弹簧贮能式操动机构品种较多，在工厂企业10kV及以下的断路器常采用CT7型。跳闸完成后，SA自动复位，其1、2触点断开，切断跳闸回路。值班人员得知事故信号后，可将控制开关SA向跳闸方向扳转，使SA的触点与QF的辅助触点恢复对应关系，解除事故信号。图2-96弹簧操动的断路器控制、信号线路......
2023-06-20
弹簧操动机构概述及工作原理
【摘要】：弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件的机械式操动机构。弹簧操动机构的组成原理框图如图8-49所示。弹簧操动机构的一般工作原理如下：电动机通过减速装置和储能机构的动作，使合闸弹簧储存机械能，储存完毕后通过合闸闭锁装置使弹簧保持在储能状态，然后切断电动机电源。日本三菱公司的弹簧操动机构采用高性能扭簧。扭簧操动机构所有的旋转部位都使用轴承，机构的可靠性极高。图8-51给出了采用扭簧的弹簧操动机构示意图。
弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件的机械式操动机构。弹簧借助电动机通过减速装置来工作，并经过锁扣系统保持在储能状态。开断时，锁扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量，经过机械传递单元驱使触头运动。
作为储能元件的弹簧有压缩弹簧、盘簧、卷簧和扭簧等。
弹簧操动机构的组成原理框图如图8-49所示。弹簧操动机构的一般工作原理如下：电动机通过减速装置和储能机构的动作，使合闸弹簧储存机械能，储存完毕后通过合闸闭锁装置使弹簧保持在储能状态，然后切断电动机电源。当接收到合闸信号时，将解脱合闸闭锁装置以释放合闸弹簧储存的能量。这部分能量中一部分通过传动机构使断路器的动触头动作，进行合闸操作；另一部分则通过传动机构使分闸弹簧储能，为合闸状态作准备。另一方面，当合闸弹簧释放能量，触头合闸动作完成后，电动机立即接通电源动作，通过储能机构使合闸弹簧重新储能，以便为下一次合闸动作作准备。当接收到分闸信号时，将解脱自由脱扣装置以释放分闸弹簧储存的能量，并使触头进行分闸动作。
如图8-49所示，除了电气控制部分，这种操作机构是由储能机构、传动部分和控制部分（脱扣机构和缓冲器）三部分组成的。
图8-50所示为自能式（压气+热膨胀）断路器中所采用的弹簧操动机构示意图。图8-50a所示为分闸位置，分合闸弹簧均未储能，储能时首先由储能电动机驱动棘爪轴，使两棘爪交替运动，推动棘轮顺时针转动，随着棘轮转动合闸弹簧被压缩。当棘轮转动180°后，合闸弹簧被压缩至最大压缩量，A销被分闸保持挚子锁定，从而完成了合闸储能，到达图8-50b所示位置。合闸操作时，合闸电磁铁的铁心撞击合闸触发器，使分闸保持挚子与A销脱扣，棘轮在合闸弹簧的作用下，通过主轴带动棘轮顺时针转动，凸轮通过滚轮使拐臂逆时针转动，通过传动系统带动触头合闸，同时压缩分闸弹簧。当合闸到位时，分闸储能也同时完成，如图8-50c所示，拐臂上的B销被合闸保持挚子锁定，从而完成合闸操作。一般情况下，合闸操作完成后，储能电动机会立即起动，再次进行合闸储能，为下一次合闸或重合闸作准备，再次储能后的位置如图8-50d所示。
图8-49 弹簧操动机构组成原理框图
图8-50 弹簧操动机构结构示意图
a）分闸位置（分合闸弹簧均未储能） b）分闸位置（合闸弹簧已储能） c）合闸位置（分闸弹簧已储能，合闸弹簧未储能） d）合闸位置（分合闸弹簧均储能）
1—合闸保持挚子 2—分闸触发器 3—分闸电磁铁 4—合闸触发器 5—合闸电磁铁 6—分闸保持挚子 7—合闸弹簧 8—油缓冲器 9—分闸弹簧 10—凸轮 11—棘轮 12—拐臂 13—棘爪轴 14—棘爪 15—主轴 16—滚轮
弹簧操动机构动作时间不受天气变化和电压变化的影响，保证了合闸性能的可靠性，工作比较稳定，且合闸速度较快。由于采用小功率的交流或直流电动机为弹簧储能，因此对电源要求不高，也能较好地适应当前国际上对自动化操作的要求。另外，它的动作时间和工作行程比较短，运行维护也比较简单。其存在的主要问题如下：输出力特性与断路器负载特性配合较差；零件数量多，加工要求高；随着操作功的增大，重量显著增加，弹簧的机械寿命大大降低。
日本三菱公司的弹簧操动机构采用高性能扭簧。该公司研究认为扭簧与普通弹簧相比体积小、弹簧本身运动几乎不需要能量、输出功大、没有应力集中、无金属疲劳。扭簧操动机构所有的旋转部位都使用轴承，机构的可靠性极高。机构设计低损耗，实现了大功率、高速化。图8-51给出了采用扭簧的弹簧操动机构示意图。
图8-51 扭簧的弹簧操动机构示意图
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