作者描述了通过控制电动机断路器的调节旋钮所指向的最小整定电流值位置，来确保其动作一致性，结合相关零件与结构对其做出分析，并得出控制最小整定电流值位置一致性的关键因素所在；同时指出双金属片的零点漂移是导致电动机断路器动作重复性差的重要原因。基于理论设计，提出解决以上问题的建议方案。电动机在运行过程中由于发生机械或电器故障，或负载异常，会造成电动机过载运行，如不采取保护措施，就会损坏电动机，目前最常用也最简单的方法就是使用热过载继电器或者电动机断路器对电动机进行热过载保护。断路器和热继电器等低压电器产品所具有的长延时过载保护作用，多半是通过热脱扣机构来实现的。当这些电器产品所在电路中的工作电流超过某整定值以后,热脱扣机构中的热双金属元件会产生相应的弯曲挠度,并拨动脱扣机构来完成电路分断。但是在产品的生产过程中经常容易出现的问题是：产品热调时出现“整定电流刻度无法校验”、“双金位置返工”；在客户使用产品时出现“拒动作”或“误动作”，这两种故障在行业内始终是遗留问题。本文将以电动机断路器为例，从产品相关零件与结构因素两个角度来分析其问题产生的原因，并基于理论设计，提出相应的解决方案建议。1电动机断路器生产合格率1.1电动机断路器工作原理图1为电动机断路器，电动机断路器的工作原理是：通过调节旋钮设置其整定电流值，当通过电动机断路器的电流值超出设置的整定电流值的一定倍数时，主双金属片将受热弯曲过量，带动导板水平移动，导板推动辅助双金，辅助双金转动，将用来锁住跳扣的锁扣推开，因合闸时而储备弹性势能的跳扣得到解锁，因此释放弹性势能将动静触头断开，实现分断电路的功能。参考图2。图1电动机断路器图2电动机断路器动作机构原理图1.2最小整定电流值的动作一致性影响合格率在批量生产中，为了保证生产效率及合格率，必须研究与设计一套能够将产品误差做到最小的调试方法与设备，且每台产品都是用这相同的方法与设备调试。目前行业内大多工厂采用三相同步机对电动机断路器的主双金进行调整。其目的是将每台产品的主双金调试到距离基准壁相同的位置，从而来保证每台产品的动作一致性。理论上每台产品的双金与基准壁的距离保持一致的话，在相同时间内通以相同的电流，双金弯曲幅度距离引起跳扣动作之间所形成的脱扣距离是相等的。然而，在实际当中，以最小整定电流值为10A的电动机断路器为例，目前电动机断路器从结构上设计，是通过整定电流调节旋钮的旋转来测量其不同整定电流的刻度值，在生产上可以发现，许多产品在经过同步机调试之后，复测时会发现实际的10A刻度线所在位置，由于双金的离散性存在一定偏差，会出现至少两个问题：其一（如图3）：1#的10A位置已经处在调节旋钮的起始位置，由于双金弯曲还不足以使跳扣动作，调节旋钮又无法再逆时针旋转至10A的准确位置，因此1#产品需返工，将双金原来与基准壁的距离缩小来补偿。其二：2#最小整定电流值—10A的刻度线位置距离起始位置近°，电动机断路器正常需要工厂测量出最小整定值外，还要测量最大整定电流的刻度位置，不同电流规格的产品，主双金通小电流时的弯曲与通大电流的弯曲量之差，是有区别的，弯曲量之差传递到调节旋钮上，则表示为最小整定电流刻度值与最大整定电流刻度值之间的角度差。对于小规格电动机断路器，0.1~0.16A级别的，角度差在°左右，因为2#的最小整定电流刻度值已经处在°位置，所以这类产品的最大整定电流的刻度值将为°＞°，因此最大整定电流将无法校验。3#是合理的最小整定电流刻度位置。以上结果可能看到，最小整定电流值的动作一致性直接影响到了产品的生产效率和合格率；在同规格的产品中，如果最小整定电流刻度参差不齐，则外观质量也受到影响。图3断路器整定电流旋钮10A的刻度线2最小整定电流的动作一致性分析2.1Gap值影响一致性热过载保护器的动作特性是由热元件、导板、动作机构来决定的，保证动作的一致性的关键，在于保证双金弯曲后，锁扣旋转至锁扣临界1)的行程要保持一致，锁扣的旋转是由辅助双金的旋转来带动的，此时导板、差动杠杆可以与主双金看做一个整体来分析（不考虑缺相电流的情况下），差动杠杆与辅助双金之间存在间隙Gap的，这个Gap值可正可负，由实际装配情况而定。三相同步机调节双金与基准壁之间的距离，由于双金首先需要点焊在联结板上，联结板再插入中基座槽中，而辅助双金与锁扣又分别装在调节架与机构夹板内，调节架再装进中基座另一槽中，在如此复杂的装配过程后，主双金与基准壁之间的距离难以保持一致，需要调节。同理，调节架上的零件存在加工误差和装配误差，例如：辅助双金的张角大小不一，锁扣、跳扣、调节架等配合后的误差累积，都将影响Gap的一致性。即便调节双金与基准壁之间的距离一致，Gap值在每台产品上也是不同的。因此，Gap值是影响一致性的原因之一。3双金属元件的稳定性影响动作的重复性假设Gap值每台产品都相等，各个机构零件尺寸与装配也理想化，最终产品的动作特性还是会存在问题。双金的稳定性，所谓稳定性是指热双金属元件在长期应用过程中性能是否保持稳定,元件工作端的移动轨迹是否重复。热双金属在加工成形的过程中产生的残余加工应力,是造成热双金属工作不稳定的原因之一。当温度变化时,由于组元热膨胀系数不同,相互约束产生热应力,再与残余加工应力相叠加,就有可能超过某一组元的弹性极限,产生塑性变形,致使热双金属的动作发生不可逆地变化,在重复动作时不能回复到原始出发点，工程技术上称之为“零点漂移”。元件出现零点漂移就会直接影响电器产品长延时热过载保护功能的准确性,例如：电动机在过载运行时，会出现拒动作；或者电动机在正常运行时，电动机断路器出现误动作，导致电动机无法正常运行。双金属元件在装配之前都会经过高温热处理去内应力，即便热处理足够充分，实际使用的产品，双金仍然会出现不同程度的零点漂移，这也是国内外机械式热过载保护器始终面临的一个难题。4最小整定电流值动作一致性的解决方案建议4.1调节旋钮的双调式凸轮结构如图4所示，（a）所示为原凸轮结构，在原调节旋钮的调节架上插入一个调节螺钉，调节螺钉的前端触碰在调节旋钮的渐开线上（见图5）；（b）所示，当调节螺钉顺时针旋转时，则带动调节架逆时针旋转，装在调节架上的辅助双金也同时逆时针旋转。图4双调式凸轮结构图5双调式凸轮结构剖视图4.2双调式凸轮结构的调试原理参考图6，首先，旋转调节旋钮至指定刻度处；然后将三相主双金调试同步，三相主双金分别与导板的三组触足贴合；再将主双金通以过载电流，达到热平衡后，顺时针拧动调节螺钉，带动调节架与辅助双金则逆时针旋转，使辅助双金的长边旋转至与导板触碰，拧动调节螺钉使调节架继续逆时针旋转，使得辅助双金的短边拨动锁扣，直到锁扣脱离跳扣而分闸。此时，调节旋钮所指向的刻度处，则为最小整定电流值的位置。上述操作，并不需要确定双金的起始位置与基准壁之间的距离，也排除了零件尺寸与装配带来的误差积累，精确的将最小整定电流的刻度值调试了出来，测量最大整定电流时，再用传统的旋转调节旋钮的方法来实现即可。图6调试原理图5双调式凸轮结构的调试效果预测5.1工序减少双调式凸轮结构相对现有凸轮结构将会简化工序，如图7所示，因为新工序不需要调节第一双金的位置；并且移印是将调节旋钮刻度盘与盖同时移印，而在旧工序中，由于最小整定电流值的位置具有不确定性，因此第一次为盖上的文字信息移印，热调结束后才能移印刻度盘。提高了生产效率。图7新旧工序对比图5.2合格率提升因为双调式凸轮结构是通过调节螺钉来确定最小整定电流位置的，所以在批量生产时，调节旋钮可以统一设置在相同位置，将会避免由于最小整定电流位置过大和过小所带来的“整定电流刻度无法校验”、“双金位置返工”等问题。提升生产合格率。5.3改善重复性问题双调式凸轮结构只需对三相双金进行同步微调，相对现有结构来说，降低了对双金的掰动幅度，因此，减少双金内应力的重复产生，将会改善双金属片由于零点漂移所带来的重复性差的问题。6结语综上所述，电动机断路器动作特性的合格率与质量性能受到以下两个方面影响，其一：最小整定电流的动作一致性，影响动作一致性的因素有Gap值、零件尺寸与装配误差累积；其二：双金属元件的稳定性，它是造成热过载保护器在使用过程中拒动作与误动作的重要原因之一。建议将调节旋钮的调节架处设计一调节螺钉，热调过程中，通过拧动调节螺钉来确定最小整定电流值的位置，且量产中统一了最小整定电流值的位置，将会避免由于最小整定电流值位置过大或过小所带来的产品不良问题；三相同步的微调降低了内应力的重复产生幅度；生产中将能够使工序简单化，合格率得到提升。本文编自《电气技术》，标题为“影响电动机断路器动作特性一致性的原因分析”，作者为肖裕文、靳海富等。

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