低压电器的主要任务是接通与分断电路，触头系统是直接承担接通电路与分断电路的部件，而触头闭合与分断是通过操作机构运动来实现的。所以，机构是低压电器的核心部件之一。对低压断路器（包括万能式断路器、塑壳断路器、小型断路器）双电源自动转换开关、控制与保护开关电器等产品的操作机构设计水平、加工准确度在很大程度上决定了产品的水平、性能及其可靠性。另外，操作机构创新设计是低压电器自主知识产权的重要组成部分。可见，机构在低压电器中具有十分重要的地位。低压电器研发、设计人员对操作机构研究、设计应引起高度重视。一般来说，新一代低压电器与触头灭弧系统和操作机构创新有密切关系。很多专家认为下一代低压电器研发应以操作机构创新为重要突破口。当然，操作机构创新应与新型触头系统互相协调。
低压电器中使用各种机构，其基本任务是带动触头运动，具体任务如下。
（1）力的传递与导向。利用各种杠杆、连杆、四连杆机构完成力的传递，利用导柱、导向套、滑块、滑槽和连杆机构可起到导向作用，即限制运动机构零件或导电零件、触头在规定的方向上运动。
（2）改变力的方向、大小及作用平面。利用各种杠杆、齿轮、蜗轮、蜗杆、凸轮及空间机构，实现上述要求。
（3）改变运动速度。如电操机构中电动机高速转动通过蜗轮、蜗杆机构，既改变力的方向，同时减速，满足操作机构运动速度要求。也可以通过齿轮改变运动速度。
（4）运动状态突变。许多低压电器为了满足接通、分断能力的要求，希望触头实现慢合、快分或快合、快分等要求。一般通过弹簧储能、释能或凸轮机构实现运动状态突变的要求。
（5）定位。对限流型塑壳断路器，在发生短路电流时，动触头迅速斥开。为了确保断路器可靠分断，应设计可靠的卡位机构。这在新一代双断点触头塑壳断路器中尤为重要。
（6）复位。利用弹簧可使动作后的零部件返回到初始位置。
2.机构分类
低压电器的机构按所完成的功能大致可分为：
（1）传动机构，即驱动机械与机构的组合
1）电磁传动机构。如交流接触器、中间继电器中电磁系统与连杆或转轴的组合，带动触头合闸与分断。塑壳断路器中采用电磁铁通过连杆带动手柄运动的电操机构。
2）电动传动机构。万能式断路器电操机构，其驱动机械为电动机，通过蜗轮、蜗杆改变力的方向与速度，带动机构运动。新一代塑壳断路器电操机构也采用电动机驱动。由于塑壳断路器电操机构体积小，电动机一般采用24V，为此，电操机构中包括电子线路组成的电源系统。
3）杠杆传动机构，改变力的方向与大小以满足触头运动需要。
4）手操机构、万能式断路器、塑壳断路器一般均带有手操机构，在没有控制电源的情况下，可完成低压断路器合闸或分断操作。
（2）储能与释能机构。储能驱动力可以是电动机也可以用人力，多数是利用弹簧的压缩或拉长而达到目的。驱动力通过传动机构连杆、拉杆或齿轮、蜗轮、凸轮等作用到压簧或拉簧上，能量达到最大后（最大拉伸或压缩位置），由于连杆过死点或锁扣机构，使机构处于储能状态。通过连杆死点或锁扣释放使弹簧储能释放作用于触头系统上，使其快速闭合，以满足接通大电流电路的需要。
（3）脱扣机构。是低压断路器或其他保护电器重要部件之一，它的作用是在外部电路发生故障时，采样电路获取的信号通过脱扣机构带动触头分断。
（4）执行机构。故障采样电路获取信号后，一般通过信号放大（或其他转换）环节传送给执行机构，从而发出动作指令，使保护电器动作。电子式剩余电流保护电器，一般由剩余电流采样，放大和执行机构三部分组成。对电磁式剩余电流保护电器，因为没有剩余电流信号放大环节，所以其执行机构要求有相当高的灵敏度，一般采用高灵敏度继电器，如极化继电器。电磁传动机构和电动传动机构实际上也是一种执行机构。
（5）定位与复位机构。它是使低压电器运动部件包括机构、触头等保持在某一功能位置而设置的机构。如塑壳断路器触头斥开后卡住机构，或低压电器运动部件动作后要求返回到初始位置而设置的机构等。
3.主要低压电器操作机构设计
（1）万能式断路器操作机构特点及其设计
万能式断路器作为配电系统主保护开关，其额定电流范围很宽，一般从数百安至数千安。万能式断路器能分断配电系统出现的任何短路电流，而且具有选择性保护功能，对新一代万能式断路器要求全电流选择性保护功能，即在任何短路电流下均能实现选择性保护。为此，要求新一代万能式断路器Icu=Ics=Icw或Icw大于或等于断路器安装位置可能出现的短路电流。对超大容量万能式断路器要求Icw达到120～150kA。此时，触头上承受的电动斥力，以及机构上承受的力相当大。另外，万能式断路器使用场合很广，为了满足上述要求，万能式断路器操作机构具有以下特点并在设计上应予充分考虑。
1）为满足不同使用场合的要求，万能式断路器传动机构种类很多，按操作方式的不同可分为手柄传动、杠杆传动、电动机传动、气动和液压传动等。由于气动和液压传动需要有气压和液压发生装置，一般仅适用于特定场合。传动机构按闭合方式可分为储能闭合和非储能闭合两种。储能闭合时预先将一弹簧压缩，然后利用弹簧释放的能量使触头闭合。其优点是能达到较快的闭合速度，且闭合速度与操作速度无关。这有利于提高短路接通能力及其稳定性。
2）万能式断路器操作机构必须有相当大的操作力才能满足断路器闭合短路电流的需要，同时要承受短耐试验时强大电动力。所以，万能式断路器操作机构包括传动机构各零件，包括连杆、轴销、转轴、锁扣等必须有很高的机械强度。
3）万能式断路器操作机构应带有自由脱扣机构，这既是低压断路器产品的标准要求，也是实际操作安全的需要。自由脱扣机构的功能是实现传动机构与触头系统之间的联系。自由脱扣机构扣上时，传动机构应带动触头系统一起运动，并使触头闭合。当自由脱扣机构脱扣以后，即解除传动机构与触头系统之间的联系。在脱扣期间触头位置与传动机构位置无关。如果没有自由脱扣机构，当推动手柄闭合触头时，如果电路存在短路，那么触头闭合时出现的强大短路电流会产生巨大的电动斥力，此力将作用于操作人员身体会造成伤害。有了自由脱扣机构，当有短路电流通过主电路时，触头被斥开并可达到断开位置。此时，即使手柄保持在闭合位置也不影响，电动力作用不到人，保证了操作人员的人身安全。
但是，由于低压断路器标准中规定了操作机构应有自由脱扣要求，给万能式断路器采用永磁机构带来了困难。众所周知，目前高压断路器已广泛采用永磁操作机构。它既简化了操作机构，也提高了高压断路器的机械寿命。高压断路器可以采用永磁机构是因为高压断路器标准中对机构没有自由脱扣的要求。它的前提是高压断路器不允许手动闭合操作，这应该是从安全角度考虑。那么对低压断路器来说是否必须带手柄操作，特别是大容量、超大容量万能式断路器操作机构带有手柄操作的必要性值得商榷。如果可以带手柄操作也可以不带手柄操作，那么对不带手柄操作的万能式断路器是否可以采用永磁机构，这是一个值得探讨的问题。当然，永磁机构是否可带有自由脱扣机构也是值得研究的问题。总之，永磁机构在万能式断路器中的应用问题应引起大家重视。
4）对大容量万能式断路器来说触头压力很大，操作机构驱动力必须克服触头压力。这是万能式断路器操作机构应有很大合闸力的另一个原因。但是在触头闭合过程，也就是传动机构运动过程中，只有当动、静触头接触以后，触头反力才能传递到传动机构上。所以机构设计时应使传动机构在触头行程终了阶段产生较大的力。解决的办法是采用接近或过死点的杠杆系统，小容量断路器采用一组杠杆，大容量断路器采用两组杠杆。
5）万能式断路器分断短路电流时，要求分断速度很快，这对大容量万能式断路器来说，其动触头系统质量较大，分断时惯性也大，使动触头系统断开与停档（止钉）碰撞后，可能因反弹造成触头间隙重新击穿产生电弧重燃，这对断路器分断极为不利。为了防止反弹，适当增加断开弹簧力是措施之一。但是，断开弹簧力增大，又使传动机构闭合力增大，这对传动机构不利。在万能式断路器停档上加装吸收碰撞能量的阻尼装置是一种有效的措施。最简单的阻尼装置是有一定弹性的阻尼垫圈，也有采用空气阻尼的结构。在大容量万能式断路器中，则拟采用防反弹的锁钩装置。当动触头系统达到断开位置时，锁钩锁住动触头系统，防止其反弹。在机构再扣时，锁钩释放，以便触头系统闭合。
最近研究表明，万能式断路器触头分断时的反弹不仅出现在上述情况，还有一种很大可能是传动机构连杆、轴销相关干涉产生的。这种干涉出现在产品设计阶段，在断路器触头、操作机构UG三维模拟动作过程中往往难以发现。而这种触头反弹发生在动触头尚未达到最终断开位置时，所以更容易引起电弧重燃，造成分断失败。设计人员在产品设计时应引起足够的重视。为此，设计人员在传动机构设计基本完成后，对传动机构模拟动作过程应充分考虑连杆不同状态时产生的干涉情况，确保万能式断路器触头断开过程时传动机构不会发生干涉。
6）万能式断路器操作机构设计时还应考虑以下一些因素。
①手柄操作力要控制在适当的范围内，不宜太大，一般不超过250N。为了满足这一要求，可以适当地选择手柄长度和转动角度。
②传动机构消耗的功率要小，大容量断路器可采用储能闭合和电动机传动，电动机的功率约为0.3～1kW。
③固有闭合时间（从闭合指令开始到断路器闭合的全部时间）要尽量小。
（2）塑壳断路器操作机构特点及其设计
塑壳断路器操作机构与万能式断路器操作机构从工作原理到结构型式基本上相同。两者都采用四连杆、五连杆转换，具有自由脱扣功能。虽然，塑壳断路器与万能式断路器都是配电保护电器，但是两者在配电系统中位置不同，因此两者在电流等级、特性与性能要求上还是有很大差异的，造成产品结构包括操作机构上的差异。
塑壳断路器作为分支路配电保护电器，在配电系统中一般处于负载级，由于低压配电系统往往采用集中配电，分支路开关离主开关距离有时很近。分支路开关出线端一旦发生短路，其短路电流往往会达到50kA，甚至100kA以上。因此，要求塑壳断路器有很高的分断能力，这一点与万能式断路器是一样的。但是塑壳断路器壳架电流等级大部分为100～630A，产品体积很小，为了满足小体积产品分断大短路电流的要求，塑壳断路器必须有很好的限流性能。也就是说其实际分断电流远小于预期短路电流。为了使塑壳断路器具有很高的分断能力，操作机构断开速度是重要因素。提高断路器分断速度可使电弧电压迅速升高，减小电弧停留时间和对触头的烧损。有利于提高断路器分断可靠性。因此，塑壳断路器操作机构要求分断速度快。为了提高塑壳断路器分断速度，在机构上设计时可采取以下措施。
1）增大机构弹簧刚度（弹性系数）可以提高断路器分断速度，但弹簧刚度的增大会使分闸、合闸、再扣的手柄操作力迅速增大，仿真分析计算结果表明，手柄操作力的增大幅度大于弹簧刚度的增大幅度。可见通过提高弹簧刚度系数来提高分断速度是以增大手柄操作力为代价的，故单纯提高弹簧刚度系数来提高分断速度时必须兼顾对手柄的影响。
以新一代塑壳断路器为例，计算结果见表5-2。
表5-2 弹簧刚度对分断速度、合闸力的影响
2）操作机构关键轴的位置对分断速度的影响，如图5-7所示为机构原理图。
图5-7 机构原理图
图中分别选取下联杆与动触桥连接轴A、上下连杆连接轴B、上连杆与跳扣的连接轴C、跳扣旋转中心轴O2的位置变化进行仿真计算，可以发现，轴A、B、C的X坐标，轴O2的Y坐标对机构分断过程的平均角速度影响较大，再经过相关参数的进一步优化，使动触头的平均角速度提高至最大化。由于机构、触头系统及整个断路器尺寸的限制，不可能随意变化各杆件的尺寸。通过优化，一般平均角速度可提高8%左右，达到6.15°/s左右，触头达到最大打开角度所用时间可减少0.6～1ms，效果是显著的。具体计算结果见表5-3。
表5-3 关键轴位置变动对断开速度敏感度的影响
3）机构各杆件质量对动作速度的影响。不同型号的塑壳断路器虽然操作机构的原理相同，但各杆件的形状和尺寸有很大的差异，所选用的材料也可能不同，故杆件的质量也有较大差别。以图5-7中动触头、下连杆、上连杆、跳扣的质量为设计变量，进行分断敏感度计算。计算结果见表5-4。
表5-4 杆件质量对动作速度敏感度的影响
从表中可以看出：①下连杆质量对分断角速度影响最小；②跳扣的质量对分断角速度影响也较小；③上连杆的质量对分断角速度影响较大，应注意在不减弱其强度的前提下优化结构设计，减轻其质量；④动触头的质量对分断角速度影响最大，但动触头承担着导通主电路以及散发触点间温度的功能，不能轻易缩小其截面，可通过仿真分析其电流密度分布状况，优化其结构设计，并采用导电率高的材料，减轻其质量。
高速摄影获得的机构断开时间与仿真计算的时间基本符合，但高速摄影获得的机构断开时间比仿真计算的时间略微长一点，主要原因是仿真中没有考虑各构件间的摩擦和阻尼，以及实际产品各构件的制造误差及其相互间的配合间隙造成的误差。
4）连杆转换位置对操作机构运动速度的影响及其优化。
①连杆转换。仍以图5-7机构作为研究对象，塑壳断路器操作机构在正常分、合闸操作过程中是典型的四连杆机构。由上、下连杆，触头支架（或动触桥），机构支架及其转动副组成四连杆机构。操作弹簧随手柄转动而拉长并储能。分、合闸操作过程中弹簧的作用线超出上、下连杆联成的死区，在操作弹簧储存的能量作用下触头支架作摇臂摆动，迅速上提或下压动触桥，完成断路器分闸或闭合功能。当过电流使脱扣器动作，引起锁扣转动，跳扣杆解扣而参与运动，触头机构由合闸状态下的四连杆机构变成五连杆机构，其动作是一个高速瞬间过程。动作过程是：过电流使脱扣器动作，引起锁扣转动，解除了对跳扣的约束，增加了自由度，在弹簧储存的能量和触头反力及重力共同作用下，上连杆随同跳扣一起迅速绕着跳扣转动中心C点逆时针转动，并带动下连杆、触头支架一起运动，迫使动、静触头迅速分离。当跳扣转动到某一位置时，跳扣受到轴（D）的限制而停止运动，由于弹簧力的作用，跳扣限位轴（D）成为新的固定点，此时跳扣（O2D）、机构支架（O1O2）被等效为连杆O1D，形成新的四连杆机构，这一过程称为连杆转换过程。
②连杆转换位置对于断开速度的影响。从上面机构动作过程的分析知道，跳扣脱扣后快速转动，直至与限位轴碰撞，此限位位置可认为是机构由五连杆转换成四连杆的转换位置。改变跳扣的限位位置，即机构由五连杆转换成四连杆的位置发生了变换，也意味着可以改变机构打开的速度。通过ADAMS软件仿真分析计算看出：后移跳扣限位点，即延长五连杆存在时间可以提高机构断开速度，而且提高断开速度的效果优于跳扣转动轴平移提高断开速度的效果。它为设计快速断开机构提供了一种思路和方法。
但是，跳扣限位位置不能随意后移，需受到再扣行程、手柄再扣转动角度与空间的制约，需综合考虑。在有限空间内兼顾手柄转动使跳扣有效再扣，而又使跳扣限位适当后移。试验结果表明，当跳扣限位位置后移约1.2mm，通过高速摄影，证实机构分断时间由原来6.1ms缩短为5.3ms。
新一代高分断能力塑壳断路器的采用旋转式双断点触头系统。双断点触头系统利用两个触头的电动斥力叠加，可提高触头斥开速度。为了防止交流电流过零电流减小时触头回弹或重新闭合，对旋转式双断点塑壳断路器应专门设计可靠的触头斥开后卡住机构，使触头斥开后保持在最大斥开位置。卡住机构必须快速动作（一般在几百μs内可使动触头处于最大斥开位置），操作机构动作后使卡住机构解锁，将塑壳断路器触头稳定，可靠地恢复主断开位置。为提高双断点塑壳断路器操作机构运动速度可采取以下措施。
①加大跳扣转动轴心至锁扣面端点的长度，尤其是大幅度加长跳扣转动轴心至跳扣与上连杆联结销轴心之间的尺寸（通常是单断点1.5倍）。这种情况下，一旦跳扣解扣，将有效地提高跳扣转动幅度和转动角速度，从而提高机构断开速度。
②加大机构主弹簧力，将显著提高下连杆转动过程中对动触头分断时的提拉力，从而提高断开速度。
③适当减小合闸后主弹簧与上连杆之间的夹角，使脱扣过程中主弹簧及连杆过死点的行程和时间缩短，有利于提高断开速度。
④适当后移跳扣限位点，能延长五连杆存在的时间，可以有效提高机构断开速度。
通过上述措施，双断点塑壳断路器机构运动时间缩短至3ms左右，而传统单断点机构运动时间在5ms左右。
（3）双电源转换开关操作机构特点及设计
双电源转换开关根据其使用特点对操作机构有以下要求。
1）在所有情况下，操作机构都必须联锁，防止同时接通常用电源和备用电源。
2）PC型TSE操作机构不应使负载电路与常用电源和备用电源均保持长期断开。(www.xing528.com)
3）目前很多CB型TSE直接由两台低压断路器（可以是ACB、MCCB或MCB）组合而成，这种情况下，操作机构还是原来断路器机构。但是，必须加机械联锁装置以防止同时接通备用电源与常用电源。
4）对于新设计的TSE产品，为缩小产品体积、降低成本，一般采用整体式结构，即动触头采用一组，静触头两组，分别连接常用电源与备用电源。该结构可以确保所有情况下，动、静触头不能同时接通常用电源和备用电源。对于两个位置TSE产品，又能保证负载电路与电源保持接通状态。
整体式TSE产品另一个特点是操作机构也是一套，用一台电动机通过齿轮减速及电动机的正、反转动来推动机构完成两路电源的分、合。所以TSE操作机构比低压断路器操作机构更复杂一些。设计时应注意各级减速齿轮间的配合及电动机的合理选择。转换控制操作时应注意断电时间不小于50ms.
（4）小型断路器操作机构特点及设计
小型断路器操作机构由手柄、连杆、跳扣、锁扣和弹簧组成，其原理和结构型式与其他低压断路器操作机构相似。其特点是体积小、操作力小、脱扣力小。一般MCB的脱扣力为0.4～1N。
1）操作机构工作原理。分闸状态动作如图5-8所示。
①分闸状态。操作机构设计原理主要采用四连杆机构，当手柄围绕轴O1逆时针方向推动时，手柄拉动连杆，在弹簧的作用下，跳扣、锁扣、动触头的组合件（此时跳扣被锁扣扣住）围绕轴销O2逆时针方向转动，动、静触头分开，MCB处于分闸状态。操作机构为O1abcO2四连杆机构。
图5-8 分闸状态动作
②合闸状态。当手柄围绕轴O1顺时针方向推动时，手柄推动连杆，连杆推动跳扣、锁扣、动触头的组合件（此时跳扣被锁扣扣住）围绕轴销O2顺时针方向转动，弹簧压缩储能，直至连杆挺直，动、静触头闭合，MCB处于合闸状态。操作机构为O1abcO2四连杆机构，如图5-9所示。
图5-9 合闸状态动作
③自动脱扣状态。当MCB处于合闸状态时，线路出现过载或短路电流。脱扣器迅速推动锁扣释放，跳扣在连杆的推动下，围绕轴销c逆时针方向转动，使操作机构的四连杆机构变为O1abO2五连杆机构，从而使动触头迅速分断。MCB处于自由脱扣状态，如图5-10所示。
2）操作机构设计要求
①脱扣力。MCB要可靠实现过载保护或短路保护，操作机构的脱扣力的大小很重要。如果脱扣力太大，在线路过载和短路状态时，会使脱扣器动作时间过长或不动作，MCB不能起到线路的过载和短路保护作用。反之，如果脱扣力太小，容易在机械冲击和撞击时误动作。在MCB的产品总装调试技术要求中，都会对脱扣力的值有明确的规定，一般MCB的脱扣力为0.4～1N。
图5-10 自由脱扣状态动作
②在MCB操作机构的设计过程中，还必须考虑合闸安全角、分闸安全角、自由脱扣安全角的设计，以及触头提拉力和主弹簧的计算。
③锁扣位置。锁扣位置是由锁扣与跳扣的形状角度和锁扣尺寸的配合组成。
MCB的操作机构要可靠实现合闸、分闸和自由脱扣，锁扣与跳扣的形状角度和锁住尺寸都很重要。如果形状角度设计不合理而锁住尺寸太大，会造成脱扣力太大或脱扣时间太长。
如果形状角度设计不合理而锁住尺寸又太小，会造成脱扣力太小而不稳定，甚至操作机构滑扣。在MCB的产品设计要求中，锁扣位置的锁住尺寸一般为0.5～0.8mm左右；锁扣与跳扣的形状、角度设计则要在操作机构设计过程中反复计算和验证。
3）操作机构材料的要求。MCB操作机构一般都以塑料外壳上的轴或孔定位。其手柄、连杆、锁扣、跳扣、动触头支架均采用工程塑料，也有部分零件是金属零件。
在选用热塑性工程塑料时，必须要考虑耐热性、刚性、韧性和加工的工艺性，同时也要考虑价格因素。
①耐热性。MCB在工厂进行常规调试及出厂检验时，通以1.13In、1.45In、2.55In额定电流时都会发热，且温升较高，特别是壳架等级为额定电流63A及以上的规格。
另外，MCB在线路上处于正常工作状态。长期通以负载电流，而且都是6路、9路、12路并排装在终端箱里，散热条件差，温升也较高。发热会使MCB温升高，若超过了工程塑料的耐热承受能力而使零件变形，会进一步导致MCB动、静触头的接触不好，温升进一步会升高，如此恶性循环，直致MCB烧坏，甚至引起线路事故。因此，选用的工程塑料的耐热性能一定要好。
②刚性和韧性。MCB的结构简单，相互的配合十分紧凑，零件的准确度高，又有比较高的机械与电气寿命。如果选用的材料刚性不好，较软零件容易变形；如果选用的材料刚性太强，没有一点韧性，零件的配合处容易碎裂。在MCB合分过程中，都会造成“滑扣”、“卡死”、“接触不良”等故障情况，因此，选用的工程塑料要有很好的刚性，也要有一定韧性。
③加工的工艺性。所选用热塑料性的工程塑料必须充分考虑加工的工艺性，例如：零件出模和浇口方向、零件准确度和收缩率、成型的流动性、加工的前处理和后处理等。
④MCB的机构零件一般选用能长期耐受工作温度在150℃以上的工程塑料。例如：增强聚酰胺（尼龙）PA6、PA66、聚醚砜（PESU）、聚砜（PSU）、聚甲醛（POM）、聚对苯二甲酸丁二醇脂（PBT）等。例如：
增强（GF30）聚酰胺（尼龙）PA6、PA66。在-25～200℃，可长期使用，强度较高、坚韧、耐磨、耐疲劳、摩擦系数较低、电性能优良。
聚醚砜（PES）。在-25～180℃，可长期使用，从20℃升到200℃时，变化只有1%，冲击强度高、电性能优良。
聚砜（PSU）。在-65～150℃，可长期使用，强度高、冲击韧性大、电性能优良。
聚甲醛（POM）。在-25～150℃，可长期使用，综合性能良好，硬度、强度、刚度、冲击韧度、耐疲劳性、耐磨度等均较高，尺寸稳定性好。
增强聚对苯二甲酸丁二醇脂（PBT）。在-25～200℃，可长期使用，电性能优良，摩擦系数较低，耐磨，韧性大。
（5）CPS操作机构特点及设计
操作机构的型式与实现保护功能的型式密切相关，根据操作机构是否可直接分断主电路，分为两种基本形式。
1）操作机构不直接断开主电路，典型产品为KB0系列CPS。操作机构包括手动操作和自动操作两部分：手动操作部分主要用于接受人为的通断控制，操作一对与外接控制电源串联的控制触头，接受人为的控制信号而操作电磁系统并接通或分断CPS的主电路。自动操作部分用于故障脱扣，一方面可接受一般故障检测单元的故障信号并脱扣后，操作控制触头使得电磁系统释放，最终实现主触头的断开。另一方面，这种CPS还同时带有独立的短路保护脱扣系统（由短路故障检测单元和高速电磁系统构成），其中的高速电磁系统自带有一套动作机构，发生短路故障后，高速电磁系统自带的动作机构直接打击主触头并使其断开，操作机构的自动操作部分仅在短路保护动作机构动作后接受完成脱扣动作。机构具有脱扣后的再扣功能。
该类型的操作机构不直接分断主触头，一般故障时通过操作机构脱扣操作控制触头使电磁系统释放，实现主触头断开。短路故障时主触头由高速电磁铁动作机构直接打击并断开，同时操作机构接受高速电磁铁动作机构的脱扣信号操作控制触头切断电磁系统的电源。
KB0的操作机构能接受每极主电路接触组的短路信号和来自热磁脱扣器的故障信号，通过控制触头切断线圈回路由电磁操作机构分断主电路。故障排除后操作手柄可操作复位高速电磁系统及其动作机构、热磁脱扣器等。该类操作机构由于不直接分断主电路，故操作力较小。同时需要与多套动作机构联动，包括用于短路保护的高速电磁系统、用于反时限和定时限保护的热磁脱扣器、用于指示结构状态的信号报警触头、用于远距离再扣的操作杆等，故该套操作机构设计过程中应考虑以下要点。
①CPS产品所需的四个位置，即AUTO、OFF、TRIP及RESET。
②操作机构稳定锁扣且不易滑扣的扣量。
③与短路保护高速电磁系统的接口，通过该接口，任意一极主电路发生短路时均可使操作机构脱扣，同时通过该接口，操作机构可使每一相的高速电磁系统及其动作机构复位。
④与用于反时限和定时限保护的热磁脱扣器接口，通过该接口，发生过载或者任意一极主电路发生过电流时均可使操作机构脱扣，同时通过该接口，操作机构可使热磁脱扣器包括其动作机构复位。
⑤与信号报警触头的接口，主要包括操作机构处于AUTO位置及短路、过载三种状态的指示。
⑥与远距离再扣装置的接口，通过该接口，远距离再扣装置可使处于脱扣位置的操作机构复位。
⑦与线圈回路控制触头的接口，通过该接口，可操作控制触头，在正常通断以及一般故障情况下通过该操作实现主电路的通断。
⑧由于KB0在本体内通过操作机构可实现隔离功能，因此操作机构还需要考虑隔离功能的实现，即在手柄操作至OFF位置后仍可以继续旋转，但与操作机构基本部分分离，仅控制隔离机构。
2）操作机构可同时分断控制电路和主电路，典型产品为VK60系列、TeSysU系列和3RA6系列CPS。操作机构同样包括手动操作和自动操作两部分，且手动操作部分同样接受人为的通断控制，操作一对与外接控制电源串联的控制触头，接受人为的控制信号而操作电磁系统并接通或分断CPS的主电路。自动操作部分包括了脱扣机构。该电子式控制保护模块带有脱扣输出电路，可通过脱扣电磁铁（磁通变换器）直接作用于脱扣机构，脱扣机构可使操作机构中的储能连杆动作直接分断主电路并同时分断控制电路。控制保护模块接受故障检测处理单元的故障处置信号，同时带有确保脱扣电磁铁可靠工作的自检功能。
这种型式的操作机构又可工作在两种不同型式的CPS中，一种是一般故障和短路故障均通过电子式实现保护，这两种故障情况操作机构均作为唯一的分断操作执行部件同时分断控制触头和主电路。另一种则是同时带有独立的短路保护脱扣系统，一般故障仅由操作机构实施保护，短路故障时操作机构和短路保护脱扣系统同时作用。该类操作机构同时分断主电路和控制电路，因此与仅操作控制电路的操作机构相比其操作力相对较大（但脱扣力并不大），同时由于操作机构和电磁系统共同作用在主电路上，因此其操作无关人力闭合和分断的速度。
以3RA6系列CPS的操作机构为例，操作机构的基本部分为连杆机构，在自由脱扣状态。操作机构为五连杆机构，在断开和AUTO状态，操作机构为两个四连杆机构（因此脱扣力不大）。与KB0的操作机构不同，该操作机构在自由脱扣和断开状态需要直接顶开主电路（动）触头，而CPS的产品机构与其他产品不同，主触头在断开位置时触头弹簧的压缩量最大（见图5-11），因此操作机构在自由脱扣和断开状态必须克服最大的触头弹簧力。
图5-11 CPS在触头断开时的操作机构
1—静触头 2—动触头 3—触头弹簧 4—压板 5—操作机构
类似的操作机构同时需要与多套动作机构联动，包括用于短路保护的高速电磁系统（对于VK60和TeSysU产品，采用电子技术进行短路保护则无需此接口）、用于反时限和定时限保护的脱扣器（对于VK60和TeSysU产品，与短路保护同用此脱扣器）、用于指示结构状态的信号报警触头、用于与隔离模块联锁的接口等，故该套操作机构设计过程中应考虑以下要点。
①CPS产品所需的四个位置，即AUTO、OFF、TRIP及RESET（部分产品的OFF与RESET位置几乎重合）。
②操作机构稳定锁扣且不易滑扣的扣量。
③操作机构内用于产生断开主触头的弹簧，设计该弹簧式应充分考虑与触头弹簧力的配合以及加工工艺性。
④操作机构自由脱扣位置的定位设计，自由脱扣位置处于中间状态，必须考虑连杆在此位置的定位或者限位，以获得该功能状态。
⑤与短路保护高速电磁系统的接口，通过该接口，任意一极主电路发生短路时均可使操作机构脱扣，同时通过该接口，操作机构可使每一相的高速电磁系统及其动作机构复位（采用电子技术进行短路保护则无需此接口）。
⑥与用于反时限和定时限保护的脱扣器接口，通过该接口，发生过载或者任意一极主电路发生过电流时均可使操作机构脱扣，同时通过该接口，操作机构可使脱扣器复位（采用电子技术进行短路保护的产品，该接口也同时响应于短路保护）。
⑦与信号报警触头的接口，主要包括操作机构处于AUTO位置、过载状态的指示。
⑧与线圈回路控制触头的接口，通过该接口，可操作控制触头，在正常通断以及一般故障情况下，通过该操作实现主电路的通断。
⑨该类产品实现隔离功能时，多采用隔离功能模块，而隔离功能模块必须在本体即操作机构处于断开位置时才可进行插拔连接，因此操作机构还需要考虑与隔离功能的联锁。
⑩由于操作机构与电磁系统共同作用于主触头，因此操作机构与电磁系统必须在较小的产品空间内合理布局，以实现主触头的双重控制。
（11）对于由电子技术实现短路保护的产品，无法区分短路与过载故障，因此无法在面板上实现短路故障的机械指示，因此必须由操作机构与电磁系统及附属零件构成一个差动装置，依据两种故障状态下操作机构与电磁系统的动作先后次序不同而指示出不同的状态。
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