1000A智能型万能式断路器设计 （1）安全可靠地接通和分断短路电流及以下的所有电流，也就是说除了接通和分断极大的电流外，断路器还应分断临界负载电流。 （2）长期通过额定发热电流而不致发生过高温升；
（3）达到标准规定的点寿命和机械寿命，在规定的接通和分断次数后，不致有严重的磨损。
所以在设计触头系统时应该注意一下几个方面： 1.接触形式
在实际触头设计中，断路器的触头大多采用线接触，静触头常设计成平面，而动触头设计成弧面，在分断短路电流时有利于电弧进入灭弧室；接触器由于要达到高的机械电气寿命要求，除了采用线接触的形式，也有采用多点接触的形式，如触头表面设计成网格形式，其触头要求在触头接触过程中能尽量磨掉表面的氧化层。在动静触头配对时往往使静触头的硬度稍大于动触头的硬度。 2.触点形式
根据动静触头在分断状态下的断点数，可分为单断点和双断点。在新一代低压电器设计中，趋向于采用双断点的结构形式，并通过结构创新，克服了传统意义上单断点和双断点的一些缺点。 3.触头结构
断路器常用的有对接式触头、桥式触头和插入式触头。在这里我们选用桥式触头。桥式触头有两对触头，这对大容量(1000A以上)断路器有利，可省去笨重的软连接。 4.触头压力
断路器的触头压力主要取决于极限短路通断能力，必须保证触头在通过短路电流时不致因电动斥力而产生跳动或引起熔焊。因此，要求触头压力要大于触头间的电动斥力。电动斥力可按下式决定：
F?I2lnd?10-7 （2-27） d0 式中：F-触头间的电动力(N)；I-流过触头的电流(A)；d一触头的直径(m); do-触头接触点的直径(m)。 其中而可用下式决定：
d0?2F1 （2-28） πHB 式中：E一触头间接触压力(N)；HB-触头材料的布氏硬度。
弧触头的压力一般取主触头的1/3～1/2。限流断路器的触头压力越小越好，满足触头长
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1000A智能型万能式断路器设计 期的导电能力和避开电路中可能出现的起动电流。 5.电动补偿
当分断电流增大时，按(2.1)计算出的触头压力很大，给机构设计造成困难。为了减少所需的触头压力弹簧，可采用多种型式的电动力补偿措施。采用多个触头并联是措施之一。如果有n个触头并联，则总的斥力在理论上可降低到原来的/砌。但触头并联数不宜太多，否则使触头结构复杂，不利于制造和装配。另一方面，照成电流分布不均，使两侧触头电流较大，反而减小补偿的效果，也使得两侧触头发热严重。一般使得每个触头的额定电流约为250～500A。 6.触头开距
低压断路器所需的开距很小，在断开短路电流时不会因气隙击穿而发生电弧复燃。 在决定断路器开距时，要考虑以下三点：
(1)保证断路器在断开短路电流时断路器不会因为动触头和停档碰撞引起的反弹而再次接通电路；
(2)保证断开临界电流；
(3)尽可能使灭弧室的空间得到充分利用，触头开距尽可能取大些。取触头开跑为15～70mm。我们选用的是双挡触头，因此当弧触头刚接触时，主触头的开距（小开距）在2～5mm。 7.触头材料
触头的接触电阻与触头材料有直接的关系，触头材料在温度达到一定数值后，其械强度就会显著降低。为保证触头的可靠工作，触头在长期发热时的表面稳定温升不应超过有关标准规定的极限允许温升，具体数值可在相关的标准中查阅。 8.触头超程
主要是主觖头的超程，它决定于传动杆的磨损和触头的磨损，必须保证在寿命终了时，主触头仍能可靠地接触，一般取2～6mm。 9.磁吹
为了把电弧驱入灭弧室，有时要考虑磁吹，特别是在直流的情况下，加磁吹线圈是有效的灭弧措施之一。但是加磁吹线圈会使断路器的结构变的更复杂，这里我们不选用。
2.4.1.2 灭弧室的设计
主要由气密绝缘外壳、导电回路、屏蔽系统、触头、波纹管等部分组成陶瓷外壳真空灭弧室。
灭弧室必须保证以下性能：
1.为了可靠地熄灭电弧，燃弧时间应尽可能短：
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1000A智能型万能式断路器设计 2.有足够的热容量，使在熄灭电弧时，灭弧室的温度不致太高，防止灭弧室变形或碎裂；
3.尽可能小的飞弧距离；
4.有良好的绝缘性能，在受电弧高温灼烧后不容易碳化，而使绝缘电阻下降； 5.有足够的机械强度，能承受电弧热能产生的压力；另一方面也能承受产品在装配和运输过程中的振动而不致碎裂；
6.尽可能小的外型尺寸和重量。
2.4.1.3 断路器操动机构设计
断路器的闭和与断开由机构来实现。机构包括传动机构、自由脱扣机构和主轴、脱扣轴等。 1.传动机构
断路器的传动机构可分为手柄传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动和气动或液压传动五类。
在选择和设计传动机构时应注意到：
(1)手柄和杠杆传动的最大操作力最好不超过250N。为了满足这个要求，可以适当的选择手柄长度和转动角度；
(2)传动机构消耗功率小，为了降低大容量断路器的消耗功率，可采用储能闭合的电动机传动，这时电动机的功率可降至0.3～1KW;
(3)固有闭合时间小，为了缩短电动机传动储能闭合机构的固有闭合时间，可采用预储能措施。
(4)闭合断路器是冲击应尽量小。
2.蓄能机构：采用弹簧储能，由储能弹簧、凸轮、储能杠杆、扣板和半轴组成。当扣板扣子半轴时，籍电动或手动带动凸轮顺时针方向转动，推动蓄能杠杆上的滚柱B，使蓄能杠亦顺时针方向转动，其下端则向左移动，使蓄能弹簧压缩。达到蓄能的目的。当推动凸轮到最高点时，凸轮上的滚珠A被扣板锁住，能量以蓄足，这时处于预储能状态，准备断路器闭合。如要释能使断路器闭合时，借手动或释能电磁铁动作，使半轴逆时针转一角度，扣板释放。A也释放，滚珠B在弹簧力推动下迅速下降到凸轮最低凹处，完成释能动作，使断路器触头闭合。 3.自由脱扣机构
自由脱扣机构是实现传动机构和触头系统之间的联系。自由脱扣机构再扣时，传动机构应带动触头系统一致运动，并使触头闭合。一般，自由脱扣机构分自动再扣和非自动再扣两类。自动再扣的自由脱扣机构是由手柄自身的重量或在复位弹簧作用下再扣。
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1000A智能型万能式断路器设计 万能式断路器采用的就是这一类的自由脱扣机构。用若干个零件相互扣搭的自由脱扣机构可在受柄的重量下复位。其缺点是没有省力作用，因此闭合操作力较大。为了消除这一缺点，现多采用四连杆变五连杆的自由脱扣机构，当机构闭合后，消除其中一个支点，从而实现自由脱扣。
4.欠电压脱扣器
它分为欠电压瞬时脱扣器和欠电压延时脱口器，分励脱扣器用于远距离遥控或热继电器动作分断断路器。过电流脱扣器用于防止过载和负载侧短路。
5.电动机与手柄操动机构
采用直流串激电动机作为动力源，高速电动机经齿轮和行星轮变速后带动主轴上的凸轮转动而工作。当蓄能完成后，微动开关动作，切断电动机的电源，电动机停止。手动蓄能时，蓄能手柄能带动主轴转动，但其他部分不会转动。一般手柄来回7次完成蓄能操作。电动机操动机构自成一套体系，蓄能轴与主轴之间通过凹凸型锲口活动联结，装配和拆卸都很方便。
1.释能脱扣半轴 2.杠杆l 3.连杆2 4.储能杠杆 5.储能弹簧 6.凸轮
图2-3 操动机构原理图 7.连杆1
8.主轴 9.连杆3 10.分断脱扣半轴 11.连杆2
2.4.2 断路器的保护功能
万能式断路器具有短路保护、过载保护和漏电保护的功能。在电器超载或非正常运行中，如出现故障，会自动断开开关，起到保护电器和线路的作用；另外带有漏电保护的断路器，具有漏电保护功能，防止人为触电。
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1000A智能型万能式断路器设计 2.4.2.1 断路器的三段保护
1.电流速断保护：
当线路发生相间短路、相间短路接地故障时，能保证断路器瞬时动作的保护装置叫 做电流速断保护，属于电力设备主保护。其整定值应是按躲过线路末端最大短路电流来设置，即线路末端发生短路部动作，所以不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化影响电流速断的保护范围。
因此，瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障。电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和限时电流速断保护两种。
2.限时电流速断保护：
为了弥补瞬时速断保护不能保护线路全长的缺点，常采用略带时限的速断保护，即延时速断保护。这种保护一般与瞬时速断保护配合使用，其特点与定时限过电流保护装置基本相同，所不同的是其动作时间比定时限过电流保护的整定时间短。为了使保护具有一定的选择性，其动作时间应比下一级线路的瞬时速断大一时限级差一般取0.5秒。
图2-4 电流速断保护
图中 1――最大运行方式下d (3 ) 2――最小运行方式下d (2 ) 3――保护1第一段动作电流
Id（3）?E?Zs?Zd?E?Zs?Z1ld （2-29）
Id（2）?E?33 （2-30） Id（3）?22Zs?Z1ld可见，Id的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关
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