CN102306566B

CN102306566B - 发电机断路器触头异步双速运动执行机构

Info

Publication number: CN102306566B
Application number: CN 201110249277
Authority: CN
Inventors: 赵奔; 张猛; 马曾锐; 程立; 徐刚; 李娟�
Original assignee: China Three Gorges Corp; China XD Electric Co Ltd
Current assignee: China Three Gorges Corp; China XD Electric Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102306566A

Abstract

本发明提供一种发电机断路器触头异步双速运动执行机构，包括旋转轴、动主触头、静主触头、动弧触头和静弧触头；发电机断路器闭合时，动主触头接触连接静主触头，动弧触头接触连接静弧触头；旋转轴的顶部和底部安装有一对驱动动主触头做直线运动的第一曲柄滑块机构；旋转轴的中部设有驱动动弧触头做直线运动的第二曲柄滑块机构；发电机断路器分闸时，所述第二曲柄滑块机构驱动动弧触头相对于所述动主触头延时动作。本发明使用杆件进行传动，零件数量少，占用的空间小，磨损少，传动效率较高，对零件的制造精度要求较低。

Description

发电机断路器触头异步双速运动执行机构

【技术领域】

本发明涉及大电流开关设备技术领域，特别涉及一种大容量六氟化硫发电机断路器的触头执行机构。

【背景技术】

大容量发电机断路器开关极的触头承受的额定电流和短路电流大；大电流开断动作时，动主触头先动作进行开断，切断主要的电流通路，动弧触头保持不动，当动主触头脱开后，动弧触头再动作进行引弧、灭弧的开断动作，并最终停留在分闸位置；合闸操作时，动主触头和动弧触头同时运动，弧触头先接触，主触头后接触，动弧触头先运动到合闸位置并停止后，动触头将继续运动直到合闸位置后停止。

鉴于如此的触头运动特性，在触头的执行机构中，使用一根驱动轴带着动主触头和动弧触头的异步双速运动，利用现有的高压断路器触头执行机构中，动主触头和弧触头同步运动的执行机构，根本无法实现；通过在动弧触头的传动系统中设置凸轮装置，改变动弧触头的运动特性，实现开关极的主触头和弧触头分别进行异步的不同速运动，满足动主触头和动弧触头的分合运动速度和距离要求。

发电机断路器内部空间狭小，在轴向布置凸轮机构，结构复杂，零部件数量多，为机构的安装调试带来不便；带着动弧触头运动的杆系在凸轮导轨中高速运动，对凸轮导轨和滚轮的制作、装配精度要求高，磨损严重，可靠性差；凸轮结构距离灭弧室的高温区域近，动弧触头的在凸轮中的运动性能难以满足寿命要求。

【发明内容】

本发明专利的目的是提供一种安装方便，操作可靠的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，整个执行机构的零部件数量少，以系列杆件进行传动，零部件的制造精度要求低，磨损少，传动效率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种发电机断路器触头异步双速运动执行机构，包括旋转轴、动主触头、静主触头、动弧触头和静弧触头；发电机断路器闭合时，动主触头接触连接静主触头，动弧触头接触连接静弧触头；旋转轴的顶部和底部安装有一对驱动动主触头做直线运动的第一曲柄滑块机构；旋转轴的中部设有驱动动弧触头做直线运动的第二曲柄滑块机构；发电机断路器分闸时，所述第二曲柄滑块机构驱动动弧触头相对于所述动主触头延时动作。

所述发电机断路器触头异步双速运动执行机构还包括一机盖，机盖上固定有支架；第二曲柄滑块机构包括固定在旋转轴上的驱动旋转拐臂、辅助操作过渡杆、被动旋转拐臂、动弧触头拉杆和动弧触头；被动旋转拐臂通过动弧触头拉杆连接动弧触头；所述辅助操作过渡杆中部设有拨叉销轴，两侧分别设有驱动导向槽和被动导向槽，拨叉销轴安装于所述支架上；所述被动旋转拐臂套设于旋转轴外周，被动旋转拐臂上设有被动销轴，所述被动销轴伸入被动导向槽中。

发电机断路器分闸时，旋转轴转动，进而带动第一曲柄滑块机构拉动动主触头，使动主触头与静主触头断开；驱动旋转拐臂上设有驱动销轴，驱动旋转拐臂随着旋转轴一同转动，驱动销轴随着驱动旋转拐臂的转动，在驱动导向槽中运动靠近驱动导向槽的分闸壁，此时，动弧触头静止不动，而动主触头与静主触头断开；旋转轴继续转动，驱动销轴在驱动导向槽中接触驱动导向槽的分闸壁，拨动辅助操作过渡杆绕拨叉销轴以与旋转轴转向相反的方向转动，辅助操作过渡杆的转动使被动导向槽拨动被动销轴，进而带动被动旋转拐臂以与旋转轴转向相反的方向转动；被动旋转拐臂转动，进而通过动弧触头拉杆拉动动弧触头向与静弧触头分离的方向运动。

发电机断路器合闸时，旋转轴转动，带动第一曲柄滑块机构推动动主触头，使动主触头向与静主触头接触的方向运动；驱动旋转拐臂上设有驱动销轴，驱动旋转拐臂随着旋转轴一同转动，驱动销轴随着驱动旋转拐臂的转动，在驱动导向槽中接触驱动导向槽的合闸壁，拨动辅助操作过渡杆绕拨叉销轴以与旋转轴转向相反的方向转动，辅助操作过渡杆的转动使被动导向槽拨动被动销轴，进而带动被动旋转拐臂以与旋转轴转向相反的方向转动，被动旋转拐臂转动，进而通过动弧触头拉杆推动动弧触头向与静弧触头接触的方向运动。

发电机断路器合闸时，随着旋转轴的转动，动主触头和动弧触头同时运动。

所述第一曲柄滑块机构包括固定在旋转轴上的主动旋转拐臂、动主触头连接杆、动主触头拉杆和动主触头，主动旋转拐臂通过动主触头连接杆连接动主触头拉杆，动主触头拉杆连接动主触头。

所述发电机断路器触头异步双速运动执行机构还包括驱动旋转轴的传动轴，传动轴上固定有传动轴连接杆，旋转轴上固定有旋转轴拉杆，所述传动轴连接杆通过传动轴拐臂连接传动轴连接杆；所述传动轴较旋转轴远离所述机盖。

传动轴连接杆的长度大于或等于旋转轴拉杆的长度。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明一种发电机断路器触头异步双速运动执行机构，通过设置第一曲柄滑块机构和第二曲柄滑块机构，分闸时在同一旋转轴的带动下，第一曲柄滑块机构带动动主触头先于静主触头断开；旋转轴进而再转过一定角度，第二曲柄滑块机构带动动弧触头与静弧触头断开；第二曲柄滑块机构中设置了叉拨机构，使动弧触头的分闸相对于动主触头的分闸有一定的延时，等动主触头分闸后，动弧触头才进行分闸，达到异步双速的目的；本发明使用杆件进行传动，零件数量少，占用的空间小，磨损少，传动效率较高，对零件的制造精度要求较低。

【附图说明】

图1为具有本发明执行机构的发电机断路器主视图；

图2为具有本发明执行机构的发电机断路器俯视图；

图3为沿图1A-A线的局部剖视图，展示详细的驱动转换机构。

【具体实施方式】

请参阅图1至图3所示，发电机断路器中，尺寸空间狭小，因此，驱动力的传递以轴的转动传递为主，即，操动机构的驱动力，通过传动轴1的转动传递到断路器内部，并通过传动拐臂21、传动拉杆20和旋转轴拉杆25，传递给旋转轴6。要保证旋转轴6有足够的旋转角度，传动拐臂21的长度要大于等于旋转轴拉杆25的长度，由于旋转轴6靠近后机座，因此，对旋转轴6的旋转角度进行了限制，按照最大转角范围90°设计动主触头12的驱动输入。

为了保证合闸工作时，动触头能够在大电流产生的电动力下，保持合闸位置。在本机构中，合闸位置时，采用主触头旋转拐臂8、驱动旋转拐臂4以及被动旋转拐臂3成直线，且与X轴平行的位置布置(即垂直于动主触头12与静主触头13的接触面)，如图2所示。即确保：动主触头旋转拐臂8与动主触头连接杆9、动主触头拉杆11成直线；动弧触头17、驱动旋转拐臂4与动弧触头拉杆19成直线；至于辅助操作过渡杆2的位置则由开口B的位置、销轴等多个因素决定，可以与X轴有一定的夹角。

发电机的断路器包括后机座10和通过绝缘件与之连接的前机座14；本发明执行机构包括一机盖7，机盖7固定在后机座10上，机盖7上固定有支架5；辅助操作过渡杆2中部设有拨叉销轴23，两侧分别设有驱动导向槽B和被动导向槽C，拨叉销轴23安装于所述支架5上；被动旋转拐臂3套设于旋转轴6外周，被动旋转拐臂3上下两端设有挡块，可以使其保持于旋转轴6上而不会掉下；被动旋转拐臂3套设于旋转轴6外周，旋转轴6转动时不会带动被动旋转拐臂3旋转；被动旋转拐臂3上设有被动销轴24，被动销轴24位于被动导向槽C中。

在进行分闸操作时，主动旋转拐臂8被旋转轴6带动在XOZ平面中，绕旋转轴6做逆时针方向转动，同时拉动主触头连接杆9转动，带动动主触头12向“-X”方向运动，使动主触头12与静主触头13断开；固定在旋转轴6上的驱动旋转拐臂4与主动旋转拐臂8，同时绕旋转轴6逆时针转动，与此同时，安装在驱动旋转拐臂4上的驱动销轴22开始进入辅助操作过渡杆2上的驱动导向槽B，并向驱动导向槽B的分闸壁D侧运动，当动主触头12与静主触13头分开及旋转轴6带动驱动旋转拐臂4旋转过一定角度后，正好驱动销轴22与分闸壁D接触，当驱动旋转拐臂4继续旋转时，通过驱动销轴22给分闸壁D一个作用力，并驱动辅助操作过渡杆2在XOZ平面内绕拨叉销轴23做顺时针转动，辅助操作过渡杆2上的被动导向槽C给被动销轴24一个作用力，被动销轴24带动被动旋转拐臂3绕旋转轴6做顺时针方向转动，进而拉动动弧触头拉杆19转动，带动动弧触头17向“-X”方向沿弧触头导向筒18运动，当旋转轴6再转过一定角度，就使动动弧触头17与静弧触头16断开，静弧触头16安装于静弧触头座15上。驱动销轴22在驱动导向槽B中向远离中心销轴23的方向滑动，被动销轴24在被动导向槽C中，同时向远离销轴23的方向滑动。

发电机断路器合闸时，旋转轴6转动，带动驱动旋转拐臂4与主动旋转拐臂8同时转动，旋转拐臂8通过杆系9、11推动动主触头12，使动主触头12向与静主触头13接触的方向运动；驱动旋转拐臂4上设有驱动销轴22，驱动旋转拐臂4随着旋转轴6一同转动，驱动销轴22随着驱动旋转拐臂4的转动，在驱动导向槽B中接触驱动导向槽)的合闸壁E，拨动辅助操作过渡杆2绕拨叉销轴23以与旋转轴6转向相反的方向转动，辅助操作过渡杆2的转动使被动导向槽C拨动被动销轴24，进而带动被动旋转拐臂3以与旋转轴6转向相反的方向转动，被动旋转拐臂3转动，进而通过动弧触头拉杆19推动动弧触头17向与静弧触头16接触的方向运动。

当连接动主触头的杆系9、11以及连接动弧触头的杆系19、17长度尺寸一定时，驱动旋转拐臂4上驱动销轴22到旋转轴6中心的驱动轴距离L1，被动旋转拐臂3上被动销轴24与旋转轴6中心的被动销轴距离L2，以及驱动销轴22与拨叉销轴23的驱动距离L3，被动销轴24与拨叉销轴23的被动距离L4，决定了被动旋转柺臂3与驱动旋转柺臂4的角速度比值，从而确定了动主触头与动弧触头，在X轴向上的分合闸运动的速度和运动距离的比例。驱动旋转柺臂4的角速度W₄与被动旋转柺臂3的角速度W₃的关系式为：

\frac{W_{4} \times L 1 \times L 4}{L 3 L \times 2} = W_{3} .

辅助操作过渡杆限位块26由橡胶做成，对过渡杆的旋转运动做适当限位作用，通常分闸到底是过渡杆的旋转位置，由驱动动弧触头17的被动旋转拐臂3限制。

辅助操作过渡杆2上，驱动导向槽B和被动导向槽C的长度，要能够足够满足驱动销轴的运动，长度不足时会出现“卡死”并且产生剧烈碰撞对销轴的寿命照成影响。驱动导向槽C上的开口位置，受动主触头13和动弧触头17的异步运动角度差α影响，驱动销轴进入驱动导向槽C，以及驱动销轴22及其在驱动壁D上，绕旋转轴6的夹角Θ(驱动销轴22从合闸静止位置到进入驱动槽B接触分闸壁D时，绕旋转轴6的夹角)应该等于α，从而，能够保证动主触头与动弧触头的异步运动。

Claims

1.一种发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，包括旋转轴（6）、动主触头（12）、静主触头（13）、动弧触头（17）和静弧触头（16）；发电机断路器闭合时，动主触头（12）接触连接静主触头（13），动弧触头（17）接触连接静弧触头（16）；旋转轴（6）的顶部和底部安装有一对驱动动主触头（12）做直线运动的第一曲柄滑块机构；旋转轴（6）的中部设有驱动动弧触头（17）做直线运动的第二曲柄滑块机构；发电机断路器分闸时，所述第二曲柄滑块机构驱动动弧触头（17）相对于所述动主触头（12）延时动作；所述发电机断路器触头异步双速运动执行机构还包括一机盖（7），机盖（7）上固定有支架（5）；第二曲柄滑块机构包括固定在旋转轴（6）上的驱动旋转拐臂（4）、辅助操作过渡杆（2）、被动旋转拐臂（3）、动弧触头拉杆（19）和动弧触头（17）；被动旋转拐臂（3）通过动弧触头拉杆（19）连接动弧触头（17）；所述辅助操作过渡杆（2）中部设有拨叉销轴（23），两侧分别设有驱动导向槽（B）和被动导向槽（C），拨叉销轴（23）安装于所述支架（5）上；所述被动旋转拐臂（3）套设于旋转轴（6）外周，被动旋转拐臂（3）上设有被动销轴（24），所述被动销轴（24）伸入被动导向槽（C）中。

2.如权利要求1所述的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，发电机断路器分闸时，旋转轴（6）转动，进而带动第一曲柄滑块机构拉动动主触头（12），使动主触头（12）与静主触头（13）断开；驱动旋转拐臂（4）上设有驱动销轴（22），驱动旋转拐臂（4）随着旋转轴（6）一同转动，驱动销轴（22）随着驱动旋转拐臂（4）的转动，在驱动导向槽（B）中运动靠近驱动导向槽（B）的分闸壁（D），此时，动弧触头（17）静止不动，而动主触头（12）与静主触头（13）断开；旋转轴（6）继续转动，驱动销轴（22）在驱动导向槽（B）中接触驱动导向槽（B）的分闸壁（D），拨动辅助操作过渡杆（2）绕拨叉销轴（23）以与旋转轴（6）转向相反的方向转动，辅助操作过渡杆（2）的转动使被动导向槽（C）拨动被动销轴（24），进而带动被动旋转拐臂（3）以与旋转轴（6）转向相反的方向转动；被动旋转拐臂（3）转动，进而通过动弧触头拉杆（19）拉动动弧触头（17）向与静弧触头（16）分离的方向运动。

3.如权利要求1所述的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，发电机断路器合闸时，旋转轴（6）转动，带动第一曲柄滑块机构推动动主触头（12），使动主触头（12）向与静主触头（13）接触的方向运动；驱动旋转拐臂（4）上设有驱动销轴（22），驱动旋转拐臂（4）随着旋转轴（6）一同转动，驱动销轴（22）随着驱动旋转拐臂（4）的转动，在驱动导向槽（B）中接触驱动导向槽（B）的合闸壁（E），拨动辅助操作过渡杆（2）绕拨叉销轴（23）以与旋转轴（6）转向相反的方向转动，辅助操作过渡杆（2）的转动使被动导向槽（C）拨动被动销轴（24），进而带动被动旋转拐臂（3）以与旋转轴（6）转向相反的方向转动，被动旋转拐臂（3）转动，进而通过动弧触头拉杆（19）推动动弧触头（17）向与静弧触头（16）接触的方向运动。

4.如权利要求3所述的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，发电机断路器合闸时，随着旋转轴（6）的转动，动主触头（12）和动弧触头（17）同时运动。

5.如权利要求1所述的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，所述第一曲柄滑块机构包括固定在旋转轴（6）上的主动旋转拐臂（8）、动主触头连接杆（9）、动主触头拉杆（11）和动主触头（12），主动旋转拐臂（8）通过动主触头连接杆（9）连接动主触头拉杆（11），动主触头拉杆（11）连接动主触头（12）。

6.如权利要求1所述的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，所述发电机断路器触头异步双速运动执行机构还包括驱动旋转轴（6）的传动轴（1），传动轴（1）上固定有传动轴连接杆（21），旋转轴（6）上固定有旋转轴拉杆（25），所述传动轴连接杆（21）通过传动轴拐臂（20）连接传动轴连接杆（21）；所述传动轴（1）较旋转轴（6）远离所述机盖（7）。

7.如权利要求6所述的发电机断路器触头异步双速运动执行机构，其特征在于，传动轴连接杆（21）的长度大于或等于旋转轴拉杆（25）的长度。