万能断路器（ACB）动稳定计算优化方案

通常情况下，万能断路器的动触头系统由多片触头片并行组成，如图6-36所示。针对一额定电流为2500A的万能断路器，采用上述计算电动斥力的方法，研究短时耐受电流为50kA时的电动斥力。

图6-36 触头系统模型图

该ACB的动触头系统由10个触头片组成，沿其对称面向外，可以分别标记为1，2，3，4，5。表6-15给出了其计算结果。可以看出：位置靠内的动触头片所受电动斥力大于位置靠外的动触头片所受的电动斥力。

表6-15 各触头片上的电动斥力

在保持通过每一片动触头片组的电流密度不变，可分析动触头的并联支路数对电动斥力有一定的影响，也即在通过触头系统的总电流不变的条件下，当动触头并联支路数增加时，动触头片组的横截面积减少，反之增加。并可通过式（6-46）来计算动触头片的横截面积。

S₂=S₁·（n₁/n₂） （6-46）

式中 S₁——原横截面积；

S₂——片数改变后的横截面积；

n₁——原片数；

n₂——改变后的片数。(www.xing528.com)

表6-16为分析结果，可以发现：动触头片并联支路数对各个动触头片所受的电动斥力影响较大。随着动触头并联支路数的增加，各动触头片受力明显减少。当支路数在2～8之间变化时，总电动斥力变化较大，当支路数在8～12之间变化时，总电动斥力变化不大。

表6-16 支路数对电动斥力的影响

导电杆的转轴位置对断路器的电动力补偿有重要的影响。采用上述方法，可定量地计算转轴对电动斥力的影响。图6-37给出了转轴位置变化的示意图。设动导电杆的初始转轴位置为A，现改变转轴的位置依次取B、C，BAC在一条直线上，且直线BAC平行动触头片的斜边DE，BA为2mm，AC为2mm。

图6-37 转轴位置示意图

从表6-17的计算结果可以看出，当转轴向触头方向移动时，各动触头片所受电动斥力明显减少，全部动触头片所受总的电动斥力也大幅减少；反之，各动触头片所受电动斥力和总电动斥力大幅增加。产生这种情况的原因分析如下：由霍姆力F_H的公式可知，F_H的大小与转轴位置无关，因此当转轴位置变化时，发生变化的是F_L力。动触头片上每一个单元都要受到F_L，这些力将产生使动触头片绕转轴旋转的力矩。位于转轴左侧的单元所受的F_L产生使触头斥开的力矩，而位于转轴右侧的单元所受的F_L将产生使触头闭合的力矩。所以这部分力矩起补偿电动斥力的作用。当转轴位置沿直线BAC向触头方向移动时，补偿电动斥力的力矩变大，使每片动触头上电动斥力和总的电动斥力变小，有利于提高断路器的电动稳定性。反之，当转轴位置沿直线BAC向离开触头方向移动时，补偿电动斥力的作用减小，每片动触头所受电动斥力和总的电动斥力则增加。

表6-17 转轴位置对电动斥力的影响

此外，以上的分析可以有效地解释在断路器耐受试验中存在的一个现象，即断路器动触头斥开时边缘的动触头极易发生烧焊，而内部动触头却保持完好。这是由于各动触头片所受电动斥力大小不同，靠内的动触头片所受电动斥力大，靠外的所受电动斥力小。因此，在动触头片斥开时，内部的动触头片先于外部的动触头片斥开。当内部的动触头片斥开后，外部动触头片通过电流急剧增大，所以外部动触头易发生烧焊。因此，可以考虑在设计新的触头系统时，使内部动触头片的预压力大于外部动触头片上的预压力。