刘亚培，王之军，杜迎乾，张〓豪，张〓博，郝相羽
(平高集团有限公司，河南 平顶山〓467001)
摘要：为了得到高压双动断路器合闸和分闸过程的瞬态冲击特性，针对包含双动断路器本体和弹簧机构的整机双动断路器模型，考虑冲击、接触、间隙、柔性等因素，利用LS-DYNA软件进行了双动断路器整机冲击动力学仿真计算。根据仿真结果，选取冲击应力较大的连杆位置进行了动态应力测量试验，并针对仿真与试验结果出现误差的原因进行了分析。仿真与试验结果对比表明，连杆的峰值应力最大相对误差为6.74%。
关键词：高压双动断路器；仿真；LS-DYNA；接触；冲击
中图分类号：TM561；TH123〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2020)02-0056-04

 作为电网系统中的控制保护执行设备，断路器的设计涵盖了机械、电、热、流体、电磁场以及自动控制等多个学科。对断路器机械性能的研究，常采用多体动力学方法来研究其传动系统的运动特性，由于把零件处理成刚体，忽略了结构的变形能，因此无法评估各个零件在冲击过程中的应力水平。也有一些研究采用冲击动力学方法，但多集中在单独的传动机构或弹簧机构，鲜有对整机模型进行详细的仿真模拟，而且对于模型中次要的传动结构多进行了有限元模拟方式的简化，比如铰链采用1D梁单元进行模拟等，这种处理方式简化了建模和分析过程，但也忽略了传动副本身的变形。
本文采用LS-DYNA软件，旨在尝试建立断路器整机的详细仿真模型，同时考虑接触、摩擦引起的能量损失和各零件的弹性变形，研究各个结构的瞬态应力-时间曲线等冲击特性，最后通过试验验证了仿真方法的可行性和仿真结果的准确性。

1〓仿真模型的建立
1.1〓断路器结构介绍
高压双动断路器结构主要由弹簧机构和断路器本体两个子结构组成，其结构如图1所示。弹簧机构（图1左端）是高压双动断路器的动力来源；断路器本体传动系统（图1右端）将弹簧机构的动
作传递到高压开关的触头上。

图1〓断路器整机模型图略
区别于传统的动、静触头，灭弧室内的两侧触头都可以运动，通过触头联动实现合、分闸，即双动。双动结构（如图2所示）只需要较少的能量就可以得到单动结构同样的开断间距，因而更有利于降低弹簧机构的操作功，进而提高断路器的机械可靠性。

图2〓双动触头图略

断路器合闸-分闸操作是一个涉及摩擦、间隙、碰撞、柔性等多因素的过程。弹簧机构合闸-分闸结构示意图如图3所示。弹簧机构工作过程如下。
合闸过程：合闸掣子在重力作用下转动，与锁扣分离，合闸弹簧释放能量，飞轮齿轮在合闸弹簧作用下转动，同时凸轮转动，带动合闸磙子转动，拐
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作者简介：刘亚培（1988—），男，工程师，主要从事高压开关仿真分析工作,13393797569@.