CT系列弹簧储能操动机构详解

1.概述

CT系列利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，称为弹簧操动机构。其特点是成套性强，不需要附加设备，但结构较复杂，加工工艺及材料性能要求高。CT8型弹簧操动机构系户内弹簧储能式中压断路器操动装置，用于操动SN10-10系列户内SF₆断路器或ZN-10系列真空断路器，可用于10kV或6kV固定式开关柜及手车式开关柜。

2.技术参数

CT8弹簧操动机构的技术参数见表4-16。

表4-16 CT8弹簧操动机构的技术参数

3.CT8型操动机构的结构

CT8型操动机构的结构简图如图4-18所示。该机构采用夹板式结构，机构的储能驱动部分、合闸驱动的凸轮一四连杆部分和合闸电磁铁等布置在左右侧板之间，使各轴受力合理，稳定性好。两根合闸弹簧分别布置在左右侧板外边，右侧板外面装有切换电机回路的行程开关及供控制回路用的接线端子。合闸电磁铁、储能电机和辅助开关置于机构下部。“合”、“分”按钮分别安排在机构正面上方的左右两边，储能指示与“合”、“分”指示分别安排在机构正面。机构通过固定在左、右侧板上的两根角钢上的安装孔，用螺钉与断路器本体相连接。

图4-18 CT8型操动机构结构简图

a）正视图 b）侧视图

1—辅助开关 2—储能电动机 3—半轴 4—驱动棘爪 5—按钮 6—定位件 7—接线端子 8—保持棘爪 9—合闸弹簧 10—储能轴 11—合闸联锁板 12—合闸四连杆 13—分合指示牌 14—输出轴 15—角钢 16—合闸电磁铁 17—过电流脱扣电磁铁及分闸电磁铁 18—储能指示 19—行程开关

CT8型机构的储能方式有电动机储能和人力储能，合闸操作有合闸电磁铁操作和手动按钮操作，分闸操作也有分闸电磁铁操作和手动按钮操作。

4.CT8型操动机构的动作原理

（1）电动机储能

机械储能部分动作示意图中，合闸弹簧处于未储能位置，如图4-19a所示，合闸弹簧处于已储能位置如图4-19b所示。

当接通储能开关后，储能电动机转动，带动偏心轮1按图4-19a中所示方向转动，通过靠在偏心轮上的滚轮2，推动操动块3作上下摆动，从而使驱动棘爪5上下摆动，推动棘轮7，按图示方向转动。棘轮7与储能轴是空套的。因此，在储能开始时，电动机只带动棘轮7在空转，当转到固定在棘轮7上的销12与固定在储能轴11上的驱动板10靠住以后，棘轮7就通过驱动板10带动储能轴11，也按图4-19a中箭头所示方向转动，挂簧拐臂14与储能轴11是键连接，储能轴11的转动，带动了挂簧拐臂14，也按图4-19a所示箭头方向转动，则将合闸弹簧15拉长。当合闸弹簧过中后，固定在与储能轴键连接的凸轮上的滚轮13，就靠紧在定位件8上，将合闸弹簧15的储能状态保持住，储能过程到此结束。在挂簧拐臂14过中的同时，一方面挂簧拐臂推动一行程限位开关，切断储能电动机电源，另一方面驱动板10通过驱动棘爪5上的靠板6，将驱动棘爪5抬起，保证驱动棘爪与棘轮可靠脱离，这样既使储能电动机继续转动也不会将驱动棘爪与棘轮顶坏。

图4-19 机械储能部分动作示意图

a）合闸弹簧处于未储能位置 b）合闸弹簧处于已储能位置

1—偏心轴 2—滚轮 3—操动块 4—操动块复位弹簧 5—驱动棘爪 6—靠板 7—棘轮 8—定位件 9—保持棘爪 10—驱动板 11—储能轴 12—销 13—滚轮 14—挂簧拐臂 15—合闸弹簧

图4-20 CT8型操动机构合闸操作示意图

a）已储能的合闸操作机构 b）进行合闸操作时的操作机构

1—合闸电磁铁 2—导板 3—杠杆 4—凸滚上的滚轮 5—脱扣板 6—定位件 7—滚子 8—联锁板 9—复位弹簧 10—输出轴 11—拉杆 12—螺栓 13—储能轴 14—轴

（2）手动储能

手动储能一般在操动机构调整、过电流整定或紧急情况下使用。

手力操作储能时，插入的手把上下压动30下左右，听到“咔嗒”声响，即为弹簧储能结束或观察微动限位开关是否被挂簧拐臂触到。

（3）电动合闸

CT8型操动机构合闸操作示意如图4-20所示。(www.xing528.com)

已储能的合闸操作机构如图4-20a所示。实线表示机构处于分闸并已储能时的位置。

双点划线表示机构处于合闸，并已储能时的位置。

当按下合闸按钮或接到合闸信号后，合闸线圈得电，合闸电磁铁1的动铁心被吸向下运动，拉动导板2也向下运动，使杠杆3逆时针方向向下运动，杠杆3的转动带动固定在定位件6上的滚子7运动，推动定位件6顺时针转动，解除储能维持，完成合闸操作。当机构处于合闸位置时，联锁板8被复位弹簧9带动向上运动，联锁板上的槽将滚子7挡住，这样定位件不能作顺时针转动，达到机械联锁的目的，即保证机构处于合闸位置时，不能合闸操作。

（4）手动合闸

按下手车面板上的按钮，往里按动时，推动脱扣板5，通过调节螺杆推动定位件6，作顺时针转动，解除储能维持，完成合闸操作。

（5）凸轮连杆机构

CT8型操动机构中的凸轮连杆机构示意如图4-21所示。

图4-21 CT8型操动机构中的凸轮连杆机构示意图

a）凸轮连杆机构处于分闸，且合闸弹簧已储能的位置 b）凸轮连杆机构处于合闸，且合闸弹簧未储能的位置 c）凸轮连杆机构处于合闸，且合闸弹簧已储能的位置 d）凸轮连杆机构处于分闸，且合闸弹簧未储能的位置

1—复位弹簧 2—半轴 3—连板 4—扇形板 5—凸轮 6—定位件 7—滚子 8—连板 9—输出轴 10—滚轮

1）凸轮连杆机构的合闸动作。图4-21a中，当机构处于分闸、合闸弹簧已储能的位置时，凸轮连杆机构的扇形板4由复位弹簧拉动复位至图4-21a所示位置，半轴2由本身复位弹簧带动复位到图示位置，此时，凸轮连杆机构完成了合闸的全部准备动作，一旦接到合闸信号，定位件6抬起解除储能维持，凸轮连杆机构的主要驱动元件凸轮5，在合闸弹簧的带动下，按顺时针方向转动，推动滚子7向右下方运动，同时滚子7通过连板3，带动扇形板4作顺时针转动，直到扇形板4与半轴2扣住为止，此时，轴O₁′受约束不能运动，O₁′、A、B、O₂组成四连杆机构，从动臂O₂B在凸轮的推动下，向逆时针转动，通过机构与断路器的连杆使断路器合闸，当凸轮转到等圆面上时，便完成了合闸操作，如图4-21b所示。

2）凸轮连杆机构的重合闸动作。机构完成合闸动作以后，凸轮连杆处于图4-21b所示的位置。此时的位置可以进行储能操作，因为凸轮5和滚子7相接触在凸轮的等圆面上，所以在整个储能过程中，输出轴9始终处于图4-21b所示的位置，对断路器的合闸位置毫无影响。储能结束后，凸轮连杆机构处于图4-21c所示位置。此时，如果接到分闸信号，并完成分闸动作，凸轮连杆机构便恢复到图4-21a所示的位置，只要接到合闸信号，便可以完成合闸动作，即实现一次自动重合闸操作。

3）凸轮连杆机构的分闸动作与自由脱扣。合闸动作完成后，一旦接到分闸信号，半轴2在脱扣力的作用下，也向顺时针方向转动，完成分闸动作。如果是在合闸过程中接到分闸信号，半轴2和扇形板4也同样向顺时针方向转动，此时，轴O₁′不再受约束、四连杆O₁′、A、B、O₂变成五连杆O₁、O₁′、A、B、O₂由于五连杆的主动脊和从动臂之间没有确定的运动特性，所以尽管此时凸轮仍在继续转动，但从动臂O₂B不再受凸轮5的影响，而在断路器分闸弹簧力的作用下，完成分闸动作，即实现自由脱扣。

（6）分闸操作

CT8型操动机构手分按钮操作如图4-22所示，CT8型操动机构分闸操作示意如图4-23所示。

1）手动分闸。图4-22为机构处于合闸位置时的扇形板2与半轴3的位置。当用手分按钮推动手分脱扣板1时，半轴3向顺时针方向转动，当半轴3转动一定位置时，扇形板2与半轴3的扣接由于脱扣板4的作用而被解除，扇形板2也向顺时针方向转动，完成分闸动作。

图4-22 CT8型操动机构手分按钮操作图

1—手分脱扣板 2—扇形板 3—半轴 4—脱扣板

2）过电流脱扣器和由独立电源供电分闸电磁铁进行分闸操作。在图4-23a中，半轴1的位置为机构处于合闸状态时的位置，当半轴1下方的脱扣器（过电流脱扣器或由独立电流供电的分闸电磁铁）中的任何一个线圈，一旦接到分闸信号，该脱扣器的动铁心15就被吸合向上运动，推动顶杆16，并通过脱扣板17使锁扣6向逆时针方向转动，解除锁扣4和锁扣6的扣接，这样，锁扣4就在弹簧3的带动下，向逆时针方向转动，通过拉杆和脱扣板2使半轴1向顺时针方向转动，如图4-23b所示。解除了半轴1对扇形板的约束，完成分闸动作。

图4-23 CT8机构分闸操作示意图

a）过电流脱扣或独立电源分闸电磁铁分闸操作示意图 b）分闸状态示意图c）失压脱扣器铁心复位示意图

1—半轴 2—脱扣板 3—弹簧 4—锁扣 5—滚轮 6—锁扣 7—凸轮板 8—失压复位弹簧 9—失压脱扣器动铁心 10—销轴 11—失压脱扣器线圈 12—失压脱扣器弹簧 13—锁扣复位弹簧 14—脱扣器线圈 15—动铁心 16—顶杆 17—脱扣板

3）失压脱扣器进行的分闸操作。图4-23b为机构处于合闸位置的失压脱扣器吸合状态下的情况。此时，锁扣4和锁扣6在扣接处扣住，使弹簧3拉长，半轴1处于合闸位置，一旦电磁铁线圈失电或欠压，动铁心9就被弹簧12拉向顺时针转动，并通过拉杆，带动锁扣6向逆时针方向转动，通过拉杆和脱扣板2，使半轴1向顺时针方向转动，解除半轴1对扇形板的约束，完成分闸动作。

失压脱扣器动铁心9和弹簧3，在完成了分闸操作后，都不能自行复原。所以，在机构的输出轴上，另外装了一块凸轮板7，在机构的分闸过程中，凸轮板7向顺时针方向转动，一方面凸轮板7上面顶住固定锁扣4上的滚轮5将锁扣4抬起。使弹簧3再拉长，并将锁扣4复位到可以与锁扣6再行扣住的位置。此时锁扣6由其复位弹簧13带动自行复位。另一方面凸轮板7通过失压复位弹簧8将销轴10拉起，销轴10又将失压脱扣器动铁心9恢复到吸合状态，完成失压脱扣器铁心复位，如图4-23c所示。

如失压脱扣器线圈在无电情况下进行合闸操作，则在合闸过程中，凸轮7向逆时针方向转动，销轴10向下移动离开铁心，失压脱扣器即重复分闸操作，机构实现自由脱扣。