操动机构简介
电磁操动机构、弹簧操动机构及永磁操动机构
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。
断路器操动机构
高压断路器操动机构定义：独立于断路器本体以外的机械操动装置，通过它可以对断路器进行操作。
通常与断路器分开装设。
特点：一种型号的操动机械可以配用不同型号的断路器，同一型号的断路器也可以配装不同型号的操动机构。
作用：将其它形式的能量转换成机械能，使断路器准确地进行分、合闸。
一、操动机构的产品型号含义特征数字派生标志设计序号结构形式产品名称第一部分：用大写字母C表示操动机构。
第二部分：表示操动机构的操动方式：S-手动；D-电磁；J-电动机；T-弹簧；Q-气动；Y-液压；Z-重锤第三部分：表示设计系列的顺序号，用数字表示。
第四部分：其它的标志，G-改进型；X-操动机构带箱子第五部分：特征数字：若操动机构为电磁、液压、弹簧和手动型的，这部分通常用最大合闸力矩来表示。
若操动机构为气动式的，这部分一般以它的活塞直径来表示。
如CY3表示设计序号为3的液压操动机构。
二、操动机构的组成1、合闸结构即能量转换部分，对于电磁操动结构是合闸电磁铁及相应组件；对于弹簧操动机构，是指蓄能弹簧和相应的蓄能机构以及合闸脱扣装置等元件；对于液压操动机构是指油泵、储压筒、合闸阀及合闸电磁铁等部件。
2、保持结构对于机械传动式操动机构是指维持支架或其他维持装置；对于液压操动机构，是指保持阀及相应的高压油补充回路。
3、分闸机构是指能快速脱扣分闸的结构。
对于机械式操动机构，是指分闸脱口装置及相应的连杆系统；对液压或气动操动机构，是指分闸阀及相应的阀系统。
4、输出装置它是指电磁、弹簧操动机构的主轴或液压、气动结构的活塞杆等。
5、辅助设备主要是由辅助开关、中间继电池、接触器等辅助元件组成的信号和保护回路。
三、操动机构逻辑框图操动机构的组成逻辑框图如图1—8所示，包括如下及部分。
图1—9 操动机构逻辑框图1、提升机构它是断路器内的传动装置。
其作用是通过传动机构传递过来的能量，带动断路器的导电杆的运动，从而使断路器的触头分断或者接通。
2、缓冲器其作用是，在高压断路器的合闸活分闸过程中，在某些特定的位置，要求有规定的速度。
弹簧操动机构原理
弹簧操动机构原理弹簧操动机构是一种利用弹簧的特性实现机械运动的装置。
它广泛应用于各种机械领域，例如钟表、汽车、船舶、医疗器械等。
弹簧操动机构的原理主要包括弹性变形和弹簧势能的转换。
弹性变形是指弹簧在受力的作用下发生的形状改变。
当外力作用于弹簧时，其分子结构会发生弹性变形，储存起弹性势能。
根据虎克定律，弹簧受到的力与弹簧的伸长量成正比，即F=k*x，其中F是受力，k是弹簧的弹性系数，x是伸长量。
弹簧势能的转换是指弹簧储存的弹性势能被转换成机械能进行工作。
当外力消失时，弹簧会通过弹性回复的作用将弹性势能转换成机械能，从而实现运动。
这种转换过程可以通过机械连接件来实现，如滑块、曲柄、凸轮等。
弹簧操动机构的工作过程主要分为两个阶段：储能和释能。
在储能阶段，外力作用于弹簧，使其发生弹性变形，并储存起弹性势能。
例如，当我们拉伸弹簧时，外力会导致弹簧的伸长，从而储存了一定的弹性势能。
在释能阶段，外力消失，弹簧通过弹性回复的作用释放储存的弹性势能。
例如，当我们松开手，被拉伸的弹簧会通过弹性回复的作用恢复原状，释放储存的弹性势能。
根据不同的应用需求，弹簧操动机构可以采用不同的构造形式。
例如，常见的弹簧操动机构包括弹簧驱动系统、弹簧绕组系统、弹簧连接系统等。
弹簧驱动系统是指通过弹簧驱动机构实现工作的系统。
它通常由弹簧、传动装置和工作装置组成。
弹簧作为驱动元件，通过其弹性特性将储存的弹性势能转换成机械能，从而带动传动装置运动，进而驱动工作装置实现工作。
弹簧绕组系统是指利用弹簧的卷绕特性实现机械运动的系统。
它通常由一个或多个弹簧组成，通过将弹簧绕在轮轴或锥轴上，利用弹簧的弹性回复作用将弹性势能转换成机械能，实现运动。
弹簧连接系统是指利用弹簧连接件实现机械连接的系统。
弹簧连接件可以是弹簧销、弹簧卡环、弹簧垫圈等。
通过弹簧连接件的弹性特性，可以实现机械装配的连接和松解，方便维修和更换。
总之，弹簧操动机构是一种利用弹簧的特性实现机械运动的装置。
高压开关操动机构简介
高压开关操动机构简介一、综述1操动机构的分类1.1按用途分类：可分为断路器用操动机构和隔离开关、接地开关、负荷开关等高压开关电器类用操动机构两大类。
1.2按传动介质分类：可分为电动机构、手动机构、气动机构、液压机构、弹簧机构、电磁机构、永磁机构、爆炸机构等多种类型。
断路器最常用的机构类型有永磁机构、弹簧机构、气动机构、液压机构四种类型。
隔离开关、接地开关、负荷开关等高压开关电器类最常用机构的机构类型有电动机构、手动机构、电动弹簧机构和用于组合电器的电动三工位机构。
断路器最常用的永磁机构、弹簧机构、气动机构、液压机构特点比较及适用范围见表1。
隔离开关、接地开关、负荷开关等高压开关电器类最常用机构的机构类型有电动机构、手动机构、电动弹簧机构和用于组合电器的电动三工位机构见表2。
表12 设计要求2.1 材料及热处理、表面处理要求除液压机构、气动机构要求较高外，其余机构一般轴类零件选用中碳钢45号钢、热处理调质；销类零件用低碳钢热处理渗碳淬火；齿轮类零件用中碳钢热处理整体调质、齿面淬火。
表面处理主要有镀锌、磷化、油漆等。
2.2 传动件的外购件选用弹簧类常用有拉簧、压簧、扭簧；轴承类常用有滑动轴承和滚动轴承，滑动轴承类常用有不带挡边和带挡边两种DU型无油轴套、滚动轴承类常用各种滚针轴承。
3 制造要求除液压机构要求较高外，其余机构和一般机械类零部件的制造要求相似。
除常规加工机床外，一定要有几台加工精度较高的数控车、数控铣床和一两台加工中心；内、外圆磨床、无心磨床要用。
一般机构组装后重量不太重，一吨吊车就完全够用了。
外部协作方面除热处理、表面处理外，还要用到钢铸件、铝铸件甚至可能是铜铸件和塑料压制件的协作单位。
电磁铁线圈的制造也需要外协。
4 试验手段要求机构组装好后，要进行工频耐压试验、绝缘电阻测试、机械特性测试、机械寿命试验、噪声测试等一系列试验，要有相应的仪器和设备。
5 人员要求除机加工技术人员和技工外，应另外配备熟悉高压电器的设计人员两名、试验人员一人、装配工艺员一人、销售技术员一人。
断路器弹簧操动机构介绍
断路器弹簧操动机构介绍一、断路器弹簧操动机构的组成1.弹簧：弹簧是断路器弹簧操动机构的核心部件，通过对弹簧的张紧储备一定的弹能，当需要断开电路时，通过释放弹簧的弹性能量来实现快速断开。
2.手动机构：手动机构是用于对弹簧进行张紧和释放的机构，主要包括手动动作机构和手动存储弹簧机构。
手动动作机构通过手动操作杆或手轮来对弹簧进行张紧或释放，而手动存储弹簧机构则用于将手动张紧的能量储存在一个可释放的机构中，以方便在需要时快速释放。
3.动作机构：动作机构是连接弹簧和断路器断开触点的部分，通过弹簧操动机构的动作来实现断路器的闭合和断开。
动作机构一般采用连杆机构，通过转动轴让触点运动实现闭合或断开。
4.控制电磁铁：控制电磁铁是断路器弹簧操动机构的辅助部件之一，通过对电磁铁的控制来控制断路器的闭合和断开动作，以实现对电路的控制。
二、断路器弹簧操动机构的工作原理断路器弹簧操动机构的工作原理是利用储存在弹簧中的弹性能量来实现断路器的快速关闭。
在正常情况下，断路器的弹簧被手动机构张紧，这时断路器处于断开状态，当电路发生故障时，控制电磁铁被触发，电磁铁产生磁力将断路器的触点吸合，然后释放弹簧的弹性能量，通过动作机构的传动将触点迅速拉开，从而实现断路器的闭合动作。
当电路故障排除后，人工操作手动机构将弹簧重新张紧，断路器恢复至断开状态。
三、断路器弹簧操动机构的特点1.快速断开能力：断路器弹簧操动机构通过弹簧的释放来实现快速断开电路，能够在电路故障发生时快速将电路切断，保障电力设备和人员的安全。
2.高可靠性：断路器弹簧操动机构采用高强度的材料制造，具有较高的机械强度和抗疲劳性能，能够保证长时间使用的可靠性。
3.灵活性：断路器弹簧操动机构采用手动机构和控制电磁铁相结合的方式进行操作，可以根据需要手动或自动控制断路器的闭合和断开动作。
4.操作简便：断路器弹簧操动机构的手动机构设计简单，操作方便，能够满足不同场合的需求。
5.自动重合闸功能：有些断路器弹簧操动机构还具有自动重合闸功能，在电路故障排除后，能够实现自动闭合电路，提高电能的利用效率。
操动机构
XRNT型熔断器外形结构
1-瓷质管 2-金属管帽 3-弹性触座 4-接线端子 5-绝缘子 6-底座
RW10-12型跌开式熔断器外形结构
1-管帽 2- 操作环 3-熔断器 4-劢触头 5-静触头 6-下接线端子 7-固定安装板 8-绝缘瓷瓶
高压负荷开关
断路器分闸时丌单能分合正常的负荷电流，通常 在设计合理的前提下，还能安全分合短路电流。当然， 断路器的综合价格也丌低（丌单涉及断路器本身的采 购价格，还涉及建安费、配套设备和检修等费用）， 在某些场合下，采用断路器将存在投资浪费，因此负 荷开关应运而生。
隔离开关与断路器配合进行倒闸操作
操作隔离开关时必须注意：绝丌允许带负荷电 流分闸，否则，断开间产生的电弧将烧毁触头戒形 成三相弧光短路，造成供电中断。因此，隔离开关 不断路器串联于电路中时，隔离开关必须遵守先合 后分的原则；在并联时，必须遵守先分后合的原则。
隔离开关的类型
接地闸刀
支持绝缘
主触头
110kV带地刀三相手劢 隔离开关
2）保持合闸
由于合闸过程中，合闸命令的持续时间很短，而 丏操劢机构的操作力也只在短时内提供，因此操劢机 构中必须有保持合闸的部分，以保证在合闸命令和操 作力消失后，断路器仍能保持在合闸位置。
3）分闸
操劢机构丌仅要求能够自劢分闸，在某些特殊情 况下，应该可能在操劢机构上迚行手劢分闸，而丏要 求断路器的分断速度不操作人员的劢作快慢和下达命 令的时间长短无关。
为了减少分闸信号的能量，达到快速分闸、简化继 电保护回路的要求，在操劢机构中应有分闸省力机构。
4）自由脱扣 自由脱扣指的是在断路器合闸过程中接收到分闸
命令时，机构终止执行合闸命令而改为执行分闸命令。 手劢操劢机构必须具有自由脱扣装置，才能保证
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研发永磁操动机构的意义
与电磁操动机构和弹簧操动机构相比，永磁操动机构具有如下优 点： ? 结构简单，运动部件少，机械可靠性大大提高。（国际大电网会 议组织的国际调查表明，机械故障高达总故障的70. 3%，如果包 括辅助电器和控制回路的故障，则为89.4％ ） ? 采用永磁作为保持力，不会产生传统机构的操作失误，方便实现 免维护运行。 ? 输出特性和真空断路器的开关机械特性相匹配，能够达到良好的 速度特性。 ? 传动机构十分简单，由分合闸线圈的励磁电流产生的磁场直接驱 动动铁芯，动铁芯又直接和主轴相连。由于动作部件少，具有更 好的可控性， ? 为断路器实现智能控制打下了基础。
? ABB公司的VM1型开关的机构即采用此种结构。
双线圈永磁机构的结构简图 1、驱动杆 2、工作气隙I 3、合闸线圈 4、永磁体 5、动铁芯 6、静铁芯 7、分闸线圈 8、工作气隙II
双线圈式永磁操动机构
? 当断路器处于合闸位置时，如图(a)所示，永久磁铁利用动、静铁 芯及工作气隙I提供的低磁阻抗通道将动铁芯保持在合闸位置。当 机构接到分闸命令时，分闸线圈7通电。分闸线圈在工作气隙I产 生的磁感应强度的方向与永磁材料所产生的磁感应强度的方向相 反。当分闸线圈的电流达到某一值时，使动铁芯在工作气隙 II处 产生的向下的吸力大于在工作气隙 I处向上的吸力时，动铁芯开始 向下运动，并且随着位移的增加，工作气隙II的磁阻逐渐减小， 磁感应强度越来越大，动铁芯向下呈加速运动。当动铁芯运动至 超过运动行程一半以后，如图 (b)所示，永磁体在工作气隙II处产 生的磁感应强度大于在工作气隙I处的磁感应强度，于是进一步加 速了动铁芯的运动速度，直到分闸到位，如图 (c)所示。当切断 分闸线圈中的电流后，动铁芯在永磁体的单独作用下将自动保持 在分闸位置上。
断路器操动机构的基本要求
断路器操动机构的基本要求1. 概述断路器是电力系统中保护和控制设备的重要组成部分，用于在电路发生故障时切断电流，保护电力设备和人员安全。
操动机构是断路器的核心部件，负责实现断路器的开关操作。
断路器操动机构的设计和选型对断路器的性能和可靠性有着重要影响。
2. 基本要求断路器操动机构应满足以下基本要求：2.1 可靠性断路器操动机构在长期运行中应具有良好的可靠性。
它应能够正常工作，在各种环境条件下保持稳定的性能，并能承受系统的额定电流和短路电流。
2.2 快速性断路器操动机构的操动速度应快，能够在故障发生时迅速切断电流。
快速的断路时间可以减少故障对电力设备的损害，并提高电力系统的可靠性。
2.3 灵敏性断路器操动机构应具有良好的灵敏性，能够对各种故障信号做出快速响应。
它应能够感知电流的大小和方向，并根据预设的保护逻辑做出相应的动作。
2.4 耐久性断路器操动机构应具有良好的耐久性，能够承受长时间的运行和频繁的开关操作。
它应采用高质量的材料和可靠的结构设计，以确保机构的寿命和稳定性。
2.5 安全性断路器操动机构应具备良好的安全性能，能够确保操作人员的安全。
它应采用可靠的防护措施，防止误操作和意外事故的发生。
2.6 远程控制断路器操动机构应支持远程控制功能，能够通过远程信号实现对断路器的操作。
这样可以提高操作的便捷性和安全性，减少人工操作的风险。
3. 设计考虑为满足上述基本要求，断路器操动机构的设计需要考虑以下几个方面：3.1 机构类型断路器操动机构可以采用不同的类型，如电动机构、液压机构、气动机构等。
选择合适的机构类型需要考虑其性能、成本和可靠性等因素。
3.2 传动系统断路器操动机构的传动系统应具有高效、可靠的特点。
常见的传动系统包括齿轮传动、链传动、蜗杆传动等。
传动系统应具备足够的扭矩和刚度，以确保机构的稳定性和可靠性。
3.3 动作速度控制断路器操动机构的动作速度应能够根据实际需要进行控制。
可以采用变频调速器、液压调速器等装置，以实现动作速度的调整和控制。
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这种机构多用于10kV柱上断路器。这种机构目前仍然在有些柱上断路器上使用。
电磁操动机构
靠电磁力合闸并同时给分闸弹簧储能，
分闸靠弹簧力的操动机称为电磁操动机构
优点是1结构简单，2工作可靠，3制造成本较低，
缺点1合闸消耗的功率太大(17kW至52kW分闸线圈电流75—235A)。2必须配备价格较贵的蓄电池组或整流电源装置，3而且结构笨重、耗材多、合闸时间长(0．2--0．8s)只适用于110kV及以下的断路器。
减少，因而可靠性大大提高。而电子控制便于实
现智能化。
：(1)弹簧操动机构由150多个零件组成，而永磁操动机构仅有60多个零件。零件数减少近60％，大大减少了库存和出现故障的可能性，维护工作量也大大降低；(2)弹簧操动机构的机械寿命1万次，而永磁操动机构的机械寿命3万次，甚至10万次：(3)新一代永磁操动机构的真空断路器配有一个指示器，进行运行监视并指明出问题的地方。
目前气动弹簧操动机构仍然在有些126—500kV压气式SF6断路器上使用。但是随着
自能式高压SF6断路器的发展，气动弹簧操动机构将会被淘汰。
液压操动机构
液压操动机构利用液压油作为动力传动的介质。用于断路器的为储能式的液压操动机构，它利用储压器中预储的能量，运用差动原理，间接推动操作活塞来实现断路器的分合闸操作。
液压操动机构的优点：(1)体积小、操作力大、操作平稳、无噪声而需要控制的能量小。(2)容易实现自动控制和各种保护。液压操动机构的缺点：(1)如果有泄漏就会影响能量输出而造成断路器的慢分和慢合。(2)如果气温变化大，一是储压器中的压力变化增大；二是引起油的粘度变化而影
响断路器分合速度的变化。(3)加工精度要求高。
缺点1由于该机构蝶簧的材料和工艺要求高，2液压元件精度要求也高，3制造难度较大，4成本较高
优点，操作平稳，性能较为可靠，因此在高压SF6断路器上使用范围逐渐扩大
永磁操动机构
永磁操动机构是在电磁操动机构基础上发展起来的。最大的改进是使用了永久电磁铁。永磁操动机构利用电磁力操动、永磁保持和电子控制。由于取消了脱、锁扣装置，而采用永久电磁铁进行终端位置的保持，动作元件和零部件数目明显
液压弹簧操动机构
液压弹簧操动机构是在液压操动机构基础上发展起来的。最大的改进是用蝶簧储能取代了氮气储压筒储能，这就避免了泄漏和温度变化造成的故障，且大大减少了机构体积，简化了结构。
新型液压弹簧操动机构完全模块化，采用集装板
块结构
由于液压弹簧操动机构集液压和弹簧操动机构的优点，1操作平稳，2性能较为可靠。
等。弹簧操动机构的传动机构为四连杆机构。其
原理是相同的。
弹簧操动机构的优点是：(1)不需要专门的操作电源。储能电动机功率小，交直流两用，使用方便。(2)没有油压和气压，因此也不需要这些压力的监控装置。
缺点是：(1)结构
比较复杂，零件数量较多，加工要求较高。(2)传动环节较多，有时会出现故障。
自能式高压sF6断路器多配用弹簧操动机构。随着高压断路器的不断发展也促使了弹簧操动机构不断改进和更新。除模块化的弹簧操动机构外，目前已有第三代弹簧操动机构出现
永磁操动机构必须配用电容器和电子元件，这些元件的可靠性直接影响断路器的可靠性
永磁操动机构的行程相对较短，因此，特别适合真空断路器配用，在真空断路器领域逐渐得到运用。
电机操动机构
采用数字控制技术与简单、可靠、成熟的电动机设计结合，不仅满足断路器操动机构的所有要求，还可以提供更多新的功能。
优点：1只有一个动作部件；2理想的预设动作曲线；3触头工作与设备使用年限和温度变化无关；4工作条件受到直接监控，不需要额外的传感，具有先进的现场监控平台；5用串口通讯实现远程监控；6低功耗，无瞬间高负荷；7低机械压力和低噪音；8模块化计。
气动弹簧操动机构的优点：(1)以压缩空气为动力源，不需要大功率的直流电源。
(2)当失去电源时，储压罐内的压缩空气仍然可以操作断路器。
(3)结构较简单，传动零件较少，也较为可靠。气动弹簧操动机构的缺点：(1)空气压缩机及系统如果出现故障就会造成机构故障。(2)压缩空气系统如果泄漏严重就会因失压而造成机构故障。(3)噪声大
高压断路器的不
断发展也促使了液压操动机构不断改进。目前，模块化，高质量，无泄漏的新型的液压操动机构仍然受到用户欢迎。
弹簧操动机构
弹簧操动机构是利用己储ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的弹簧为动力，来实现断路器的分合闸操作。
弹簧储能靠电动机。
弹簧操动机构因使用的弹簧类型不同，有各种形
式。有压缩弹簧操动机构、拉伸弹簧操动机构、
扭簧储能弹簧操动机构、盘簧储能弹簧操动机构
操动机构
原理
应用场合
趋势
手动操动机构
靠手力分合闸的操动机构称为手动操动机构
低电压等级断路器使用过，1不需辅助设备和电源，2不能开断大电流，3不能实现自动重合闸，4不安全
淘汰
手动弹簧操动机构
靠手力合闸并同时给分闸弹簧储能，分闸靠
弹簧力的操动机构称为手动弹簧操动机构
优点：1结构较简单，2不需要辅助设备和电源
电磁操动机构目前仍然在一些多油、少油和真空断路器上使用，但数量会越来越少直至淘汰。
气动操动机构
早期的气动操动机构用于空气断路器，分合闸都靠压缩空气提供动力，储压筒内压力高。机构体积大，噪声高。这种气动操动机构已经淘汰。
后期的气动操动机构是改进后的气动操动机构。分闸靠压缩空气提供动力，同时给合闸弹簧储能。合闸靠弹簧提供动力。因此，也称为气动弹簧操动机构。
电机操动机构可以很方便地运用在各种断路器上，并保持始终如一的性能。由于电机操动机构使用时间较短，还没有显
示出它的缺点。