断路器电磁操动机构原理1

断路器操作机构原理
断路器操作机构原理是指用于控制断路器开关状态的一种机构或装置。

它主要由操作手柄、驱动装置、联锁机构等几个部分组成。

操作手柄是用于手动操纵断路器的一个杆状构件。

通过对操作手柄的旋转或推拉，可以控制断路器的合闸和分闸动作。

驱动装置是用来转换操作手柄运动的力和动力的一个装置。

它通常由机械传动装置或电动机驱动装置组成。

联锁机构是用于保证断路器在特定的操作顺序和条件下工作的一个装置。

它可以限制操作手柄的移动，以避免错误的操作导致不安全的工作状态。

联锁机构通常包括机械、电气和电子等几种类型。

在正常情况下，断路器操作机构处于分闸位置。

当需要合闸时，通过操作手柄的旋转或推拉，将驱动装置传递的力和动力转化为断路器合闸运动。

此时，联锁机构会确保各个部件在合闸顺序和条件下正常工作。

相反，当需要分闸时，通过操作手柄将断路器操作机构恢复到分闸位置。

断路器操作机构的原理是通过操作手柄、驱动装置和联锁机构的合作，实现对断路器开关状态的控制。

它能够保证断路器在工作过程中的安全可靠性，防止操作人员的误操作和设备的损坏。

这种原理在电力系统和工业领域中得到广泛的应用。

断路器原理结构图断路器是一种用来在电路中断开和闭合电路的电器设备，它在电力系统中起着非常重要的作用。

断路器能够在电路中断开电流，以保护电器设备和人员的安全。

在本文中，我们将介绍断路器的原理和结构图，帮助大家更好地理解断路器的工作原理和组成结构。

首先，我们来介绍一下断路器的工作原理。

断路器的主要作用是在电路中断开和闭合电流，以保护电器设备和人员的安全。

当电路中出现过载或短路时，断路器能够及时切断电流，防止电路和设备受损。

断路器的工作原理主要是依靠电磁吸合和释放原理来实现的。

当电路中出现故障时，断路器的电磁铁会受到电流的作用，产生磁场，从而使断路器触点吸合，切断电流。

当故障排除后，断路器的电磁铁释放，触点分离，闭合电路，恢复正常供电。

接下来，我们将介绍断路器的结构图。

断路器通常由断路器本体、操作机构、电磁铁、触头、弹簧等部件组成。

断路器本体是断路器的主要组成部分，它通常由绝缘套管、触头、触头间隙调节装置等部件组成。

操作机构是用来控制断路器开关状态的部件，它通常由手动操作机构和电动操作机构组成。

电磁铁是断路器的关键部件，它能够根据电流大小来控制断路器的开关状态。

触头是断路器的主要工作部件，它能够承受电流和断开电路。

弹簧则是用来保证断路器的正常工作和安全性能的部件，它能够保证断路器的触头在闭合状态时有足够的压力，以保证电路的正常通电。

总的来说，断路器是电力系统中非常重要的设备，它能够在电路中断开和闭合电流，以保护电器设备和人员的安全。

断路器的工作原理是依靠电磁吸合和释放原理来实现的，它能够根据电流大小来控制断路器的开关状态。

断路器的结构主要由断路器本体、操作机构、电磁铁、触头、弹簧等部件组成，这些部件共同协作，保证断路器的正常工作和安全性能。

希望通过本文的介绍，大家能够更好地理解断路器的工作原理和结构图，从而更好地应用和维护断路器设备，保障电力系统的安全和稳定运行。

断路器（弹簧机构）动作原理及两起合后即分故障案例分析本文在介绍弹簧机构的结构、动作原理的基础上，分享几起合后即分的故障案例，分析故障产生的原因并提出后续工作建议。

一、弹簧机构动作原理敞开式断路器和组合电器断路器用CT30弹簧机构结构及动作原理如图1~图4所示。

弹簧操动机构分、合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。

储能电机通过棘爪、棘轮给合闸弹簧储能。

1415161-分闸弹簧2-合闸弹簧3-合闸掣子4-合闸线圈5-合闸触发撞杆6-分闸线圈7-合闸保持掣子8-分闸掣子9-限位挡块10-拐臂11-棘爪12-凸轮13-棘轮14-分闸掣子15-复位弹簧16-滚轮图1合闸位置（合闸弹簧储能）图2分闸操作过程图3分闸位置（合闸弹簧储能）图4合闸操作过程如图1、图2所示，分闸操作时，分闸电磁铁吸合，分闸电磁铁撞杆触发分闸掣子，分闸掣子逆时针旋转，合闸保持掣子在拐臂的分闸力矩作用下逆时针旋转，分闸弹簧带动拐臂顺时针旋转，分闸弹簧释放能量完成分闸。

分闸操作是一套独立系统，分闸弹簧释放的能量仅作用于断路器分闸。

如图3、图4所示，合闸操作时，合闸线圈带电吸合，并使合闸撞杆撞击合闸掣子。

合闸掣子以顺时针方向旋转，并释放合闸弹簧储能保持掣子，使棘轮带动凸轮轴以逆时针方向旋转，使主拐臂以顺时针旋转，断路器完成合闸。

并同时压缩分闸弹簧，使分闸弹簧储能。

当主拐臂转到行程末端时，分闸掣子和合闸保持掣子将轴销锁住，开关保持在合闸位置。

合闸弹簧释放的能量主要分为两部分，一部分用于断路器合闸，另一部分用于机构分闸弹簧储能。

二、案例1复位弹簧弹力不足（一）故障概况2020年5月25日20时08分53秒，500千伏某站在合上220kV4965开关操作过程中（配合对侧送电，某站站内无工作），在合上4965开关时，A相未正常动作，B、C相正常合闸，三相不一致动作，开关三跳，无其他保护动作。

4965间隔为GIS设备，设备型号为ZFW20-252，弹簧机构型号为CT30，出厂日期2013年12月8日，投运日期2014年6月30日。

弹簧操动机构与永磁操动机构的比较弹簧操动机构与永磁操动机构的比较3.1 动作原理和结构真空断路器永磁机构原理图见图1，弹簧机构见图2。

目前用于中压断路器操动机构主要有电磁式和弹簧式两种。

电磁操动机构在真空断路器发展初期得到了广泛应用，这是由于电磁操动机构较好地迎合了真空灭弧室的要求：一是开距小（8-25mm）,二是在合闸位置需要大的操动力（2000-4000N/相）。

然而电磁操动机构也存在不容忽视的缺点，磁路电感L在合闸过程中变化较大，产生反电动势，从而抑制了合闸线圈电流的增大，而且这种抑制作用随着合闸速度增加而增强。

相比之下，弹簧操动机构采用于手动或小功率交流电动机储能，其分合闸速度不受电源电压波动影响，相当稳定，能够获得较高的分合闸速度，能实现快速自动重合闸操作，在一定程度上克服了电磁操动机构的缺点。

然而弹簧操动机也存在以下缺点：完全依靠机械传动，零部件数量多，一般弹簧操动机构有上百个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，制造工艺要求较高。

另外，弹簧操动机构的结构复杂，滑动摩擦面多，而且多在关键部位，在长期运行过程中，这些零件的磨损、锈蚀以及润滑剂的流失、固化等都会导致操作失误。

近年来，一种用于中压真空断路器的永磁保持、电子控制的电磁操动机构（简称永磁机构）备受关注。

和传统的断路器操动机构相比，永磁机构采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性。

3.2 操动机构与真空断路器的配合3.2.1 力－行程特性多年来，真空断路器一直在努力追求着一种完美操动的机构：结构简单，寿命长，可靠性高，可以用小功率交流电源操作，出力特性与真空断路器的反力特性很好地匹配，能给出稍低的合闸速度和较高的分闸速度的操作机构。

真空断路器触头行程很小，合闸过程中在触头接触前只需要很小的驱动力，一旦触头闭合，就需要较大的驱动力，来压缩触头弹簧以获的足够的触头压力。

高压开关柜断路器（电磁、弹簧、永磁）操作机构工作原理、优缺点与选型计算方法（一）、电磁操作机构结构。

⑴、电磁操作机构原理：电磁操作机构结构比较简单，机械组成部件数量约120个，它是利用通过合闸线圈中的电流产生的电磁力驱动合闸铁芯，撞击合闸连杆机构进行合闸的，其合闸能量的大小完全取决于合闸电流的大小，因此需要很大的合闸电流。

⑵、电磁操作机构的优点主要有：①、结构比较简单，工作比较可靠，加工要求不是很高，制造容易，生产成本较低；②、可实现遥控操作和自动重合闸；③、有较好的合、分闸速度特性。

⑶、电磁操作机构的缺点主要有：①、合闸电流大，合闸线圈消耗的功率大，需要配大功率的直流操作电源；②、合闸电流大，一般的辅助开关、继电器触点不能满足要求，必须配专门的直流接触器，利用直流接触器带消弧线圈的触点来控制合闸电流，从而控制合、分闸线圈动作；③、操作机构动作速度低，触头的压力小，容易引起触头跳动，合闸时间长，电源电压变动对合闸速度影响大；④、耗费材料多，机构笨重；⑤、户外变电所断路器的本体和操作机构一般都组装在一起，这种一体式的断路器一般只具备电动合、电动分和手动分的功能，而不具备手动合的功能，当操作机构箱出现故障而使断路器拒绝电动时，就必须停电进行处理。

（二）、弹簧操作机构。

⑴、弹簧操作机构结构：①、弹簧操作机构由弹簧贮能、合闸维持、分闸维持、分闸4个部分组成，零部件数量较多，约200个，利用机构内弹簧拉伸和收缩所储存的能量进行断路器合、分闸控制操作。

②、弹簧能量的储存由储能电机减速机构的运行来实现，而断路器的合、分闸动作靠合、分闸线圈来控制，因此断路器合、分闸操作的能量取决于弹簧储存的能量而与电磁力的大小无关，不需太大的合、分闸电流。

⑵、弹簧操作机构的优点主要有：①、合与分闸电流不大，不需要大功率的操作电源；②、既可远方电动储能，电动合、分闸，也可就地手动储能，手动合、分闸，因此在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动合、分闸操作；③、合与分闸动作速度快，不受电源电压变动的影响，且能快速自动重合闸；④、储能电机功率小，可交直流两用；⑤、弹簧操作机构可使能量传递获得最佳匹配，并使各种开断电流规格的断路器通用同一种操作机构，选用不同的储能弹簧即可，性价比优。

电动机构的工作原理
电磁操作机构的生产与使用已经有几十年的历史。

直流电磁操作机构利用电磁铁将电能转变为机械能来实现，断路器的合闸与分闸,因此称为电磁操作机构。

CD10型操作机构是电磁操作机构的一种,型号中的C指操作机构, D为电磁式，10为设计序号。

这款操作机构为户内动力式机构，供操作真空断路器和SN10-10系列高压少油断路器用。

此机构可以电动合闸、电动分闸和手动分闸,也可以进行自动重合闸。

合闸、分闸时所消耗的能量由辅助的直流,电源供给。

操作机构装有脱扣电磁铁，能保证使用电动或手动方式使断路器分闸。

电磁操作机构的缺点是结构复杂，机械零件约有120个之多．因此引发的故障较多，据国内外对断路器故障率的统计，有70％的故障来自操作机构的机械部分。

另外,电磁操作机构的操作功率大，也使其发展空间和使用范围受到一定的限制。

CD10型电磁操作机构的技术数据见下表.
由下表数据可见,电磁操作机构的合闸电流很大，在98A～147A之间，需要一个容量较大的直流电源支持才能使其正常工作,显然这是它的一个缺点。

电磁操作机构的使用已经逐渐减少。

真空断路器的操动机构主要有三种类型：电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构。

电磁操动机构由一个电磁线圈和铁心，加上分闸弹簧和必要的机械锁扣系统组成，结构简单、零件数少、工作可靠、制造成本低。

同时螺管电磁铁的出力特性容易满足真空断路器合闸反力特性的要求。

其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而要求配用昂贵的蓄电池，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。

电磁操动机构出现最早，但目前用量趋于减少。

弹簧操动机构由弹簧贮存分合闸所需的所有能量，并通过凸轮机构和四连杆机构推动真空灭弧室触头动作。

其分合闸速度不受电源电压波动的影响，相当稳定，通过调整弹簧的压力能够获得满足要求的分合闸速度。

其缺点是机械零件多（达160多个），零件的材质、加工精度和装配精度都直接影响机构的可靠性。

弹簧机构的出力特性，基本上就是储能弹簧的释能下降特性，为改善匹配，设计中采用四连杆机构和凸轮机构来进行特性改变。

目前弹簧操动机构技术已经成熟，因此用量较大。

永磁机构是一种全新的操动机构，它利用永磁保持、电子控制、电容器储能。

其优势是结构简单、零件数目少，工作时的主要运动部件只有一个，无需机械脱扣、锁扣装置。

永磁机构分为两种类型：单稳态永磁机构和双稳态永磁机构。

永磁机构尚需经受考验，需解决好电容器的寿命问题、永久磁铁的保持力问题及电子器件的可靠性等问题。

目前其用量还不大。

真空断路器主要结构:真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其结构图他部件断路器采用三相支柱式结构，具有开断性能稳定可靠、无燃烧和爆炸危险、免维修、体积小、重量轻和使用寿命长等特点。

断路器采用全封闭结构，密封性能好，有助于提高防潮、防凝露性能，特别适用于严寒或潮湿地区使用。

三相支柱及电流互感器采用进口户外环氧树脂固体绝缘，或采用户内环氧树脂外包有机硅橡胶固体绝缘；具有耐高低温、耐紫外线、耐老化等特点。

操动机构采用小型化弹簧操动机构，储能电机功率小，分合闸能耗低；机构传动采用直动传输方式，零部件数量少，可靠性高。

电磁式断路器工作原理
电磁式断路器是一种电气保护装置，用于在电路发生过载或短路时切断电源，保护电路不受损坏。

电磁式断路器的工作原理是基于电磁感应产生的力和热继电器的作用。

当电路中发生过载或短路时，电流会迅速增大。

在正常工作情况下，电流通过电磁线圈产生的磁场对断路器保持器产生吸引力，保持断路器保持闭合状态。

但当电流超过断路器额定电流时，线圈内的电流也会增加，产生足够的磁场使得保持器放下，断开断路器。

一旦断路器打开，电流中断，电磁线圈中的磁场也会消失。

此时，断路器内置或外部安装的热继电器起到重要作用。

热继电器内部具备一个热敏元件，当电路发生过载或短路时，电流通过继电器产生的热量会引起热敏元件的温度升高。

一旦温度升高到一定程度，热敏元件就会膨胀，推动机械机构使得断路器脱开。

断路器脱开后，电路中断，防止了过大的电流损坏电器设备或引发火灾等安全事故。

当电流恢复正常时，断路器可以通过手动复位钮重新合拢，恢复电路的正常供电。

总之，电磁式断路器通过电磁感应和热继电器的作用，能够在电路发生过载或短路时迅速切断电源，起到保护电路和设备的作用。