智慧小型断路器电动操作机构的结构设计与分析

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.008

电器与能效管理技术 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (4): 47-55.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.008

智慧小型断路器电动操作机构的结构设计与分析

魏波, 赵质胜, 赵明, 盛勇兵, 任昌宾

浙江天正智能电器有限公司, 浙江嘉兴 314000

收稿日期:2022-11-25 出版日期:2023-04-30 发布日期:2023-05-09
作者简介:魏波(1985—),男,工程师,主要从事低压断路器产品的设计。|赵质胜(1983—),男,工程师,主要从事低压断路器产品的设计。|赵明(1985—),女,高级工程师,主要从事低压断路器产品的设计。

Structural Design and Analysis of Smart Miniature Circuit Breaker’s Electric Operating Mechanism

WEI Bo, ZHAO Zhisheng, ZHAO Ming, SHENG Yongbing, REN Changbin

Zhejiang Tianzheng Smart Electrics Co.,Ltd.,Jiaxing 314000,China

Received:2022-11-25 Online:2023-04-30 Published:2023-05-09

摘要/Abstract

摘要：

智慧小型断路器在某些用电场所和用电设备中有不可替代的作用。具体对智慧小型断路器电动操作机构的结构进行设计,包括位置开关的布局、运行逻辑的分析、电机选型、齿轮系统传动比的计算及齿轮设计等,将理论计算结果与实际产品数据进行穿插引用和对比,验证了设计方法与设计思路的可行性。能为同类产品的设计提供参考,有效缩短研发周期。

关键词: 电动操作机构, 智慧小型断路器, 齿轮传动, 位置开关, 减速装置

Abstract:

Smart miniature circuit breakers play an irreplaceable role in some power-consuming places and electrical equipment.Specifically,the structure of the electric operating mechanism for smart miniature circuit breakers is designed,including the layout of position switches,the analysis of operation logic,motor selection,the calculation of gear system transmission ratio and the gear design,etc.The theoretical calculation results are interspersed with the actual product data.References and comparisons are used to verify the feasibility of design methods and design ideas.It can provide reference for the design of similar products and effectively shorten the research and development cycle.

Key words: electric operating mechanism, smart miniature circuit breakers, gear drive, position switch, reduction gear

中图分类号:

TM561

魏波, 赵质胜, 赵明, 盛勇兵, 任昌宾. 智慧小型断路器电动操作机构的结构设计与分析[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(4): 47-55.

WEI Bo, ZHAO Zhisheng, ZHAO Ming, SHENG Yongbing, REN Changbin. Structural Design and Analysis of Smart Miniature Circuit Breaker’s Electric Operating Mechanism[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2023, 0(4): 47-55.

图/表 14

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

表1

表2

TeB7E智慧小型断路器齿轮参数

参数		蜗杆	斜齿轮	传动齿轮	驱动齿轮	手柄齿轮
模数m	主	0.4	0.5	0.6	0.6	—
模数m	从	—	0.4	0.5	0.6	0.6
齿数Z	主	1	11	11	29	—
齿数Z	从	—	36	38	29	29
分度圆直径d/mm	主	4	5.5	6.6	17.4	—
分度圆直径d/mm	从	—	14.4	19	17.4	17.4
压力角 α/(°)	主	20	20	20	20	—
压力角 α/(°)	从	—	20	20	20	20
齿顶高系数 $h a *$	主	1	1	1	1	—
齿顶高系数 $h a *$	从	—	1	1	1	1

表2

图11

图12

参考文献 9

[1]	毛海锋, 楼铭达, 徐惠兴. 具有分合功能的智能预付费控制器的设计[J]. 电器与能效管理技术, 2014(13):25-27.
[2]	陈咸. 具有重合闸功能的塑壳断路器电动操作机构结构分析[J]. 电器与能效管理技术, 2019(13):38-41.
[3]	张跃峰, 宋庆林, 王立, 等. 隔离开关电动操作机构动作特性分析装置的研究与设计[J]. 科技创新与应用, 2021, 11(16):101-103.
[4]	颜聪明. 三工位开关电动操作机构研究[J]. 电气应用, 2020, 39(11):44-48.
[5]	黄佳, 任昌宾, 史克少, 等. 一种电子式剩余电流脱扣器放大机构的设计分析与研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021(10):48-51.
[6]	唐庭, 陈柏霖, 汪泰宇. 一种电能表外置断路器电动操作机构的设计与研究[J]. 电工电气, 2019(1):61-64.
[7]	卢科军. 热塑性塑料齿轮的设计与制造[J]. 上海塑料, 2020(4):51-57.
[8]	李磊. 塑料蜗轮与钢制蜗杆的啮合性能研究[D]. 上海: 同济大学, 2007.
[9]	魏波, 赵质胜, 任昌宾, 等. 小型断路器螺管式电磁系统的理论分析与计算[J]. 电器与能效管理技术, 2022(6):73-79.

电气特性指标	工作状态
电气特性指标	空载	堵转	最大效率下	最大功率下
转速/(r·min^-1)	24 294	—	20 545	12 147
电流/A	0.162	4.864	0.888	2.513
力矩/(g·cm)	—	206.23	31.83	103.12
效率/%	—	—	62.7	—
输出功率/W	—	—	6.68	12.79

[1]	李金儒, 李静, 刘树鑫, 李雪. SF₆/N₂混合气体断路器弧后击穿特性研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(4): 8-14.
[2]	李虹霏, 马少华. 考虑摩擦力的断路器操动机构动态特性仿真计算[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 55-61.
[3]	王学良. 一种大电流空气断路器电触点焊接工艺研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 66-68.
[4]	王宇翔, 袁波, 令狐绍江, 刘秘, 何鑫, 程李御. 一种万能式断路器双钥匙锁的设计及运用[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 73-77.
[5]	郑锦博, 郑乐江, 严向坤. 外置断路器综合性能检测装置研究和应用[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 78-83.
[6]	陈昊, 徐伟伦, 沙浩源, 姚龙华, 王伟亮, 徐鹏. 高压断路器分合闸振动过程突变点的两阶段辨识方法[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 28-33.
[7]	成达, 张蓬鹤, 熊素琴, 李求洋, 张照资, 高偲智. 新型低压直流断路器研究综述[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 1-8.
[8]	臧卫, 令狐绍江, 葛世伟. 直流微电网短路故障电流保护装置研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(11): 39-45.
[9]	刘骁暘, 周柳. 直流断路器并联IGCT的仿真与试验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(10): 56-61.
[10]	黄佳, 史克少, 赵明, 盛勇兵, 张彦阳, 任昌宾. 小型断路器操作机构优化设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(10): 62-64.
[11]	肖林, 蒋顾平. 塑壳断路器双金属片选用与设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(8): 61-66.
[12]	陈加明. 永磁断路器合闸机械特性的仿真方法[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(8): 47-50.
[13]	周强. 中压真空断路器操作机构反力特性匹配计算分析及应用[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(7): 67-72.
[14]	邢垒垒. 基于有限元仿真软件的多刚体及刚-柔耦合分析在万能式断路器中的应用[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(7): 80-85.
[15]	刘成, 戴道立, 王宁, 陈玲玲, 陈季川. 在线监测中真空断路器刚合点估算方法综述[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(6): 6-9.

智慧小型断路器电动操作机构的结构设计与分析

Structural Design and Analysis of Smart Miniature Circuit Breaker’s Electric Operating Mechanism

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 14

参考文献 9

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价