大容量万能式断路器研发的一种新思路

大容量万能式断路器研发的一种新思路 电器与能效管理技术（2019NO.21）-电器设计与探讨-大容量万能式断路器研发的一种新思路宋伯鑫，王铁军（江苏凯隆电器有限公司，江苏常州213011）摘要大容量万能式断路器的研制为降低设计上的不足带来的风险，往往需在开模具前先用其他办法做样机,待试验验证主要短路性能后,再按需要制作正式模具。 采用一种全新的断路器基座阶梯形拼接结构工艺,来制作上述样机，不仅可以基本不影响样机宽度尺寸，而且可以满足性能要求。 关键词万能式断路器；基座；阶梯形拼接；工艺TM561文献标志码A2095-8188 （2019）21-0052-04DOI10.16628/j.ki.2095（188.2019.21.011宋伯鑫（1963-）,男，工程师,主要从事万能式断路器的研发和设计。 A NewThinking forDeveloping aLarge-Capacity AirCirchii BreakerSONGBoxin,*4NG Tiejun(Jiangsu KailongElectric ApplianCo.,Ltd.,Changzhou213011,China)Abstrach:In orderte reducathe riskswhich resultfrom insufficientdesion,the developmentof alaroc-capacityaieciecuitbeeakeeoeten needstomakesomepeototypeinanotheemethod beeoeeopeningamoed,and thentomakeaeoemaemoed aoedingtotheneedwhen themainsho etci ecuitpe eeoemance isve eieied.This papeeadopted anew structuretechnology ofbreaker-s basestep joiningte makethe aboveprototype,which doesn-t affectthe widh size,buaesomeeshepeeeoemanceeequieemen.Key words:at circuitbreaker；base；ster joining；technology0引言近期有些企业用电量急剧上升,供电变压器的容量也随之增大,相应大容量万能式断路器的需求量也随之增加。 从技术上来讲，按照现有万能式断路器设计的经验可以解决%但是由于相应零部件例如基座及底板的尺寸增加也带来相应的塑料模具尺寸增大，直接提升了开模具费用T%目前设计的正确与否还需依赖试验验证。 很多企业在试验中发现问题需修改设计,涉及塑料模具的修改，因此投入模具的费用增加,直接影响研发费用。 设计者希望设计的方案在得到验证之后再投入大的模具制造，使风险降至最低。 以前虽然有企业也采用把现有的塑料零件进行拼接达到设计要求,但由于方法陈旧,拼接的框架底座宽度明显增大，使大容量万能式断路器由于宽度尺寸太大给机构及抽屉座的设计带来麻烦4（*%另外用户也很难把产品安装在标准的柜体内，不利于推广应用。 本文提出一种新的拼接方法，基本上不增加宽度,可作为大容量万能式断路器研发样品试制之用。 1断路器基座拼接工艺改进1.1原有的拼接工艺将现有的基座按图加工后，将需要拼接的两基座中间留一定距离的缝隙,再用非磁性金属支架（例如铝合金支架）把两边加工后的基座固定成一体，然后再灌入足够多的环氧树脂胶水,待其冷凝成固体后即完成拼接。 此工艺的缺点是灌胶过程中难以精确控制灌胶量,需多次补灌才可灌满;并且拼接之后,由于在拼接的两个基座中间有胶水层以及加固的金属支架，使产品外形体积变大，特别是宽度更大。 当断路器受到外力时，拼接处强度也不够高，往往首先从拼接处断裂,而且环王铁军（1967-），男，工程师，主要从事低压断路器研发制造和技术管理。 52-电器设计与探讨-电器与能效管理技术（2019No.21）氧树脂胶固化后不耐高温,温度升高时容易在拼接处断裂。 再则接缝处溢出的固化胶水需逐个清理，因此此工艺比较繁琐。 1.2现有的拼接工艺这种全新的断路器基座阶梯形拼接结构示意图如图1所示，首先将基座拼接面按图1进行铳加工。 图1中基座1与2的拼接面均为多级阶梯状结构。 其特点是拼接后上下及左右定位精准,可以达到预定的尺寸。 拼接前先对拼接面进行喷砂处理;再将其放入烘炉中加热至一定温度,之后再刷上专用配置的胶水，均匀涂覆后进行拼接。 对拼接好的基座用夹具固定，在其一端施加一定的压力，确保两拼接面无缝对拼。 之后将其放入烘炉中持续加热一段时间,最后取出让其自然冷却。 完成后，对冷却后的基座只需进行局部按要求加固即可使用。 由于拼接面采用多阶梯结构,拼接可达到无缝对拼,既确保尺寸精准,又能增加抗弯强度。 总体宽度尺寸基本上不增加，满足断路器整体设计要求。 目前该拼接工艺已申请我国专利（授权公告号:209087737U）%基座1基座2现有的拼接工艺缩小了产品外形尺寸，较原有的拼接工艺缩小了宽度尺寸,并有效提咼了基座拼接后的强度,耐高温又不易变形。 经过多次压力试验验证，冲击强度可达到28kj/m2，完全可以满足产品对强度的要求。 2新产品开发中应用江苏凯隆电器有限公司在研发CKW65-6300的项目中前期研发费用较大，特别是大模具投入费用太大，影响了研发进度。 由于采用上述断路器基座阶梯形拼接结构的工艺,利用现有的塑料零件，很快就在产品设计的基础上完成样机制造。 CKW65-6300低压万能式断路器样机如图2所示。 图2CKW65-6300低压万能式断路器样机CKW65-6300产品的短路性能指标如表1所示。 表1CKW65S300产品的短路性能指标AC电压/V3u:=3s（有效值）/kA3w（1y）（有效值）/kA40013513569010010011405050从表1指标来看，该断路器的短路性能已达到国内外同类产品的先进水平。 在应用上可以满足2台3125kVA变压器并联运行时产生短路故障的保护，变压器供电的低压侧短路电流（U二400V）如表2所示。 表2变压器供电的低压侧短路电流！（=400V）变压器容量/kVA%变压器额定电流3/A铜排额定电流3/A单台变压器低压侧铜排短路电流/kA2台变压器并联低压侧铜排短路电流/kA31256.254510451067.7129.9注:按电网容量750MVA的计算值。 3试验验证CKW65-6300产品经上海电器设备检测所有限公司3C认证验证,其短路性能在400V、690V及1140V下的验证试验完全符合表1的指标,并完全通过全部3C认证试验。 典型试验示波图如图3?图5所示。 试验过程证实样机经受136kA（有效值）1s的考核，其强度完全能满足要求。 试后经检查，拼接的部分也没有出现异样。 图4及图5为400V及1140V的额定运行短路分断示波图，试验通过后经检查，拼接的部分也很正常。 因此可以证明，该拼接的部件强度完全符合要求。 53电器与能效管理技术(2019NO.21)-电器设计与探讨-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0CKW65-6300MU e=400V/e=6300A0436V/=136/299kA cos0=O.2O#13额定短时耐受电流TD190109655287.kA32.7GA2s25.5GA2s21.0GA2s-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0204060801001xx0t/s204060801001xx0CKW65-6300HU e=400V厶=4000A t7=436V/=136/299kA cos0=O.2O(/p)a=221.kA(/P)b=236.kA(?)c=183.kA0)a=268.MA2s(720b=310.MA2s(/2Z)c=215.MA2s-60-40-xx04060801001xx0T mb:16.5ms碌:11.7msTD190109695-60-40-xx04060801001xx0/s(b)CO1图3CKW65-6300短时耐受试验示波图20406()8()1()()1xx0-60-40-xx04060801001xx0-60-4()-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0t/s(a)O-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0t/s-60-40-xx04060801001xx0CKW65-6300HUe=400V厶=4000AU=436V7=136/299kA cos0=O.2O(/P)a=227.kA(/P)b=240.kA(Z p)c=179.kA(/20a=27&MA2s(/2/)b=335.MA2s(/2/)c=20&MA2s Tmb:16.6ms Tare11.5msTD190109694-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0204060801001xx0t/sCKW65-6300HU e=400V7n=4000A*436V-60-40-xx04060801001xx01=136/299kAcos0=O.2O(/p)a=210.kA(Q厂211.kA(/p)c=263.kA?/)a=218.MA2s(T2/)尸154.MA2s(/2Z)C=397.MA2s Tmb13.3ms Tare8.49ms TD190109696-60-40-xx04060801001xx0t/s(c)CO2图4CKW65-6300400V额定运行短路试验示波图54-电器设计与探讨-电器与能效管理技术(2019No.21)/so-A/4I?-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1204060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0t/st/s-60060120180240300360420480540W oV-150-60060120180240300360420480540t/s?o f-/wwvwa_4L1111111111-60060120180240300360420480540t/st/sA4?0-wvvvwvg4.-60060120180240300360420480540t/s-60060120180240300360420480540CKW65-6300M Ue=1140V/n=6300A f/=1.20kV7=50.3/107kA cos0=O.25#10(Zp)a=84.8kA(Db=99.9kA(/p)c=84.6kA(/20a=948.MA2s(/2/)b=889.MA2s(72Z)c=939.MA2s几b389.ms Tarc:9.50msTD190109672t/s(a)O/150M0-150-60-40-xx040t/s60801001xx0-60-40-xx04060801001xx0CKW65-6300M Ue=140V人=6300A*1.20kV片50.3/107kA-60-40-xx04060801001xx0s-60-40-xx04060801001xx0-60-40-xx04060801001xx0204060801001xx0t/s(c)CO24-60-40-xx040t/s60801001xx0/150嗖0-150-60-40-xx04060801001xx0三01_4lii I III-60-40-xx040t/s60801001xx0CKW65-6300MU e=l140V/n=6300A U=1.20kV1=50.3/107kA cos0=O.25#10CO1150m o7-150-60-40-xx040t/s 60801001xx04、0-60-40-xx040/s60801001xx0(7p)a=74.6kA(厶)产91.1kA(/p)c=104.kA(/2/)a=41.2MA2s(/20b=46.7MA2s(/20c=70.5MA2s Tmb17.8ms7c:5.71msTD190109673204060801001xx0(b)CO1(/p)a=70.2kA(/P)b=96.3kA(/p)c=98.8kA(l20a=36.1MA2s0)b=56.2MA2s(丹)c=62.9MA2s几bl&OmsAd6.20msTD190109674图5CKW65-63001140V额定运行短路试验示波图4结语在研发低压断路器新产品时，往往会遇到需制造模具的难关,特别是较大的模具制造,在设计没有把握的情况下开模风险极大,万一试验验证后模具需修改直至报废重开，会损失很多费用。 因此采用阶梯形拼接工艺制造样机是一种很好的选择，既可以避风险,又可快速得到结论。 特别对需要量较少的产品，也可临时用来制造正式产品供应用户使用。 %参考文献】:1:余定辉，张鹏