用於斷路器的脫扣器的製造方法
2023-04-22 18:54:16 2
用於斷路器的脫扣器的製造方法
【專利摘要】本公開的實施方式涉及一種用於斷路器的脫扣器，包括：接線導體(1)，用於與所述斷路器的工作電路連接；電流互感線圈(2)，其圍繞所述接線導體(1)設置；以及熱脫扣機構和/或磁脫扣機構(3)，其具有電連接到所述電流互感線圈(2)的電流引導元件(4)；其中，所述熱脫扣機構和/或磁脫扣機構(3)被配置為基於所述電流互感線圈(2)所感應的電流而動作以使得所述斷路器脫扣。該脫扣器能用於大額定電流場合，並且針對不同額定電流的脫扣器的製造能夠標準化。
【專利說明】用於斷路器的脫扣器
【技術領域】
[0001]本公開的各實施方式涉及斷路器領域，尤其涉及斷路器的脫扣器。
【背景技術】
[0002]熱磁脫扣器是斷路器的實現過載和短路保護功能的元件，由此組成的斷路器因其出色的性價比而深受廣大用戶的喜愛。通常的熱磁脫扣器中的熱保護的工作原理是:線路中通過正常電流時，發熱元件發熱使雙金屬片彎曲至一定程度(剛好接觸到傳動機構)並達到動態平衡狀態，雙金屬片不再繼續彎曲。若出現過載現象時，線路中電流增大，使得發熱元件的發熱量增大而導致雙金屬片繼續彎曲，並通過傳動機構推動自由脫扣機構釋放主觸頭，主觸頭在分閘彈簧的作用下分開，切斷電路起到過載保護的作用。
[0003]由於熱磁脫扣器的工作原理所限，當額定電流大於800A時，現有技術的熱磁脫扣器因溫升過高以及對發熱元件的體積的限制等原因而難以實現。
[0004]現有技術的較大額定電流斷路器的過載脫扣器為電子式的。它通過將流過斷路器的電流大小與設定電流值作比較來進行過載判斷，並基於判斷結果來驅動脫扣機構動作。這種電子式過載脫扣器不能偵測由於斷路器內、外聯結不好所產生的過熱，並且由於採用電子器件而具有較高的成本。
[0005]因此，由於經濟性的原因及功能性的原因，熱磁脫扣器的需求在較大額定電流的斷路器上同樣存在。
實用新型內容
[0006]鑑於上述原因，本公開的實施例提供了一種用於斷路器的脫扣器，包括:接線導體，用於與所述斷路器的工作電路連接；電流互感線圈，其圍繞所述接線導體設置；以及熱脫扣機構和/或磁脫扣機構，其具有電連接到所述電流互感線圈的電流引導元件；其中，所述熱脫扣機構和/或磁脫扣機構被配置為基於所述電流互感線圈所感應的電流而動作以使得所述斷路器脫扣。通過電流互感線圈與接線導體形成的電流互感器的電流變比，脫扣器能夠通過檢測和響應相對小的感應電流來進行熱脫扣和磁脫扣，以針對大的斷路器工作電流實現過流和短路保護。而且，由於可以針對不同大小的額定工作電流設置不同的電流變比，使得感應電流大小相同，因此能夠使用相同規格的熱/磁脫扣機構實現不同額定電流的斷路器的過流和短路保護，使得產品製造標準化。
[0007]根據本公開的另一方面，所述電流引導元件被配置為引導由所述電流互感線圈感應所述接線導體中的工作電流而產生的感應電流。
[0008]根據本公開的另一方面，所述電流引導元件被配置為當所述感應電流流經時發熱並產生變形，並且當所述感應電流超過過流閾值時，所述電流引導元件產生足夠的變形以使得熱脫扣機構動作而使所述斷路器脫扣。
[0009]根據本公開的另一方面，所述電流引導元件可以為雙金屬片。
[0010]根據本公開的另一方面，所述磁脫扣機構還包括:圍繞所述電流引導元件設置的磁軛；以及銜鐵；其中當所述電流引導元件中的所述感應電流超過短路電流閾值時，所述磁軛與所述銜鐵之間所產生的磁吸力使得所述銜鐵動作以使所述斷路器脫扣。
[0011]根據本公開的另一方面，所述熱脫扣機構和/或磁脫扣機構還包括鎖扣和擊錘；並且其中當所述熱脫扣機構動作時，所述電流引導元件彎曲以推動所述鎖扣樞轉，從而釋放所述擊錘，使擊錘運動而驅動所述斷路器脫扣。另外，也可以使用本領域已知的或將來出現的各種熱/磁脫扣機構來替換前述的熱脫扣機構和/或磁脫扣機構。
[0012]根據本公開的另一方面，提供一種斷路器，包括上述的脫扣器。該斷路器同樣具有本實用新型的脫扣器的上述優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]當結合附圖閱讀下文對示範性實施方式的詳細描述時，這些以及其他目的、特徵和優點將變得顯而易見，在附圖中:
[0014]圖1是根據本實用新型的實施方式的脫扣器的示意圖；
[0015]圖2示出了圖1中的脫扣器的熱脫扣機構的動作；
[0016]圖3示出了圖1中的脫扣器的磁脫扣機構的動作。
【具體實施方式】
[0017]現在將僅通過示例性方式來詳細地描述本公開的各種實施方式。
[0018]圖1是根據本實用新型的實施方式的脫扣器的示意圖。該脫扣器構成斷路器的一部分。該脫扣器包括接線導體1，用於與斷路器的工作電路連接。具體地，接線導體I 一端可作為斷路器的一個接線端子供用戶連接到工作電路，其另一端電連接到斷路器的開關的一個觸頭。在圖1所示的實施方式中，該接線導體I為斷路器的客戶接線銅排。
[0019]該脫扣器還包括一個電流互感線圈2，其圍繞接線導體I設置，由此形成一個電流互感器。在接線導體I中通過交變電流時，根據電磁感應定律，在電流互感線圈2中能夠產生感生電動勢。該感生電動勢的大小取決於接線導體I中流經的電流大小以及電流互感線圈2的電磁特性。
[0020]該脫扣器還包括熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3，其具有電連接到電流互感線圈2的電流引導元件4。該電流引導元件4串聯在電流互感線圈2的兩個末端之間，從而形成一個封閉的迴路。在接線導體I中通過交變電流時，在電流互感線圈2中產生的感生電動勢將在該封閉迴路中生成感應電流。
[0021]熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3在流經其電流引導元件4的感應電流足夠大時，將進行動作以使得斷路器脫扣而分閘，實現過流和/或短路保護。該熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3可以是各種已知的熱磁脫扣裝置。通常的熱磁脫扣裝置具有額定的工作電流，額定的過流熱脫扣電流值和額定的短路磁脫扣電流值。當電流引導元件4中的感應電流不超過熱磁脫扣裝置具有額定的工作電流值時，該熱磁脫扣裝置不會動作；而當電流引導元件4中的感應電流達到熱磁脫扣裝置的過流熱脫扣電流值時，熱脫扣機構將動作以使斷路器脫扣分閘；而當電流引導元件4中的感應電流達到熱磁脫扣裝置的短路磁脫扣電流值時，磁脫扣機構將動作以使斷路器脫扣分閘。
[0022]根據電磁感應定律，電流互感線圈2中的感應電流的大小將與流經接線導體I的工作電流的大小成正比。本領域技術人員能夠了解，通過設置電流互感線圈2的線圈直徑及匝數,可以調整電流互感線圈2的感應電流大小與接線導體I中流經的工作電流大小的比值。因此，通過適當設置電流互感線圈2的參數，可以使得流經電流引導元件4的感應電流相對於流經接線導體I的工作電流被縮小數倍，以使其被縮小到處於熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3的額定工況範圍內。通過電流互感線圈2感應的感應電流對額定工作電流和過流時的工作電流是成相同比例縮小的。因此，縮小後的感應電流在發生過流時相對於額定值的比值與工作電流在過流時的值相對於其額定值的比值也是相同的。這樣，由於熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3的過流電流值和短路電流值都是基於額定工作電流的倍數來設定的(例如熱脫扣電流閾值設定為額定工作電流的1.05倍，磁脫扣電流閾值通常設定為額定工作電流的1.3倍)，因此，被縮小後的感應電流能夠完全相同地反映接線導體I中的相對大的工作電流的過流和短路狀態。也就是說，當接線導體I中的工作電流達到額定工作電流的預定過流倍數時，此時感應電流也將達到額定工作電流下的感應電流的同樣的過流倍數。因此，通過適當設定電流互感線圈2的電流變比，使得熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3的額定電流與斷路器的額定工作電流按該變比縮小後的值相匹配，用於相對小電流的熱脫扣機構和/或磁脫扣機構3就能夠用來準確地檢測相對大電流的過流和短路檢測及保護。
[0023]使用一種熱磁脫扣機構3，其可分為熱脫扣機構和磁脫扣機構。熱脫扣機構包括電流引導元件4。該電流引導元件4能夠在感應電流流經時發熱並產生變形，以朝向一側彎曲。該電流引導元件4例如是雙金屬片。電流引導元件4底部端電連接到電流互感線圈2的一端，電流引導元件4的另一端(自由端)通過一根導電辮9電連接到電流互感線圈2的另一端，以與電流互感線圈2形成閉合迴路。該熱脫扣機構3還包括鎖扣5和擊錘6。鎖扣5樞轉安裝並被一復位彈簧(未示出)保持在鎖定位置。擊錘6被可水平運動地安裝，並被一偏壓彈簧(未不出)抵靠。由於鎖扣5被復位彈簧保持在水平位置,擊錘6被偏壓彈簧抵靠加載而水平抵靠鎖扣5，因此擊錘6向鎖扣5施加的力由於通過鎖扣5的樞軸而無法使鎖扣5樞轉，因而鎖扣5將保持在水平位置以將擊錘6鎖定在原位置而不動作。電流引導元件4與鎖扣5之間有一定間隙，以允許在額定工作電流狀態下，電流引導元件4因發熱而產生一定的彎曲，但不會抵靠鎖扣5，或者即使抵靠鎖扣5也不能推動鎖扣5樞轉足夠的角度以釋放擊錘6。
[0024]如圖2所示，當接線導體I中流經的工作電流達到或超過過流電流時，電流互感線圈2所感應的電流也將達到或超過熱脫扣機構3的過流電流。此時，電流引導元件4將產生更大的熱量並因而產生更大的彎曲變形，使得能夠推動鎖扣5樞轉足夠的角度以釋放擊錘6。被釋放的擊錘6將在偏壓彈簧的作用下向圖2中的左側運動，以觸發斷路器發生脫扣而分閘，從而實現過流保護功能。斷路器的用於脫扣分閘的具體機構是本領域的已知的技術，因而在此不再贅述。
[0025]回到圖1，該熱磁脫扣機構3的磁脫扣機構也利用該電流引導元件4，並另外包括一樞轉安裝的銜鐵7和固定安裝在電流引導元件4下部的磁軛8。該磁軛8部分圍繞電流引導元件4設置。銜鐵7和磁軛8都由軟磁體組成。當電流引導元件4中產生感應電流時，銜鐵7和磁軛8圍成的導磁路徑中產生磁場，使得銜鐵7和磁軛8之間產生磁吸力。由於銜鐵7被一復位彈簧(未示出)約束，在額定工作電流內，感應電流所產生的磁吸力不足以克服復位彈簧的約束力而使得銜鐵7樞轉足夠的角度以推動鎖扣5。而當發生短路時(參考附圖3)，感應電流相應增大，使得銜鐵7和磁軛8之間產生的磁吸力也大到足以使銜鐵7克服復位彈簧的約束力而樞轉到推動鎖扣5的位置。與過流的情況類似，鎖扣5將被推動樞轉足夠的角度以釋放擊錘6。被釋放的擊錘6將在偏壓彈簧的作用下向圖3中的左側運動，以觸發斷路器發生脫扣而分閘，從而實現短路保護功能。因此，該鎖扣5和擊錘6也構成磁脫扣機構的一部分。
[0026]通過電流互感線圈2和接線導體I形成的電流互感器結構，能夠將斷路器的工作電流按比例縮小為感應電流。因此，熱磁脫扣機構只需滿足該較小的感應電流即可正常工作。這使得無需提供針對相對大的工作電流(例如800A以上的電流)的發熱元件(即電流引導元件)，而針對相對大的工作電流提供發熱元件通常是困難的，因為其發熱量過大而元件的尺寸受到限制。因此，通過用於小電流的熱磁脫扣機構即可實現對大電流的過流和短路保護。
[0027]另一方面，由於可以通過設置不同的電流互感線圈2參數而調節感應電流與工作電流的變比，因此針對不同大小的額定工作電流，可以使用相同規格的熱磁脫扣機構，而僅通過調節該電流變比，使不同大小的工作電流都能感應出在該熱磁脫扣機構的額定電流範圍內的感應電流，使得該熱磁脫扣機構能夠適用於不同電流範圍的過流和短路保護。例如，針對800A工作電流的斷路器，將電流互感器的電流變比設置為1:18.8，則感應電流對應42.6A。按照1.05倍額定電流作為熱脫扣電流閾值，1.3倍額定電流作為磁脫扣電流閾值計算，用於本實用新型的脫扣器的熱磁脫扣機構的熱脫扣和磁脫扣閾值電流分別為44.7A和55.3A。為了使用相同規格的熱磁脫扣機構，針對1000AU250A和1600A額定工作電流的斷路器，只需分別將電流互感器的電流變比設置為1:23.5，1:29.4和1:37.6，所產生的感應電流將同樣是42.6A，而同樣按照1.05倍和1.3倍額定電流作為熱脫扣和磁脫扣電流閾值時，熱磁脫扣機構的熱脫扣和磁脫扣時感應電流也都分別為44.7A和55.3A。因此，針對斷路器的不同額定工作電流，可以使用相同規格的熱磁脫扣機構。這避免了針對不同工作電流範圍設計和製造多種不同規格熱磁脫扣機構及脫扣器的需要，使得脫扣器的製造能夠標準化，其製造成本能夠得到降低。
[0028]應當理解，可以使用現在已知或將來出現的各種熱脫扣和/或磁脫扣機構來代替圖1的實施方式中所採用的熱磁脫扣機構3，並且不必同時具有熱脫扣機構和磁脫扣機構。並且，本實用新型的脫扣器可以用於各種斷路器等電氣設備中。
[0029]應當了解，出於方便描述的目的，本文基於脫扣器的接線導體I水平放置的方位進行描述。本文中的「上、下、左、右」的方向都是基於該定位而描述的。顯然，根據需要，該脫扣器可以以各種朝向進行布置。而本文中所述的各特徵之間的「上、下、左、右」的方向性描述都將隨著脫扣器放置朝向的變化而相應的變化，但各特徵之間的相對位置關係將不會變化。
[0030]已經出於示出和描述的目的給出了本公開的說明書，但是其並不意在是窮舉或者限制於所公開形式。本領域技術人員可以想到很多修改和變體。
[0031]因此，實施方式是為了更好地說明本公開的原理、實際應用以及使本領域技術人員中的其他人員能夠理解以下內容而選擇和描述的，即，在不脫離本公開精神的前提下，做出的所有修改和替換都將落入所附權利要求定義的本公開保護範圍內。
【權利要求】
1.一種用於斷路器的脫扣器，包括: 接線導體(I)，用於與所述斷路器的工作電路連接； 電流互感線圈⑵，其圍繞所述接線導體⑴設置；以及 熱脫扣機構和/或磁脫扣機構(3)，其具有電連接到所述電流互感線圈(2)的電流引導元件⑷； 其中，所述熱脫扣機構和/或磁脫扣機構(3)被配置為基於所述電流互感線圈(2)所感應的電流而動作以使得所述斷路器脫扣。
2.根據權利要求1所述的脫扣器，其中所述電流引導元件(4)被配置為引導由所述電流互感線圈(2)感應所述接線導體中(I)的工作電流而產生的感應電流。
3.根據權利要求2所述的脫扣器，其中所述電流引導元件(4)被配置為當所述感應電流流經時發熱並產生變形，並且當所述感應電流超過過流閾值時，所述電流引導元件產生足夠的變形以使得熱脫扣機構動作而使所述斷路器脫扣。
4.根據權利要求3所述的脫扣器，其中所述電流引導元件(4)為雙金屬片。
5.根據權利要求2-4之一所述的脫扣器，其中所述磁脫扣機構還包括: 圍繞所述電流引導元件設置的磁軛(8);以及 銜鐵(X); 其中當所述電流引導元件(4)中的所述感應電流超過短路電流閾值時，所述磁軛(8)與所述銜鐵(7)之間所產生的磁吸力使得所述銜鐵(7)動作以使所述斷路器脫扣。
6.根據權利要求3-4之一所述的脫扣器，其中所述熱脫扣機構還包括鎖扣(5)和擊錘(6);並且 其中當所述熱脫扣機構動作時，所述電流引導元件(4)彎曲以推動所述鎖扣(5)樞轉，從而釋放所述擊錘出)，使擊錘(6)運動而驅動所述斷路器脫扣。
7.根據權利要求5所述的脫扣器，其中所述磁脫扣機構還包括鎖扣(5)和擊錘(6);並且 其中當所述熱脫扣機構動作時，所述電流引導元件(4)彎曲以推動所述鎖扣(5)樞轉，從而釋放所述擊錘出)，使擊錘(6)運動而驅動所述斷路器脫扣。
8.—種斷路器，包括根據前述權利要求之一所述的脫扣器。
【文檔編號】H01H71/40GK204011322SQ201420464264
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】劉振忠 申請人:施耐德電氣工業公司