钳夹式隔离开关合闸夹紧力和接触电阻的计算

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摘要：目前户外隔离开关市场需求量逐年增大，作为户外隔离开关的一种主要合闸接触方式，钳夹式隔离开关应用也更加广泛，本文着重介绍了合闸夹紧力和接触电阻的计算，让人们对此种隔离开关的原理更加了解。

关键词： 钳夹式 夹紧力 接触电阻

一、钳夹式隔离开关合闸过程中上导的工作原理

图1

主闸刀在合闸过程中，齿轮箱推动上导操作杆端部接头上的滚子，使滚子相对上导电管做相对运动，在这个位移运动过程中包括操作杆的加紧行程和合闸弹簧的合闸行程。首先操作杆要推动端部一对连板运动，装配成V型的连板向前运动，V型角增大，与连板相连两对动触片围绕支点做旋转运动，逐渐加紧动触片中心位置的静触杆，当动触片与静触杆完全贴紧以后，连板的V型角固定，操作杆不在前进，操作杆的这段位移，称之为加紧行程。

当夹紧行程完成后，操作杆不能再前进，此时主闸刀仍没有合闸到位，还会继续合闸，齿轮箱推动滚子继续前进，由于动触片已经与静触杆夹紧，不能再继续前进，安装滚子的接头与操作杆之间的连接中间有个压缩弹簧，正常安装状态，弹簧有一定的预压缩力，当齿轮箱的推力大于弹簧的预压缩力时，弹簧会继续压缩，直到主闸刀合闸到位，滚子完成行程，弹簧这段压缩行程就称之为合闸弹簧的合闸行程。此时动触片完全夹紧静触杆，通过合闸弹簧的压缩力使动触片夹紧。

二、弹簧压缩量的计算

1.加紧行程的计算

在这里，我们设定静触杆的半径为，动触片的旋转支点到与静触杆加紧位置距离为，到动触片另一端连板的支点为，连板的长度为，到达加紧位置时连板与轴线的夹角为α，分闸状态时动触片支点到连板中心点距离为。

在静触杆加紧过程中加紧行程

图2

2. 操作杆端部滚子位移的计算

在整个合闸过程中，齿轮箱会推动操作杆端部滚子相对上导电管前进，滚子的这段行程既是滚子在合闸过程中的位移，在这里我们设定为。操作杆端部的滚子半径为，齿轮箱旋转轴到顶部的距离为，在分闸状态上导操作杆滚子中心距上导端面的距离为（可以通过上导装配的零部件尺寸计算出来），分闸时上导端面到齿轮箱旋转轴中心距为（根据连接叉尺寸可以计算出来）。

此时可以计算出位移

3. 合闸弹簧的压缩量

在操作杆的这段位移过程中，首先是推动图中所示连板向前运动，直到动触片接触静触杆，此时，操作杆的加紧行程走完，操作杆不能继续前进，但是滚子随合闸继续前进，这时，就会压缩合闸弹簧，直到合闸完成，合闸弹簧的这段压缩量为

4. 复位弹簧的压缩量

由于在装配初始阶段复位弹簧就处于压缩状态，设定初始压缩量为，那么合闸状态，复位弹簧的压缩量就为

三、夹紧力的计算

首先根据弹簧的参数，可以计算出合闸弹簧的刚度系数和复位弹簧的刚度系数，根据上述合闸弹簧的压缩量可以分别计算出合闸弹簧的压力和复位弹簧的压力，由图3受力示意图可以计算出连杆受力和夹紧力的大小。

图3

四、接触电阻的计算

计算公式如下：

式中：――接触压力即夹紧力；

――与接触形式有关的系数，对点、线、面接触，分别取0.5、0.7、1；

――与接触材质、表面情况、接触方式等有关的系数，通常由实验得出，见表1

表1 各种材料(表面未氧化)的值

接触材料 接触材料

银-银 60 黄铜-黄铜 670

铜-铜 80 ~140 铝-铜 980

镀锡的铜-镀锡的铜 100 铝-黄铜 1900

由于隔离开关的接触大多都是采用铜镀银，并且钳夹式接触方式为点接触。由以上表1取m=0.5 ,Kc=60, 根据接触压力可计算出一对触点的接触电阻Rc，可以根据触点的对数n，计算出总的接触电阻，R =Rc/n。

五、结论

通过以上的计算，我们可以很容易计算出钳夹式隔离开关的动静触头的夹紧力和接触电阻，来判定产品的通流能力及性能，为我们做此类设计产品打下基础。

参考文献：

［1］徐国政,张节荣,钱家骊,黄瑜珑. 高压断路器原理和应用［M］.北京：清华大学出版社,2000: