DW15C抽屉式结构原理与工作机构分析

1.DW15系列万能式断路器

DW15系列万能式断路器结构示意如图3-1所示。

为了提高断路器的通断能力，采用单挡触头加弧角的结构，触头材料采用Ag-Ni30陶冶合金材料（动触头）和AgW12C3陶冶合金材料（静触头），接触电阻较小，而且耐电磨损和抗熔焊能力较强。过电流保护采用有三段保护特性的半导体脱扣器或具有两段保护特性的热脱扣器和电磁式脱扣器。欠电压脱扣器有瞬时动作及延时动作两种。在触头系统的下方装有过电流脱扣器，当触头系统中通过短路电流时，由于触头间的电动斥力及过电流脱扣器的作用，在操动机构脱扣之前，触头已断开，从而缩短了固有动作的时间，提高了分断短路电流的能力。DW15系列断路器断流容量高，极限分断能力为50kA。

DW15-1000～DW15-4000型低压断路器采用弹簧储能式操动机构，触头闭合速度与操作速度无关。自由脱扣机构采用由凸轮传动的四连杆机构，使触头接通时能得到较大的闭合力。储能机构分为预储能机构和无预储能机构两种。有预储能机构的断路器的闭合动作分两步完成：当接受第一个预储能信号时，断路器进行储能过程，但断路器不闭合，储能弹簧处于拉紧状态；待第二次发出闭合信号后，释能电磁铁吸合，储能弹簧迅速收缩，约在50～70ms内使断路器闭合。无预储能机构的断路器储能和触头闭合过程是一次完成的，整个过程约需1.5s。有预储能机构的断路器用于发电机投入电网和备用断路器迅速投入等场合。

图3-1 DW15系列断路器结构示意图

1—互感器 2—下母线 3—上母线 4—动触头 5—静触头 6—触头弹簧 7—灭弧室 8—电磁铁传动机构 9—缓冲块 10—分励脱扣器 11—脱扣按钮 12—自由脱扣机构 13—操作手柄 14—欠压脱扣器 15—半导体脱扣器 16—过电流脱扣器

自由脱扣机构由凸轮、方轴、杠杆、S杆、扇形板、脱扣半轴和复位弹簧等组成，其原理图如3-2所示。操作机构有三种操作位置，图3-2a相当于触头在断开位置，此时储能弹簧处于释能状态。当电动机操作或手动操作进行储能时，一方面将储能弹簧拉长（图中未画出储能弹簧），另一方面使方轴沿逆时针方向旋转。方轴带动凸轮沿逆时针方向旋转195°时，扇形板在复位弹簧的拉动下绕O1轴沿顺时针方向转动，进入再扣位置，见图3-2b。此时，若按下“合”按钮或使释能电磁铁通电吸合时，推动顶板绕O2轴逆时针方向转动，储能弹簧释能，凸轮沿逆时针方向快速旋转165°，推动杠杆往上运动，使主轴逆时针方向转动，触头闭合，见图3-2c。

图3-2 DW15-1000～DW15-4000型低压断路器自由脱扣机构原理

a）断开位置 b）储能再扣 c）闭合位置

1—顶板 2—S杆 3—复位弹簧 4—脱扣半轴 5—主轴 6—杠杆 7—凸轮 8—主轴 9—滚珠

当触头闭合时，若按下“分”按钮或由于过电流、欠电压、分励脱扣等信号推动脱扣半轴逆时针方向转一角度时，扇形板将沿逆时针方向转动而解扣，在反力作用下，触头迅速断开。

电动机操作机构结构如图3-3所示。当操作电动机旋转时带动偏心轮旋转，使连杆和掣子做上下做复运动，电动机带动偏心轮每转一圈，将推动棘轮逆时针方向转过一齿，从而带动凸轮和方轴也按逆时针方向旋转，使储能弹簧拉伸。当凸轮转到某一位置顶开掣子时，棘轮就停止转动，与此同时，方轴上的另一凸轮使限位开关动作，切断电动机电源，完成储能。这种机构不需要电动机准确停转和的制动装置，储能时也没有累积偏差，结构简单，工作可靠。电动机为单相串励式，额定电压有直流110V、220V和交流220V、380V四种规格。

DW15C为抽屉式结构断路器，由DW15派生而来，由断路器本体和抽屉座组成。DW15、DW15C系列断路器中1000A及以上的产品采用电动机操动机构，而630A以下的产品则采用电磁铁操动机构。(www.xing528.com)

图3-3 DW15系列低压断路器的电动机操动机构

1—偏心轮 2—连杆 3—掣子 4—棘轮 5—凸轮 6—轴销 7—方轴

2.限流万能式断路器

DWX15型限流万能式断路器的触头系统与快速脱扣的原理如图3-4所示。

DWX15型限流万能式断路器触头的运动系统为五连杆机构，其中连杆BE、EF为可折连杆，当BE与EF连杆的连接点E向上越过死区，两连杆即成为一个刚性体，五连杆机构变成了四连杆机构。此时，若主轴O1逆时针转动，则通过连杆BE、EF使触头闭合，见图3-4a。触头回路流过电流时，触头回路受到的电动斥力由三部分组成：触头接触头间的电动斥力F_ch（作用在A点）、AB段和BC段的电动力（分别为F_AB和F_BC），当回电流不大时，

图3-4 DWX15型万能式限流断路器的触头快速脱扣原理

a）正常闭合状态 b）快速脱扣状态

由于这三个力的和小于触头弹簧力，触头仍能正常闭合。当出现短路电流时，F_ch+F_AB<F_BC，动触头导流排ABC将绕接触头A作反时针方向转动，C点推动杠杆9绕轴O顺时针方向转动，D点下移并通过拉杆5带动E点下移越过死区，连杆BE与EF恢复成两杆，见图3_-4b。于是触头处于无反力的情况下迅速斥开，进入图3-4c位置，此时触头开距最大。同时由于快速电磁铁动作，推动脱扣轴使自由脱扣机构释放，主轴O1顺时针方向转动，于是触头系统在复位弹簧的作用下进入正常断开位置，见图3-4d。以上分析说明，短路时触头的电动斥开先于自由脱扣机构和触头主轴的动作，因而大大缩短了固有动作时间。限流万能式断路器触头系统的固有支作时间只有1～2ms，全部分断时间在10ms以内。

图3-4 DWX15型万能式限流断路器的触头快速脱扣原理（续）

c）快速分断过程 d）正常分断状态

1—静触头 2—动触头 3—缓冲件 4—触头弹簧 5—拉杆 6—主轴 7—复位弹簧 8—脱扣轴 9—杠杆 10—整定弹簧 11—快速电磁铁