過電流保護用斷路器的製作方法
2023-06-27 06:56:26
專利名稱：過電流保護用斷路器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種家用和類似用途的低壓過電流保護用斷路器，更祥細的涉及到過電流的檢測，以及判斷和最終的執行。背影技術眾所周知，過電流分過載和短路兩種情況，從已知的資料和介紹，有兩種方式對過電流進行檢測；一種是用雙金屬片來檢測過載電流，通過雙屬片在電流作用下發熱彎曲而延時，最終推動機構鎖扣解鎖而斷開觸頭系統，啟到過載保護的目的，在通電螺旋管內安裝動、靜鐵芯通過電磁場作用使動鐵芯運動來檢測短路電流，當短路故障發生時，大電流瞬間在螺旋管內產生強大磁場，磁場推動動觸芯運動，由於動鐵芯的運動使機構鎖扣解鎖，從而斷開觸頭系統。
另外一種方式是採用液壓電磁式脫扣器實現短路和過載保護脫扣，採用「串聯脫扣」機構，由一個電流傳感線圈和一組觸頭串聯組成，線圈內是一個非磁性延遲管-油阻尼管，管內裝有鐵芯，彈簧和阻尼液。銜鐵連接觸頭和線圈機構，當觸頭斷開時，沒有電流通過，線圈不產生電磁力，當觸頭閉合時，測有電流通過，當電流小於或等於額定值時，線圈的磁通量不足以將鐵芯吸到極靴，鐵芯、銜鐵均不動，觸頭保持閉合狀態，當發生過載，即電流大於額定值時，線圈的吸力增大，使鐵芯開始向極靴方向運動，期間油阻尼管中的磁阻逐漸減小，磁場力逐漸磁大，使鐵芯與極靴面吸住，藉助該吸力銜鐵被吸至極靴，從而脫扣釋放，觸頭斷開，當出現較大的過載或短路電流時，電磁能量的合力增加迅速，線圈產生足夠大的磁通量，油阻尼管中鐵芯還未動，銜鐵便被迅速吸引至極靴而使斷路器瞬時脫扣，這種裝置在短路的情況下產生更快的響應速度。第一種方案由於雙金屬材料對溫度敏感，在不同的環境溫度下需要考慮降容的問題，並且延時時間一致性較差，分散性大，而第二種方案由於鐵芯在阻尼液中運動，鐵芯向上或是向下運動對過載時間的倍數是不同的，所以對產品的安裝的方向就有一定的要求，並且使用油阻尼的方式進行過電流保護時對短路保護時的限流效果也不理想，所以採用此種方案的斷路器分斷能力通常較低，預期分斷故障電流不能太大。鑑於以上兩種方案實理低壓過電流保護存在的問題和不足，本發明提供另外一種檢測過電流的方式，通過電流互感器檢測電流，檢測信號進入控制電路，控制電路輸出，脫扣器執行。
發明內容
為了解決過電流保護斷路器的雙金屬材料對溫度敏感，在不同的環境溫度下需要考慮降容並且延時時間一致性較差，分散性大，而油阻尼式結構鐵芯向上或是向下運動對過載時間的倍數是不同的，對產品的安裝的方向就有一定的要求，並且使用油阻尼的方式進行過電流保護時對短路保護時的限流效果也不理想的問題，發明一種新形方式的過電流保護斷路器，如附圖I所示有三個功能模塊，分別是電流檢測、控制電路、執行機構。使用電流互感器I檢測電流，電流檢測信號通過二次繞組輸出給控制電路2，控制電路2對信號進行判斷比較，確認是正常供電、過載、短路中的那種狀態，正常供電時控制電路無輸出，當信號為過載狀態，電路將進入過載延時模塊，當延時到規定時間後輸出脫扣信號，當控制電路輸入信號為短路狀態時，電路直接輸出脫扣信號，無需延時，控制電路的原理圖如圖2，延時電路依據過載電流的大小而增大或減小延時時間，過載電流的大小與延時時間成反時限特性，當進入過載延時附段，而供電電路因故障負載消失而使過載故障消失時，控制電路將跳出延時模塊，進入正常供電狀態，控制電路進入下一個循環。斷路器分1P、1P+N、2P、3P、3P+N五種結構方式，IP 一種外形，1P+N、2P共用一種外形，3P、3P+N共用一種外形，總共三種外形，1P+N和3P+N的N線帶觸頭但無保護功能，多極產品的動觸頭用同一轉軸帶動，能同時閉合和分斷。
圖I功能模塊 圖2控制電路原理3-1 IP原理3-21P+N 原理3-3 2P原理3-4 3P原理3-5 3P+N 原理圖符號說明1電流互感器2控制線路3脫扣器4主電路觸頭
具體實施例方式本發明的斷路器分五種結構規格，分別是1P、1P+N、2P、3P和3P+N對於IP斷路器，斷路器有一組動、靜觸頭，動觸頭通過轉軸固定控制，通過限位轉動對主觸頭作分合操作，動作機構的連杆與轉軸聯接，機構通過操作手柄控制作分合操作，在手柄分合操作過程中，機構連杆帶動轉軸轉動，脫扣器控制著機構的鎖扣，脫扣器的動作信號由控制電路輸出，電流互感器檢測的電流信號輸入到控制電路。當主電路過載和短路時，電流信號輸入控制電路，電路作出判斷後輸出脫扣器動作指令(動作電流)，脫扣器脫扣，推桿推動機構鎖扣解鎖，機構支撐觸頭的結構破壞，在觸頭反力的作用下而分斷。對於1P+N斷路器，斷路器有兩組動、靜觸頭，通過一轉軸固定控制，作同時閉合和分斷操作，對於主電路N線僅控制觸頭的分合，無電流互感器檢測電流信號，1P+N斷路器有著同IP斷路器相同的動作機構和脫扣器，動作原理及控制過程也與IP產品相同。對於2P斷路器，整個結構與1P+N斷路器相同，僅是主電路N線帶有保護功能，檢測電流互感器穿過N線，檢測信號輸入控制電路，與主電路相線L的檢測信號總共兩路信號，輸入控制電路，當此兩路信號中的任意一路出現過載和短路故障時，信號輸出，脫扣器動作，機構解鎖，動觸頭分斷。對於3P斷路器，斷路器有三組動、靜觸頭，通過一轉軸固定控制，作同時閉合和分斷操作，三相主電路均有電流互感器檢測故障電流，總共輸出三路信號給控制電路，斷路器有關與IP斷路器相同的動作機構和斷路器，三路信號中有任意一路信號出現過載和短路故障時，脫扣器動作，三組觸頭同時分斷。
對於3P+N斷路器，斷路器有四組動、靜觸頭，通過一轉軸固定控制，作同時閉合和分斷操作，對於主電路N線僅控制觸頭的分合，無電流互感器檢測電流信號，3P+N斷路器有著同IP斷路器相同的動作機構和脫扣器，三相主電路均有電流互感器檢測故障電流，總共 輸出三路信號給控制電路，三路信號中有任意一路信號出現過載和短路故障時，脫扣器動作，四組觸頭同時分斷。
權利要求
1.一種過電流保護用小型斷路器，具有過載延時和短路瞬時動作保護特性，其特徵在於檢測過載和短路信號是使用一種改進材料製成的電流互感器，此電流互感器呈中空圓柱形鐵芯由改進性能的軟磁材料製成，卷繞呈環形，經規定要求的外加磁場的熱處理工藝，夕卜加保護殼，防止鐵芯損壞。
2.如權利要求I所述的斷路器，其特徵在於電路相線穿過信號檢測的電流互感器，互感器二次繞組將電流檢測信號輸入控制電路，電路對信號進行分析判斷，當達到結論要求時，輸出動作信號給脫扣器，脫扣器動作。
3.如權利要求2所述的斷路器，其特徵在於脫扣器僅是對控制電路輸出信號的執行，即是在沒有信號輸出時，脫扣器不動作，當有信號輸出時，脫扣器動作，輸出信號僅是「0」或「I」。
4.如權利要求2和3所述的斷路器，其特徵在於電路相線過載時，電流互感器檢測的信號逐漸增大，控制電路將確認這一變化，進入過載程序，當此過載持續存在，並且延續相當的時間後，過載程序將進行判斷，將過載信號輸出給脫扣器，脫扣器動作切斷電路，過載保護特性實現。
5.如權利要求2和3所述的斷路器，其特徵在於電路短路時，電流互感器檢測的信號瞬間增大，控制電路直接將此信號輸出，脫扣器動作，切斷電路，短路保護特徵實現。
6.如權利要求4所述的斷路器，其特徵在於電路過載時，控制電路確認進入過載程序，當過載短期後電路又恢復正常，此時電路將退出過載程序，進入正常狀態。
7.如權利要求6所述的斷路器，其特徵在於電路過載時，控制電路進入過載程序，當過載電流不斷增大時，控制電路確認過載的延持判斷時間將隨著縮短，此兩者之間呈反比關係，卻當過載電流從大變小進，控制電路確認過載的延持判斷時間將增長。
全文摘要
一種過電流保護用小型斷路器，具有過載延時和短路瞬時動作保護特性，其特徵在於檢測過載和短路信號是使用一種改進材料製成的電流互感器，而非傳統的雙金屬片和通電螺旋管以及油阻尼式的結構，通過控制電路對電流信號進行分析判斷，並將結果施加於電磁脫扣器，脫扣器動作推動機構解鎖，主電路觸頭斷開，達到過載延時動作和短路瞬時動作的保護目的。本發明的斷路器，有著延時動作校準精確，對環境溫度無限制，動作時間短等傳統過電路保護斷路器無法比擬的優勢。
文檔編號G01R15/18GK102737917SQ20111008409
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月2日 優先權日2011年4月2日
發明者鄭永剛 申請人:三信國際電器上海有限公司