【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)用單向離合器的保護(hù)電路和保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

彈簧操動機(jī)構(gòu)作為斷路器用驅(qū)動機(jī)構(gòu)之一，結(jié)構(gòu)主要包括儲能傳動系統(tǒng)、合閘動力及傳動系統(tǒng)、儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)、合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)、分閘動力系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等六大系統(tǒng)，其動作原理是電機(jī)通過儲能傳動系統(tǒng)給合閘彈簧儲能，儲能結(jié)束時(shí)經(jīng)離合裝置實(shí)現(xiàn)儲能軸與傳動系統(tǒng)的可靠分離，并通過儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)進(jìn)行合閘彈簧能量保持；當(dāng)斷路器需要進(jìn)行合閘動作時(shí)，儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)在外力或電磁力的作用下，進(jìn)行脫扣動作，儲能的合閘彈簧能量釋放，一方面實(shí)現(xiàn)斷路器的合閘操作，另一方面給分閘彈簧進(jìn)行儲能，并通過合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)對斷路器的合閘位置進(jìn)行保持，同時(shí)對儲能的分閘彈簧進(jìn)行能量保持；當(dāng)斷路器需要進(jìn)行分閘動作時(shí)，合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)在外力或電磁力的作用下，進(jìn)行脫扣動作，儲能的分閘彈簧能量釋放，實(shí)現(xiàn)斷路器的分閘操作。

彈簧操動機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)上述儲能、合閘及分閘動作時(shí)，均需要相應(yīng)的控制保護(hù)電路對實(shí)現(xiàn)上述動作的零部件進(jìn)行控制和保護(hù)。儲能控制及保護(hù)電路包括以下元器件：接觸器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、輔助繼電器、行程開關(guān)及電阻等，接線圖一般如圖1所示，其動作原理為控制電路所有觸點(diǎn)閉合，在接通電源后，接觸器線圈通電，接觸器常開觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)開始動作，通過傳動系統(tǒng)帶動合閘彈簧進(jìn)行儲能，儲能結(jié)束后通過離合裝置實(shí)現(xiàn)儲能軸與傳動系統(tǒng)的離合，并且行程開關(guān)觸點(diǎn)動作實(shí)現(xiàn)儲能控制電路的開斷，繼而電動機(jī)回路斷電，停止動作。在此過程中，如果電動機(jī)回路出現(xiàn)電流過大或者回路通電時(shí)間過長(即儲能時(shí)間過長)，熱繼電器或時(shí)間繼電器動作，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路開斷，對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)；合閘回路包括以下元器件：電磁鐵、行程開關(guān)、輔助開關(guān)等，接線圖一般如圖1所示，其動作原理為控制電路所有開觸點(diǎn)閉合，在接通電源后，電磁鐵線圈通電，電磁鐵觸發(fā)桿動作帶動儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)脫扣，合閘彈簧能量釋放；分閘回路包括以下元器件：電磁鐵、輔助開關(guān)等，接線圖一般如圖1所示，其動作原理為控制電路所有開觸點(diǎn)閉合，在接通電源后，電磁鐵線圈通電，電磁鐵觸發(fā)桿動作帶動合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)脫扣，分閘彈簧能量釋放。

合閘操作完成后，彈簧操動機(jī)構(gòu)隨即進(jìn)行儲能操作，給合閘彈簧壓縮儲能為下次合閘操作做準(zhǔn)備，在此過程中希望儲能軸在合閘彈簧及電動機(jī)的帶動下始終進(jìn)行單向旋轉(zhuǎn)，為了防止合閘彈簧能量釋放時(shí)儲能軸因高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的沖擊傳遞到儲能傳動系統(tǒng)及至電動機(jī)，對傳動系統(tǒng)及電動機(jī)造成損壞，需要在儲能軸或在其前一級傳動軸上安裝一個(gè)單向離合器，當(dāng)合閘彈簧能量釋放時(shí)，實(shí)現(xiàn)儲能軸與儲能傳動系統(tǒng)及電動機(jī)脫離，保護(hù)儲能傳動系統(tǒng)和電動機(jī)免受沖擊損壞；同時(shí)為了防止斷路器進(jìn)行合閘操作，電動機(jī)回路斷電的情況下，合閘彈簧釋能末段儲能軸由于合閘彈簧預(yù)壓力的作用，會向旋轉(zhuǎn)方向的反方向運(yùn)動(如圖6虛線箭頭方向所示)，使儲能軸在平衡位置發(fā)生振蕩，需要在儲能軸或在其前一級傳動軸上再安裝一個(gè)防反轉(zhuǎn)的單向離合器，實(shí)現(xiàn)儲能軸反向旋轉(zhuǎn)的抱緊定位，合閘彈簧每釋放一次能量，防反轉(zhuǎn)單向離合器都會起作用。所述的合閘彈簧釋能后立即進(jìn)行儲能操作過程，如果電動機(jī)通電較晚啟動過慢，儲能軸可能會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，此時(shí)電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞到儲能軸的轉(zhuǎn)速與儲能軸反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速相對差值會很大，單向離合器的滾子就會對內(nèi)外圈產(chǎn)生較大的沖擊磨損。一般來說，彈簧操動機(jī)構(gòu)的操作壽命要求在一萬次以上，這種沖擊磨損累積效應(yīng)在六七千次之后就會變得嚴(yán)重，單向離合器可能會失效，從而對彈簧操動機(jī)構(gòu)的可靠度大大降低，滿足不了彈簧操動機(jī)構(gòu)的操作壽命要求。為了解決上述問題，一般現(xiàn)行的技術(shù)方法是增大單向離合器的扭矩，勢必會增大單向離合器的尺寸，進(jìn)而增加了機(jī)構(gòu)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)用單向離合器的保護(hù)方法，通過對控制電路的設(shè)計(jì)，減小電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞到儲能軸的轉(zhuǎn)速與儲能軸反轉(zhuǎn)前的轉(zhuǎn)速相對差值，減輕離合器的滾子對內(nèi)外圈的磨損，實(shí)現(xiàn)對單向離合器的保護(hù)，延長機(jī)構(gòu)的使用壽命，提高彈簧操動機(jī)構(gòu)的可靠度，保障電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

一種彈簧操動機(jī)構(gòu)用單向離合器的保護(hù)電路，包括電動機(jī)回路、電動機(jī)控制回路和保護(hù)回路，以及合閘回路和分閘回路，其中，電動機(jī)控制回路包括：常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)、接觸器線圈和輔助繼電器的一對常閉觸點(diǎn)，上述元器件或元器件的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路上進(jìn)一步串聯(lián)有由電阻r1和輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組組成的并聯(lián)電路。

電阻r1的阻值等于或大于接觸器線圈的阻值。

輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組的作用角度范圍為0～15°。

所述接觸器的額定電壓比電動機(jī)控制回路的電源電壓低一級。

所述接觸器線圈上連接有時(shí)間繼電器，時(shí)間繼電器觸點(diǎn)聯(lián)動控制接觸器線圈。

電動機(jī)回路包括接觸器三組主觸點(diǎn)、熱繼電器和電動機(jī)，上述元器件或元器件的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，接在電源兩端，其中，電動機(jī)的一端依次連接熱繼電器和接觸器兩組主觸點(diǎn)后連接在電源的一端，電動機(jī)的另一端依次連接另外一個(gè)熱繼電器和接觸器剩余的一個(gè)主觸點(diǎn)后連接在電源的另一端。

所述的電動機(jī)保護(hù)回路包括時(shí)間繼電器、輔助繼電器、熱繼電器和電阻，其中，時(shí)間繼電器、輔助繼電器觸點(diǎn)和熱繼電器的觸點(diǎn)組成并聯(lián)電路，與輔助繼電器和電阻組成的并聯(lián)電路，以及輔助繼電器的線圈一起組成串聯(lián)電路；電動機(jī)控制串聯(lián)電路與電動機(jī)保護(hù)串聯(lián)電路并聯(lián)接在直流電源兩端，且接觸器線圈連接在與輔助繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)的時(shí)間繼電器上。

合閘回路包括合閘線圈、輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組和常開觸點(diǎn)行程開關(guān)，上述元器件的觸點(diǎn)與控制臺或控制系統(tǒng)的合閘觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路；分閘回路包括分閘線圈和輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組，上述元器件的觸點(diǎn)與控制臺或控制系統(tǒng)的分閘觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路；合閘串聯(lián)電路與分閘串聯(lián)電路組成并聯(lián)電路接在電源兩端。

所述的常開觸點(diǎn)行程開關(guān)和常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)連接在彈簧操動機(jī)構(gòu)的儲能軸上，當(dāng)彈簧儲能結(jié)束后，同時(shí)控制常開觸點(diǎn)行程開關(guān)和常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)動作；所述的輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組和輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組連接在彈簧操動機(jī)構(gòu)輸出軸上，彈簧操動機(jī)構(gòu)輸出軸控制輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組和輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組的動作。

一種彈簧操動機(jī)構(gòu)用單向離合器的保護(hù)方法，當(dāng)彈簧操動機(jī)構(gòu)在接到合閘命令開始動作時(shí)，常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)觸點(diǎn)接通，但電動機(jī)控制電路中輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組的一對觸點(diǎn)還未斷開，此時(shí)，接觸器主觸頭在線圈的大吸力作用下快速吸合，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的快速接通；隨著儲能軸的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動，輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)電阻r1和接觸器線圈共同承擔(dān)電源的電壓，接觸器上施加的電壓滿足接觸器主觸點(diǎn)的吸合電壓，主觸點(diǎn)保持吸合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的持續(xù)通電，電動機(jī)通電的時(shí)間保證電動機(jī)傳遞到齒輪軸z5的轉(zhuǎn)速追逐上儲能軸的慣性轉(zhuǎn)速。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：本發(fā)明在電動機(jī)控制回路中串聯(lián)有由電阻r1和輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組組成的并聯(lián)電路，這樣，當(dāng)彈簧操動機(jī)構(gòu)在接到合閘命令開始動作時(shí)，常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)觸點(diǎn)接通，但電動機(jī)控制電路中輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組的一對觸點(diǎn)還未斷開，此時(shí)，接觸器線圈上施加的電壓大于接觸器線圈的額定吸合電壓，接觸器主觸頭在線圈的大吸力作用下快速吸合，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的快速接通，隨著儲能軸的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動，輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)電阻r1與接觸器線圈變成串聯(lián)關(guān)系，電阻r1和接觸器線圈共同承擔(dān)電源的電壓，接觸器線圈上施加的電壓減小，滿足接觸器主觸點(diǎn)的吸合電壓，主觸點(diǎn)保持吸合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的持續(xù)通電，從而實(shí)現(xiàn)對離合器的保護(hù)。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明所涉及的控制和保護(hù)電路改進(jìn)前示意圖；

圖2是本發(fā)明所涉及的控制和保護(hù)電路改進(jìn)后示意圖；

圖3是本發(fā)明的彈簧操動機(jī)構(gòu)儲能傳動系統(tǒng)剖視示意圖；

圖4是本發(fā)明的彈簧操動機(jī)構(gòu)儲能傳動系統(tǒng)剖視局部放大圖；

圖5是本發(fā)明的彈簧操動機(jī)構(gòu)合閘彈簧儲能后示意圖；

圖6是本發(fā)明的彈簧操動機(jī)構(gòu)合閘彈簧釋能后示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

圖1、圖2中，標(biāo)記號數(shù)字及字母意義如下：

dc2k.直流電源電壓2k；52a.輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組；52b.輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組；52c.合閘線圈；52t.分閘線圈；sp1.常開觸點(diǎn)行程開關(guān)；sp4.常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)；r1.電阻；r2.電阻；k88.接觸器；k49.熱繼電器；k49x.輔助繼電器；48t.時(shí)間繼電器；m.電動機(jī)；c1～c4.導(dǎo)線標(biāo)號；d1～d3.導(dǎo)線標(biāo)號；g1～g5.導(dǎo)線標(biāo)號；w1～w7.導(dǎo)線標(biāo)號；52bn1.導(dǎo)線標(biāo)號；52bp1.導(dǎo)線標(biāo)號；nc.常閉觸點(diǎn)；no.常開觸點(diǎn)；阿拉伯?dāng)?shù)字為元器件本身接點(diǎn)標(biāo)號。

圖3、圖4、圖5、圖6中，標(biāo)記號數(shù)字意義如下：

1.大齒輪；2.儲能軸；3.齒輪軸z5；4、軸承；5.齒輪軸z3；6.齒輪；7.電機(jī)；8.支架；9.齒輪z4；10a.單向離合器a；10b.單向離合器b；11.止動件；12.凸輪；13.掛簧拐臂；14.掛簧銷；15.合閘彈簧拉桿；16.合閘彈簧；17.限位銷；18離合凸輪。

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)用單向離合器的保護(hù)電路及保護(hù)方法，通過對控制電路的設(shè)計(jì)，減小電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞到儲能軸的轉(zhuǎn)速與儲能軸反轉(zhuǎn)前的轉(zhuǎn)速相對差值，減輕離合器的滾子對內(nèi)外圈的磨損，實(shí)現(xiàn)對單向離合器的保護(hù)，延長機(jī)構(gòu)的使用壽命，提高彈簧操動機(jī)構(gòu)的可靠度，保障電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

本發(fā)明控制電路做以上設(shè)計(jì)，基于的動作原理是：合閘彈簧能量釋放后，電動機(jī)控制主回路中常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)觸點(diǎn)閉合，輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)此時(shí)還處于接通狀態(tài)，此時(shí)接觸器線圈所加電壓為控制電路電源電壓，由于接觸器線圈的額定電壓低于控制電路電源電壓，接觸器線圈的吸力與線圈兩端所加電壓的平方成正比，接觸器觸頭在線圈的大吸力作用下快速吸合，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的快速接通；當(dāng)輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)釋放后，增加的電阻與接觸器線圈變成串聯(lián)電路，增加的電阻阻值等于或稍大于接觸器線圈的阻值，此時(shí)接觸器線圈兩端的電壓等于或稍小于額定電壓，即接觸器觸點(diǎn)滿足吸合電壓，觸點(diǎn)保持吸合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的持續(xù)帶電。

本發(fā)明控制電路做以上設(shè)計(jì)，目的是提高控制電路中接觸器線圈的初始電壓，增大接觸器線圈產(chǎn)生的吸力，縮短接觸器主觸頭吸合的動作時(shí)間，從而使電動機(jī)快速動作，帶動儲能軸在合閘完成后繼續(xù)進(jìn)行儲能操作；電動機(jī)進(jìn)行快速動作是為了通過儲能傳動系統(tǒng)把運(yùn)動傳遞到離合器的外圈，通過離合器滾子再把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到儲能軸，使離合器外圈運(yùn)動與儲能軸的運(yùn)動速度相對差值盡量保持在較小值，即使離合器外圈的轉(zhuǎn)速“追逐”上并稍大于儲能軸的轉(zhuǎn)速，這樣就會大大減輕離合器滾子對內(nèi)外圈的沖擊磨損，實(shí)現(xiàn)對單向離合器的保護(hù)，提高機(jī)構(gòu)的可靠性水平。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式等做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，彈簧操動機(jī)構(gòu)各種動作的一般控制電路包括：電動機(jī)控制及保護(hù)回路、電動機(jī)回路、合閘回路和分閘回路。

本發(fā)明的電動機(jī)控制電路包括：常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)sp4、接觸器k88線圈和輔助繼電器k49x的一對常閉觸點(diǎn)，上述元器件或元器件的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路上進(jìn)一步串聯(lián)有由電阻r1和輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組52b的一組常閉觸點(diǎn)組成的并聯(lián)電路，如圖2所示。電阻r1的阻值應(yīng)等于或稍大于接觸器k88線圈的阻值。輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組52b的作用角度范圍0～15°。接觸器k88選型時(shí)，如果電動機(jī)控制電路電源電壓為直流2k，接觸器k88額定電壓選為k，即接觸器k88選型時(shí)其額定電壓比控制電路電源電壓低一級。

電動機(jī)保護(hù)回路包括：時(shí)間繼電器48t、輔助繼電器k49x、熱繼電器k49和電阻r2，其中，時(shí)間繼電器48t、輔助繼電器k49x的常開觸點(diǎn)和熱繼電器k49的觸點(diǎn)組成并聯(lián)電路，然后與輔助繼電器k49x和電阻r2組成的并聯(lián)電路，以及輔助繼電器k49x的線圈一起組成串聯(lián)電路。電動機(jī)控制電路與電動機(jī)保護(hù)電路并聯(lián)后接在直流電源兩端，并且時(shí)間繼電器48t觸點(diǎn)聯(lián)動控制接觸器k88線圈。

電動機(jī)回路包括：接觸器k88的三組主觸點(diǎn)、熱繼電器k49和電動機(jī)m，上述元器件或元器件的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，接在電源兩端。其中，電動機(jī)m的一端依次連接熱繼電器k49和接觸器k88兩組主觸點(diǎn)后連接在電源的一端，電動機(jī)m的另一端依次連接另外一個(gè)熱繼電器k49和接觸器k88剩余的一個(gè)主觸點(diǎn)后連接在電源的另一端。

合閘回路包括：合閘線圈52c、輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組52b和常開觸點(diǎn)行程開關(guān)sp1，上述元器件的觸點(diǎn)與控制臺或控制系統(tǒng)的合閘觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路；分閘回路包括：分閘線圈52t和輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組52a，上述元器件的觸點(diǎn)與控制臺或控制系統(tǒng)的分閘觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路；合閘串聯(lián)電路與分閘串聯(lián)電路組成并聯(lián)電路接在電源兩端。

彈簧操動機(jī)構(gòu)處于初始狀態(tài)，電動機(jī)控制電路通電時(shí)，電動機(jī)回路接通，電動機(jī)m帶電開始動作帶動儲能傳動系統(tǒng)給合閘彈簧16儲能，儲能結(jié)束后，儲能傳動系統(tǒng)通過連桿機(jī)構(gòu)迫使常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)sp4觸點(diǎn)斷開，從而電動機(jī)控制電路斷開，電動機(jī)m停止動作，同時(shí)，儲能傳動系統(tǒng)通過連桿機(jī)構(gòu)迫使合閘回路中常開觸點(diǎn)行程開關(guān)sp1觸點(diǎn)接通，為彈簧操動機(jī)構(gòu)的合閘動作做好準(zhǔn)備。如果在儲能過程中，電動機(jī)回路中電流過大，熱繼電器的觸點(diǎn)97、98閉合，或者電動機(jī)回路中通流時(shí)間過長，時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)67、68閉合，保護(hù)回路均能接通，輔助繼電器k49x線圈帶電，電動機(jī)控制電路中串聯(lián)的輔助繼電器k49x常閉觸點(diǎn)斷開，使電動機(jī)控制電路斷開，電動機(jī)m停止動作，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)m及彈簧操動機(jī)構(gòu)的保護(hù)。

當(dāng)彈簧操動機(jī)構(gòu)收到來自控制臺或控制系統(tǒng)的合閘命令時(shí)，合閘回路接通，合閘線圈52c帶電，合閘電磁鐵觸發(fā)桿帶動儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)進(jìn)行脫扣動作，實(shí)現(xiàn)斷路器的合閘操作，同時(shí)常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)sp4觸點(diǎn)接通，電動機(jī)m帶動儲能傳動系統(tǒng)開始給合閘彈簧16儲能，為下一次合閘操作做準(zhǔn)備，并且彈簧操動機(jī)構(gòu)輸出軸通過連桿機(jī)構(gòu)控制輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組打開，輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組閉合；當(dāng)彈簧操動機(jī)構(gòu)收到來自控制臺或控制系統(tǒng)的分閘命令時(shí)，分閘回路接通，分閘線圈52t帶電，分閘電磁鐵觸發(fā)桿帶動合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)進(jìn)行脫扣動作，實(shí)現(xiàn)斷路器的分閘操作，同時(shí)彈簧操動機(jī)構(gòu)輸出軸通過連桿機(jī)構(gòu)控制輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組閉合，輔助開關(guān)常開觸點(diǎn)組打開。

如圖3、圖4、圖5和圖6所示，以一種彈簧操動機(jī)構(gòu)為例，詳細(xì)說明利用控制電路設(shè)計(jì)以改變元器件的瞬時(shí)動作特性，實(shí)現(xiàn)對單向離合器保護(hù)的思想。

如圖3所示，電動機(jī)(7)通電后，帶動齒輪(6)及齒輪軸z3(5)轉(zhuǎn)動，齒輪軸z3(5)帶動齒輪z4(9)轉(zhuǎn)動，齒輪z4(9)通過單向離合器a(10a)帶動齒輪軸z5(3)轉(zhuǎn)動，齒輪軸z5(3)帶動大齒輪(1)及儲能軸(2)轉(zhuǎn)動，儲能軸(2)通過掛簧拐臂(13)、掛簧銷(14)和合閘彈簧拉桿(15)給合閘彈簧(16)儲能。

儲能過程中，各軸的轉(zhuǎn)動方向如圖5所示。儲能完成后，大齒輪(1)中的離合凸輪(18)起作用，使齒輪軸z5(3)與大齒輪(1)及儲能軸(2)脫離，即儲能傳動系統(tǒng)與儲能軸(2)脫離，同時(shí)電動機(jī)控制電路斷開，使電動機(jī)(7)斷電，停止動作，合閘彈簧(16)在儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)的作用下進(jìn)行能量保持，為斷路器的合閘操作做好準(zhǔn)備。

彈簧操動機(jī)構(gòu)進(jìn)行合閘操作，如圖6所示，當(dāng)控制臺或控制系統(tǒng)發(fā)出合閘命令后，儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)進(jìn)行脫扣動作，壓縮的合閘彈簧(16)能量釋放，帶動儲能軸(2)沿著儲能方向(如圖6實(shí)線箭頭所示方向)轉(zhuǎn)動，儲能軸(2)上的大齒輪(1)帶動齒輪軸z5(3)轉(zhuǎn)動，由于單向離合器a(10a)的存在，齒輪軸z5(3)與齒輪z4(9)處于離合狀態(tài)，儲能軸(2)的運(yùn)動沖擊傳遞不到電動機(jī)(7)側(cè)，對傳動系統(tǒng)的其它軸及電動機(jī)(7)起到保護(hù)作用；當(dāng)合閘彈簧(16)能量釋放到最大，即合閘彈簧(16)伸長到最大值時(shí)，由于運(yùn)動的慣性作用，儲能軸(2)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，合閘彈簧(16)進(jìn)行壓縮，直到使儲能軸(2)轉(zhuǎn)速為零停止，此時(shí)儲能軸(2)會在壓縮的合閘彈簧(16)帶動下，進(jìn)行反向(如圖6虛線箭頭所示方向)旋轉(zhuǎn)，齒輪軸z5(3)也會在大齒輪(1)帶動下反向(如圖6虛線箭頭所示方向)旋轉(zhuǎn)，直到單向離合器b(10b)起作用，抱緊齒輪軸z5(3)，反向旋轉(zhuǎn)停止。

上述合閘操作針對的是電動機(jī)(7)儲能后電源斷電的情況，工程實(shí)際應(yīng)用中，電動機(jī)(7)電源一直保持通電且彈簧操動機(jī)構(gòu)執(zhí)行完合閘操作立即進(jìn)行儲能，為下次合閘操作做準(zhǔn)備，結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5和圖6對本發(fā)明的單向離合器保護(hù)思想進(jìn)行如下闡述。

本發(fā)明的單向離合器保護(hù)思想的核心是抑制儲能軸(2)反轉(zhuǎn)并減小電動機(jī)(7)轉(zhuǎn)動傳遞到儲能軸(2)的轉(zhuǎn)速與儲能軸(2)反轉(zhuǎn)前的轉(zhuǎn)速相對差值，即實(shí)現(xiàn)電動機(jī)(7)轉(zhuǎn)動傳遞到儲能軸(2)的轉(zhuǎn)速“追逐”上并稍大于儲能軸(2)的慣性轉(zhuǎn)速，從而減輕單向離合器a(10a)的滾子對內(nèi)圈(齒輪軸z5(3))及外圈(齒輪z4(9)的內(nèi)孔)的沖擊磨損。

如圖2所示，彈簧操動機(jī)構(gòu)接到合閘命令開始動作，受凸輪間隙及輔助開關(guān)觸點(diǎn)角度影響，常閉觸點(diǎn)行程開關(guān)(sp4)觸點(diǎn)接通時(shí)，電動機(jī)控制電路中輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)組(52b)的一對觸點(diǎn)還未斷開，額定電壓為k的接觸器(k88)線圈兩端所加電壓為2k，由于接觸器(k88)線圈的吸力與線圈兩端所加電壓的平方成正比，此時(shí)接觸器主觸頭在線圈的大吸力作用下快速吸合，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的快速接通；隨著儲能軸(2)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動，輔助開關(guān)常閉觸點(diǎn)(52b)斷開，電阻(r1)與接觸器(k88)線圈變成串聯(lián)電路，電阻(r1)阻值等于或稍大于接觸器(k88)線圈的阻值，故接觸器(k88)線圈兩端的電壓等于或稍小于額定電壓，滿足接觸器(k88)主觸點(diǎn)吸合電壓，主觸點(diǎn)保持吸合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)回路的持續(xù)通電。電動機(jī)回路通電越早，電動機(jī)(7)傳遞到齒輪軸z5(3)的轉(zhuǎn)動就越早，就越容易“追逐”上并稍大于儲能軸(2)的慣性轉(zhuǎn)速，減小單向離合器a(10a)內(nèi)圈(齒輪軸z5(3))及外圈(齒輪z4(9)的內(nèi)孔)的相對轉(zhuǎn)速差值，減輕單向離合器a(10a)的滾子對內(nèi)圈(齒輪軸z5(3))及外圈(齒輪z4(9)的內(nèi)孔)的沖擊磨損，保護(hù)單向離合器a(10a)不至于失效，并延長單向離合器a(10a)操作壽命，提高機(jī)構(gòu)的可靠性水平。

綜上所述，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)利用控制電路中元器件的動作特性實(shí)現(xiàn)對單向離合器的保護(hù)，可以有效解決離合器滾子對內(nèi)外圈的沖擊磨損，實(shí)現(xiàn)對單向離合器的保護(hù)，提高機(jī)構(gòu)的可靠性水平。

2)通過設(shè)計(jì)控制電路以改變元器件的瞬時(shí)動作特性，實(shí)現(xiàn)對單向離合器保護(hù)的思想，不但可以解決因扭矩增大導(dǎo)致離合器尺寸需要相應(yīng)加大的弊端，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)動作可靠的前提下結(jié)構(gòu)的緊湊性，而且可以降低機(jī)構(gòu)的成本。

3)這種思想還可以運(yùn)用到其它有類似需求的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，通過對控制電路中元器件參數(shù)(例如：阻值、額定電壓等)的調(diào)整以改變元器件的瞬時(shí)動作特性快捷實(shí)現(xiàn)不同的預(yù)期效果。

以上按具體實(shí)施例說明了本發(fā)明單向離合器保護(hù)方法的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于這種實(shí)施方式，還可以是包含本發(fā)明所述特征的其他實(shí)施方式，例如：

1)實(shí)施例中，電動機(jī)控制電路電源電壓為直流2k，接觸器(k88)額定電壓選為k，但也可以是電源電壓為直流k，接觸器(k88)額定電壓選為k/2，即接觸器(k88)選型時(shí)其額定電壓比控制電路電源電壓低一級；根據(jù)預(yù)期的試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整電阻(r1)及接觸器(k88)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)一次機(jī)械零件的目的。