧片后，弹簧片对母线排只产生摩擦力作用，此时用较小的扭矩即可使母线排进入理想的位置。在转盘转过180°后，整个凸轮滑块机构过死点，转接器及断路器将被锁定在特定位置，可避免震动等原因导致转接器从母线排上脱落的可能。

3.2 弹簧片的优化设计

弹簧片在转接器中利用其本身的形变，可将母线排和联接板压紧，故弹簧片的弹性非常重要。弹簧片的材质选用65Mn，冲制成型后进行淬火处理。弹簧片外形如图4，母线排推力Fm 对弹簧片存在F1分量，F1 将促使弹簧片缺口处以下底面为支点扭转变形，∠a 越大弹簧片越易变形。在设计该弹簧片时，根据对其受力情况可利用UG 的有限元分析功能对强度进行了分析，如图5 所示。圆角R 的取值影响着弹簧片的强度，若取值过小则增大了弹簧片在该处折断的风险；而取值过大则影响联接板在此处的安装，将减小母线排与联接板的接触面积。

图4

图5

3.3 联接板的设计

以400A 断路器相应的转接器为例，将联接板设计成图6 样式，这里主要考虑到降低母线与联结板联接处的温升，过高的温升由联结板直接传导至断路器，使断路器内部温度升高，造成热磁脱扣器的误动作。该联接处的温升主要受接触电阻、涡流效应[3]的影响：

图6

（1）图6 的联结板结构使两组弹簧片并联与母线接触，减小接触电阻，加大了联结板与母线排的接触面积。

（2）流经母线的电流产生的磁场对联结板有涡流效应，这将加大温升。由公式3[4]知，上述结构减小了外廓d，这大大降低涡流热效应。

P——涡流损耗

Bp——磁感应强度

d——导体直径或板厚而实验结果也表明，带转接器的断路器温升试验基本与普通板前联接温升一致，为65K。

4 结束语

母线式转接器一次操作就可实现进线端接线与断路器的固定安装，这将优化成套柜体内电器元件的布局，减少繁复的接线。鉴于多种规格形式的母线联结板存在，更换弹簧片即可实现在不同厚度的标准母线板上的使用。

［1］孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].7 版.高等教育出版社，2006.

［2］GB 14048.2-2008 低压开关设备和控制设备第2 部分：断路器[S].2008.

［3］高保华.大电流电气设备的涡流发热及其防止措施[J].电工与技术，2005(8)：72-73.

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