框架式断路器操作机构剖析讲课讲稿

看完这篇-轮机员都知道主开关（框架式断路器）的原理和常见故障处理本文素材来自中远海运船员广州分公司电机员吴嘉林断路器对于船舶轮机管理者应该属于一个难点，大部分人对其原理感到陌生，往往在出现故障时一筹莫展，笔者在本文中较为详细的阐述了断路器的相关原理和故障处理，是不可多得好文。

一、导读：某轮先后在试验船舶风油应急切断时，出现部分断路器应急跳闸后，无法正常复位的情况。

只能临时更换备用断路器，恢复油泵风机供电。

事后拆检发现是由于断路器内部的挂钩联轴器卡阻，不能使锁扣挂钩在回位弹簧的作用下回到原来的位置进行锁扣所致。

经清洁活络保养后，均恢复正常。

更换一个新断路器备件要人民币约2500元，通过检修可以节省不菲的费用。

笔者在此就有关断路器的结构、故障检修和保养阐述一下个人心得。

二、断路器结构原理：断路器是船舶最常见的一种电气元器件，大到主配电板的框架断路器，小到日常照明的低压断路器，大大小小不下数百个。

其作用是在电路中作接通、分段和承载额定工作电流，一旦电路中出现电流超过额定电流时就会自动断开电源，从而确保设备和作业人员安全。

三、结构断路器一般有三大部分组成：1. 动、静触头和灭弧部分主要用来接通、分断电源和触点灭弧。

2. 机械机构部分用于手动、自动储能，合闸或分闸。

3. 脱扣部分脱扣部分又分：1）热脱扣器（与主电路串联）当电路短路、过载致使热脱扣器的热元件发热致使双金属片弯曲，推动自由脱扣机构动作，主触点断开电源。

2）过电流脱扣器（与主电路串联）当电路短路、缺项、过载时，电路电流超过设定电流时，过电流脱扣器的衔铁吸合、拉动自由脱扣机构动作，主触点断开电源。

3）欠压脱扣器（与外接电源并联）正常工作时，其线圈是有电的，衔铁为吸合状态。

当失电时，衔铁释放推动自由脱扣器动作，主触点断开电源。

4）电磁脱扣器（与外接电源并联）其是作为远距离控制使用的（远距离应急切断），在正常工作时，其线圈是断电的，在需要远距离控制时，使其通电，致使衔铁吸合，从而拉动自由脱扣器动作，主触点断开电源。

框架断路器原理1. 引言在分布式系统中，当一个服务出现故障或不可用时，该服务可能会导致其他服务出现故障或不可用的连锁反应。

为了保护整个系统的稳定性，我们需要一种机制来控制和管理故障的服务。

而框架断路器就是这样一种机制，它可以帮助我们在面对故障服务时快速做出反应和适当的处理。

2. 断路器的概念框架断路器是一种设计模式，用于保护一个方法或服务调用，以防止出现连锁故障。

它基于断路器的状态，可以快速失败、快速恢复和降级，以保护整个系统的可用性。

3. 断路器的状态框架断路器有三个主要状态：关闭、开启和半开。

下面我们将分别介绍每个状态的含义及其转换条件。

3.1 关闭状态在关闭状态下，断路器会允许请求通过，并且会向目标服务发送请求。

如果请求成功，断路器会继续保持关闭状态；如果请求失败，断路器会进入打开状态。

3.2 开启状态在开启状态下，断路器会快速失败，意味着任何请求都会被立即拒绝，并且不会向目标服务发送请求。

此状态可以防止过多的请求向故障服务发送，从而保护故障服务的可用性。

3.3 半开状态在半开状态下，断路器会允许一部分请求通过，并且会向目标服务发送请求。

如果请求成功，断路器会重新进入关闭状态；如果请求失败，断路器会再次进入开启状态。

通过半开状态，我们可以测试目标服务的可用性，以便适时地恢复服务。

4. 断路器的转换条件断路器的状态转换通常基于两个主要条件：错误比率和错误数。

4.1 错误比率错误比率是指请求失败的次数与总请求数的比值。

当错误比率达到阈值时，断路器会从关闭状态转换为开启状态。

4.2 错误数错误数是指请求失败的次数。

当错误数达到阈值时，断路器会从开启状态转换为开启状态。

5. 断路器的使用场景断路器通常用于以下几个场景：5.1 服务降级当目标服务出现故障或不可用时，断路器可以快速切换到一个备用服务，以保证系统的正常运行。

这种机制可以帮助我们减少系统的依赖性，提高系统的容错性。

5.2 熔断保护当目标服务出现过载或性能下降时，断路器可以避免过多的请求发送给目标服务，从而保护目标服务的可用性。

首先我向大家介绍一下公司目前所生产的产品种类、用途、及其中的断路器与漏电断路器的工作原理。

然后介绍一下断路器内部结构及其中的关键元/器件的性能要求。

下面请大家看图片：1、FD20-63-I；2、FD20-63-II；3、FD20LE-I；4、FD20L-I；5、FD20LE-63-II；6、FD20L-II；7、FD10-32；8、FD10LE-32；9、FD20-100；10、AC30二插(10/16A)及三插(10A和16A)；11、FD30-8-II；12、FD30-12-II；13、FD30-I。

其中的断路器它适用于线路和电气设备的过载及短路保护及民用配电系统，（机械寿命20000次）。

漏电断路器是断路器与漏电脱扣器拼装起来的，它除了具有过载及短路保护外还具有对人身触电和设备漏电起保护作用。

2、其中的“FD”表示品牌“飞雕”，这个“10、20、及30”表示设计代号。

这个“I和II”表示同一系列的产品的，它们在外型、及材料上有区别，其中的结构及原理是一样的。

“LE”表示漏电断路器，“L”表示漏电脱扣器它是一个部件，不能单独使用，必须与断路器拼装才能发挥作用。

（这是本公司生产的这种是不能单独使用的，在这里配上价目表）3、接下来介绍一下断路器的内部结构，（打开图片，让大家看图）这是手柄；这是断路器的热元件系统-双金属片；这是断路器的操作机构（系统），它由锁扣、跳扣、杠杆、小支架、支架弹簧，动触头等组成；这是电磁系统它由线圈、线圈骨架、动铁芯、静铁芯、顶针、及铁芯弹簧等组成。

这是断路器的灭弧系统，它由灭弧罩、引弧片、上下垫片及垫板等组成。

这是断路器的内部结构。

它的工作原理，首先使用的断路器的额定电流必须与导线匹配，比如说额定电流为63A的断路器它对应的导线应是16平方的线，（在实际使用中的用电器的功率计算为额定电压乘以额定电流乘以功率因素（按GB要求为0.8）11.088KW左右。

）如果线路当中出现了过电流，当这个过电流达到断路器额定电流的2.55倍时，这时双金属片弯曲，弯曲朝向锁扣，使断路器的操作机构脱扣（In≤32A,1min内脱扣，In＞32A，2min内脱扣，当线路当中有1.45In时，In≤63A的情况下，断路器在1小时内脱扣，若In＞63A时则断路器在2小时内脱扣），从而使动、静触头断开，切断电源。

框架式断路器操作机构剖析倪文元操作机构是框架式断路器的关键部件，断路器的储能、闭合、断开由操作机构承担；操作机构应具备自由脱扣功能，以保证操作者的人生安全；断路器配置的辅助开关与相关脱扣器串接，以保证脱扣器正常动作。

辅助开关的动作由操作机构操纵，它的通断与断路器同步对外可提供断路器的通断状态电气信号。

操作机构由储能合闸机构和自由脱扣分闸机构组成，操作机构按合闸储能和分闸储能可以分成两类，两类操作机构结构不同各具特点：前者结构复杂零部件多，两套机构各自相对独立，能分别完成储能合闸和脱扣分闸功能；后者具有结构简单零部件少，两套机构融为一体相互借用，装配维修方便，能降低生产成本。

两种操作机构孰优孰劣难下定论，前者由于闭合后已储能，所以当断路器断开后，能立即闭合。

但是，实际使用中框架断路器遇故障断开后，应查明原因排除故障后，才能合闸。

因此，其积极意义并不显现。

而后者的经济性比较突出，虽然，分闸后才能储能，但数秒的储能时间不会影响框架断路器的正常工作，利用其良好的经济性可以设计出价廉物美的框架式断路器，这样的产品更符合中国的国情。

当然，在设计框架式断路器时应作市场调研，根据市场需求、产品定位等具体情况，选择符合要求的操作机构类型进行设计。

目前，国内框架式断路器的主流产品DW45年销量已达二十余万台，产品质量稳步提高，完全可与施耐德的M型断路器相媲美。

DW45及其延伸产品W2、W3的操作机构属于合闸储能类型，以下对DW450操作机构(其结构、原理、功能完全一致)与业内同仁进行共同剖析，深入了解掌握它的结构、原理和功能，为改进以致设计操作机构打下基础。

1储能合闸机构剖析储能见图1所示，由手柄操作或电动操作机构驱动储能轴2带动凸轮1逆时针转动，凸轮1的外轮廓推动储能滚子5使储能杠杆3以O3为支点逆时针转动，在储能杠杆3的推动下，不断压缩储能弹簧13，如图2所示，当安装在凸轮1上释能滚子4压住储能扣片6的下端，储能扣片6以O2为支点顺时针转动，它的另一端扣在储能半轴8缺口处，凸轮1被锁扣，储能结束。

断路器检修技术讲座第三讲　操动机构结构及工作原理(下)安徽省电力试验研究所　潘金銮中图分类号:T M 561 文献标识码:B 文章编号:1006-6357(2003)01-0053-04图3—7　CY3型液压操动机构工作原理图1—手按合闸按钮;2—手按分闸按钮;3—油箱;4—活塞;5—储压器;6—杆;7—密封圈压板;8—油泵;9—滤油器;10—阀;11—阀;12—分闸阀;13—静铁心;14—动铁心;15—推杆;16—泄油孔;17—逆止阀;18—通道;19—接头;20———通道;21—通道;22—接头;23—二级阀;24—泄油孔;25—活塞;26—通道;27—一级阀;28—泄油孔;29—推杆;30—动铁心;31—合闸阀;32—工作缸;33—合闸管道;34—活塞阀;35—放油阀;36—传动拉杆;37—导向支架;38—电接点压力表(YX 型)HQ —合闸线圈;FQ —分闸线圈;M —电动机;SS —微动开关;Q —辅助开关;K 1—高压力电接点;K 2—低压力电接点2.3　CY 3系列、CY 3A 系列液压操动机构基本结构和工作原理CY3系列(包括CY3—Ⅲ)、CY3A 系列(包括CY3A —Ⅲ)液压操动机构均属储能机构,它由储能元件、控制阀系统、执行元件、辅助部件等几个主要部分组成。

CY3系列采用管式结构,而CY3A 系列改进为集成块式结构,它将原CY3机构的油缸、分闸一级阀、合闸一级阀、合闸二级阀、放油阀全部集成于一体,取消全部连接管路,大大减少了外泄漏,同时减小了体积和重量。

CY3系列机构与CY3A 系列机构虽有不同的结构布置,但工作原理基本相同。

2.3.1　C Y3液压机构工作原理CY3液压机构的工作原理图如图3—7所示,其工作过程如下:(1)储能。

启动油泵8,液压油经滤油器9进入油泵,经压缩将高压油送到储压器5的下部、推动活塞4上升、压缩氮气,当活塞4上升到一定位置,微动开关将切断电动机电源,储能完成。

浅析框架式断路器故障案例及其维护策略作者：姚晓廷来源：《机电信息》2021年第27期摘要：介绍了框架式断路器的结构特点、应用场景，并结合实际案例对框架式断路器的常见故障进行了分析，在此基础上提出了框架式断路器的基本维护策略。

关键词：框架式断路器;案例分析;维护检修0 引言目前常见的低压断路器按照结构型式，可分为塑壳断路器、框架式断路器两大类，分别适用于不同的应用场景。

其中，框架式断路器相对来说具有更高的运行可靠性，能承载、分断更大的负载电流，配合相应的综保装置亦可以精准切断异常回路，保证用电可靠性，故而框架式断路器在大电流的场景中有着广泛应用。

1 框架式断路器的结构特点框架式断路器作为一种机械式开关电气设备，其基本功能是能接通、分断、长时间承载正常负载回路的电流，同时能可靠分断过载、短路等异常情况下的电流。

不同生产厂家或不同型号的框架式断路器虽然在外观形态和保护功能上存在一定的差异，但其基本原理和结构特点都是一样的。

框架式断路器储能完成后，通过按动合闸机械按钮或接通合闸线圈回路皆可推动合闸机构的操作连杆，从而带动合闸机构动作，完成合闸动作。

在合闸动作完成的过程中，储能机构会同步将一部分机械能储存到分闸机构的主弹簧上，满足分闸机构的动作需求。

断路器在合闸状态时，分闸机构的主弹簧必然是已储能的状态，只要按动分闸机械按钮或接通分闸线圈回路，就能可靠地推动分闸机构的操作连杆，从而完成断路器的分断动作[1]。

2 框架式断路器故障案例分析2.1 案例经过某工作配电段干式变的低压侧电源开关为框架式断路器，该段干式变停运后拟进行送电，将该框架式断路器摇至试验位置时，断路器本体上的二次端子动触头跟框架上二次端子静触头相接，分合闸位置反馈、控制电源、操作回路等接通，柜门上的分闸指示灯亮起，同时电动储能电机转动进行储能。

储能完成后，观察各部分指示正常，将开关切换至就地操作模式，在试验位置按合闸操作按钮，断路器正常合闸。