影响断路器机构运动速度的主要因素有哪些？

2023-06-15 百科知识版权反馈

【摘要】：通过对连杆机构模型的分析，可知影响断路器机构运动速度的因素有三方面：1）分断弹簧的刚度系数，它对于分断速度的影响最明显。图2-34 不同刚度系数下的分断过程角速度曲线改变连杆机构的长度以及他们的相互位置关系可以改变运动速度，本次优化机构的主要工作就是从这方面入手。表2-10为杆件质量对角速度影响的设计研究结果。

通过对连杆机构模型的分析，可知影响断路器机构运动速度的因素有三方面：

1）分断弹簧的刚度系数，它对于分断速度的影响最明显。

2）以O₁为参考点，轴A、B、C、O₂的位置对分断速度的影响。

3）在轴的位置确定后，杆件质量发生变化时对分断速度的影响。

增大分断弹簧刚度系数可以提高断路器的分断速度。分断弹簧在50N/mm、55N/mm和60N/mm的刚度系数下，动触头达到最大打开角度所用时间分别为6.62ms、6.38ms和6.18ms，分断时间逐渐减小，分断过程中角速度测量曲线如图2-34所示。但是随着弹簧刚度系数的增大，手动合闸需要的合闸力也会随之增大，仿真结果表明，在上述三个刚度系数下所需的手动合闸力分别为76N、84N和92N。可见，通过提高刚度系数来提高分断速度是以手动合闸力的增大为代价的，所以单纯提高刚度系数是不可取的，要兼顾对手动合闸力的影响。

图2-34 不同刚度系数下的分断过程角速度曲线

改变连杆机构的长度以及他们的相互位置关系可以改变运动速度，本次优化机构的主要工作就是从这方面入手。以图2-33中轴A、B、C、O₂的x、y坐标为单独的设计变量，首先进行设计研究（Design Study）。

结合实际，对每个设计变量设定好变化范围，通过设计研究来观察其对角速度的影响情况，结果见表2-9。

表2-9 轴的位置设计研究结果

从表中可以看出，变量DV_3、DV_4和DV_8的敏感度相对较大，即轴B的x坐标和轴B、轴O₂的y坐标对分断过程的平均角速度影响较大。可以进一步对这几个变量进行调整，进行优化分析（Optimization）以获得进一步的优化设计结果。

对此旋转式双断点断路器进行优化时，目标函数取动触头的平均角速度最大化；设计变量为在以上设计研究中敏感度较大的变量DV_3、DV_4、DV_8；约束关系为变量在规定的范围内变化。通过ADAMS软件的优化分析，在考虑三个变量同时变化的情况下，经过优化设计的迭代运算，找到每个变量的最优点，使动触头的平均运动角速度从5678.33deg/s提高到6162.84deg/s，提高幅度为8.55%，触头达到最大打开角度所用时间由6.38ms缩短到5.78ms，减小了0.6ms。优化前后的角速度曲线对比如图2-35所示。

在不同型号的低压断路器中，虽然操作机构的原理是相同的，但杆件形状有很大的不同，所采用的材料也可能不同，所以杆件的质量也是不同的。因此，以图2-33中的杆件f（动触头）、g（下连杆）、h（上连杆）和k（跳扣）的质量为设计变量，进行如上述所介绍的设计研究。各杆件的质量根据杆件本身质量的大小在不同的范围内变化，研究它们对分断过程角速度的影响。表2-10为杆件质量对角速度影响的设计研究结果。

图2-35 优化前后分断过程的角速度曲线

表2-10 杆件质量设计研究结果

从表2-10中可以看出：

1）下连杆的质量对分断过程角速度的影响最弱。

2）跳扣的质量对分断过程角速度的影响较弱。

3）上连杆和动触头的质量对分断过程角速度的影响最大，应注意采取适当措施，减轻其质量。

影响断路器机构运动速度的主要因素有哪些？

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