便於調節的智能小型斷路器的製作方法
2023-10-06 18:13:14
專利名稱：便於調節的智能小型斷路器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種體積小、能耗低，電流參數和保護延時時間可調的小型斷路器，屬 開關技術領域。
背景技術：
目前，國內外生產及廣泛使用的小型斷路器主要由開關機構、雙金屬片、磁後備保 護脫扣器和滅弧裝置組成，其中開關機構由手柄、連杆、動觸頭扛杆、鎖扣、跳扣、動觸頭、靜 觸頭組成，這種斷路器採用熱、磁兩段保護脫扣方式，在線路過載時，雙金屬片發熱彎曲，其 一端產生位移並推動鎖扣轉動，使開關機構延時脫扣而斷開。在線路發生短路故障出現大 的短路電流時，利用磁後備保護脫扣器產生的磁力推動鎖扣轉動，使開關機構瞬時脫扣而 斷開。現有的小型斷路器在配電線路中使用時存在下列不足首先，磁後備保護脫扣器的保 護延時時間不可調，在有上、下級關聯的配電網絡中，當下級小型斷路器的下端線路發生短 路時，由於線路中短路電流較大，會使上、下級小型斷路器的磁脫扣機構同時動作而斷開， 即發生越級跳間現象，造成由上級小型斷路器及其下級的若干個小型斷路器組成的配電網 絡全部停電，擴大了事故的影響範圍。其次，雙金屬片正常工作時會發熱，尤其是額定電流較小的斷路器，雙金屬片的阻 值較大，發熱較多，增加了線路的額外能耗，而且雙金屬片的參數不可調，當某條線路的額 定電流增加時，只能更換新的斷路器，造成材料的浪費和成本的增加。另外，現有的小型漏電斷路器是由小型斷路器加裝漏電脫扣模塊組成的，由於漏 電脫扣模塊寬度較大，使得小型漏電斷路器的寬度模數大幅增加，因而配電箱體積相對較 大，這也給眾多生產廠家和用戶帶來諸多煩惱。要想克服上述缺點，除需採用參數可調的信號採集和脫扣控制裝置外，還必須對 現有開關機構進行必要的改進，使之能夠與脫扣控制裝置相匹配，因此具有較大的難度。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足、提供一種體積小、能耗低，電流參數和保 護延時時間可調的便於調節的智能小型斷路器。本發明所述問題是以下述技術方案實現的一種便於調節的智能小型斷路器，它包括開關機構和電流互感器，所述開關機構 由手柄、連杆、動觸頭扛杆、鎖扣、跳扣、動觸頭、靜觸頭組成，改進後，增設智能控制器和磁 通變換器，所述電流互感器接於斷路器出線上，其輸出信號接智能控制器的輸入端，所述磁 通變換器的頂杆驅動開關機構的鎖扣，其控制端接智能控制器的輸出端；所述開關機構上 設置有頂杆復位槓桿，所述頂杆復位槓桿的中部鉸接在斷路器本體外殼上，其一端與磁通 變換器的頂杆活動連接，另一端由設置於開關機構的動觸頭扛杆端部的凸頭驅動。上述便於調節的智能小型斷路器，構成中還設有磁後備保護脫扣器，所述磁後備 保護脫扣器的線圈接於開關機構的動觸點與斷路器出線之間，其銜鐵驅動開關機構的鎖扣。上述便於調節的智能小型斷路器，構成中還設有滅弧室，所述滅弧室接於開關機 構的動觸點與靜觸點之間。上述便於調節的智能小型斷路器，所述電流互感器設置多個，分別連接於流過斷 路器的各相電流電路及零序電流電路中。
上述便於調節的智能小型斷路器，所述開關機構和磁通變換器安裝於斷路器本體 外殼內部，所述電流互感器和智能控制器安裝於斷路器本體外殼外部，電流互感器固定於 斷路器本體外殼下部的互感器安裝框架內。上述便於調節的智能小型斷路器，所述智能控制器由CPU、信號採集放大電路、多 路選通開關、輸出信號放大器、鍵盤和液晶顯示器構成，所述信號採集放大電路設置多個， 每個信號採集放大電路均由整流橋和輸入信號放大器構成，所述整流橋的輸入端接一個電 流互感器的輸出信號，輸出端經輸入信號放大器接多路選通開關的一個輸入端；所述多路 選通開關的信號輸出端接CPU的POO端，所述輸出信號放大器的輸入端接CPU的P20端，輸 出端接磁通變換器的控制線圈；所述鍵盤接CPU的PORTl接口 ；所述液晶顯示器接CPU的 P0RT2 接 口。本發明利用電流互感器採集流過斷路器的過載或短路電流，利用磁通變換器驅動 開關機構脫扣，同時對傳統的開關機構進行了改進，增加了頂杆復位槓桿，動觸頭扛杆的端 部增加了凸頭，以確保磁通變換器能夠重複而可靠地工作。當電路過載或出現短路故障時， 由智能控制器控制磁通變換器動作，使開關機構脫扣。由於智能控制器可以方便地設定斷 路器的電流參數和輸出控制信號的延時時間，因而本裝置不僅可以根據需要對額定電流值 進行調整，還可以實現三段保護功能，即過載長延時保護、短路短延時保護和短路瞬時保 護，進而可實現線路的選擇性保護功能，有效地防止越級跳閘現象的發生，增加了配電系統 的可靠性。本裝置的電流互感器設置多個，其中一個作為零序電流互感器，用於監測線路中 的漏電流信息，它的應用使本裝置增加了漏電保護功能，從而省去了傳統小型漏電斷路器 中的漏電脫扣器模塊，這樣就大大減少了漏電斷路器的寬度模數，使終端配電系統及箱體 趨於小型化。本裝置可以利用一個智能控制器控制多個小型斷路器，對多個小型斷路器的功 能、特性參數進行顯示、調整和整定，並對出現的各種故障進行記憶。還可很容易通過網絡 連接實現通信功能，以適應智能電網的需要。同時，本產品取消了發熱元件，降低了額外能 量消耗，一般可節能50%以上，有些規格產品甚至可節能高達80%。本裝置體積小、能耗低，額定電流和保護延時時間可調，使用靈活方便，而且可實 現線路的選擇性保護功能，有效地防止越級跳閘現象的發生，增加了配電系統的靈活性和 可靠性。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明的電原理框圖；圖2是智能控制器的電原理圖3是斷路器本體內部結構示意圖；圖4是磁通變換器處於儲能位置時的結構圖；圖5是磁通變換器處於釋放位置時的結構圖；圖6是斷路器處於分閘位置時各機械零部件的狀態；圖7是斷路器處於合閘位置時各機械零部件的狀態；圖8是鎖扣的結構示意圖；圖9是頂杆復位槓桿的結構示意圖；圖10是圖9的俯視圖；圖11是動觸頭扛杆的結構示意圖；圖12是本發明斷路器組合安裝示意圖。圖中各符號為1、斷路器本體外殼；2、凸頭；3、滅弧室；4、互感器安裝框架；5、斷 路器本體；6、動觸頭扛杆；7、鎖扣；8、頂杆復位槓桿；9、手柄；10、連杆；11、跳扣；12、磁後 備保護脫扣器；13、動觸頭；14、靜觸頭；15、出線；16、進線；17、頂杆；18、永久磁鐵；19、儲 能彈簧；20、脫扣線圈；CPU、微處理器；U1、多路選通開關；ZQ、整流橋；IF、輸入信號放大器； FD、輸出信號放大器；TK、磁通變換器；KB、鍵盤；IXD、液晶顯示器；CT1、CT2、電流互感器。
具體實施例方式參看圖1 圖7，分體智能小型斷路器由小型斷路本體5、電流互感器和智能控制 器組成，電流互感器可以是一個，也可以是多個(其中一個是零序電流互感器)，安裝於互 感器安裝框架4內，互感器安裝框架4位於斷路器本體外殼1的下部。圖3為小型斷路器 本體內部結構，從圖3中可以看到，磁通變換器TK取代了傳統小型斷路器內部的雙金屬片， 其頂杆17與鎖扣7和頂杆復位槓桿8相連接。當需要動作脫扣時，智能控制器給磁通變換 器TK發出控制信號，磁通變換器TK釋放儲能使其頂杆向上17，從而帶動鎖扣7和頂杆復位 槓桿8順時針擺動使開關脫扣，同時在開關脫扣時動觸頭扛杆6順時針向上擺動，並通過與 頂杆復位槓桿8逆時針聯動使磁通變換器TK的頂杆17向下運動，完成下一次儲能。圖3中的電流互感器有兩個，其中CTl用於採集流過該斷路器的相電流，而CT2則 可用作零序電流互感器，CTl和CT2通過互感器安裝框架4安裝在小型斷路器出線端，解 決了小型斷路器因為內部空間小而不能安裝這些部件的問題。同時，由於解決了零序電流 互感器的安裝問題，使得小型漏電斷路器和小型斷路器兩種產品可以融為一體，同時符合 GB10963和GB16917兩個產品標準。由圖1可以看出，智能控制器獨立於小型斷路器本體之外而不受體積限制，其功 能可以做得非常強大，做到一拖多個小型斷路器本體，實現一組小型斷路器或小型漏電斷 路器的集中控制，智能控制器可方便地對其中任一斷路器進行參數調整、整定和顯示。參看圖2，電流互感器CTl輸出的交流信號經整流橋ZQ整流後變成直流信號，該信 號經輸入信號放大器IF放大後進入多路選通開關Ul的輸入端Y0，多路選通開關Ul的信 號輸出端Z與CPU的POO端連接，S0、S1、S2為選擇通道的地址線，分別與CPU的P10、P11、 P12端連接，當線路中出現過載、短路故障時，CPU的P20端輸出脫扣信號，使磁通變換器TK 動作，斷路器跳閘。圖2中的信號採集放大電路只畫出了一個，當同一斷路器設置多個電流 互感器時，可增加信號採集放大電路的數量，不同信號採集放大電路的輸出信號分別接多路選通開關Ul的不同輸入端。當一個智能控制器控制多個斷路器時，信號採集放大電路的 數量可能大於多路選通開關Ul輸入端的數量，此時可根據需要增加多路選通開關Ul的數量。
參看圖6、圖7，本發明中的開關機構由手柄9、連杆10、動觸頭扛杆6、鎖扣7、跳扣 11、動觸頭13、靜觸頭14組成，其間的控制連接關係為1.開關合閘時，通過操作手柄9順時針迴轉至圖7位置，通過連杆10帶動動觸頭 扛杆6逆時針轉動，從而使動觸頭13與靜觸頭14接觸，完成合間工作；2.開關分閘時，通過操作手柄9逆時針迴轉至圖6位置，通過連杆10帶動動觸頭 扛杆6順時針轉動，從而使動觸頭13與靜觸頭14分離，完成分閘工作；3.上述和、分閘動作的基礎是跳扣11和鎖扣7在A處掛扣，並且使得動觸頭13與 跳扣11在B處搭接；4.手柄9內部裝有反力彈簧，開關合閘時，操作手柄9克服彈簧反力順時針轉動， 通過連杆10帶動動觸頭扛杆6逆時針轉動，從而帶動動觸頭13與靜觸頭14接觸，實現合 閘。這時，連杆10軸線與手柄9迴轉孔和動觸頭扛杆6連杆孔連線方向一致，由於動觸頭 13的反力作用和傳動鏈的在同一軸線方向的自鎖作用，使得開關合閘狀態得到保持。5.在故障狀態下脫扣時(過載、短路、漏電等)，磁通變換器TK或磁後備保護脫扣 器12動作，使得鎖扣7順時針轉動與跳扣11在A處的掛扣脫開，從而使得跳扣11逆時針 轉動並與動觸頭13在B處的搭接脫開，動觸頭13在反力彈簧的作用下迅速順時針轉動與 靜觸頭14脫離，同時，傳動鏈失去自鎖作用，手柄9在反力彈簧的作用下迅速返回，帶動動 觸頭扛杆6順時針轉動，通過其凸頭2聯動頂杆復位槓桿8實現對磁通變換器TK的再次儲 能，跳扣11順時針轉動再次完成與鎖扣7的掛扣和與動觸頭13的搭接，做好下次合閘的準 備。
權利要求
一種便於調節的智能小型斷路器，它包括開關機構和電流互感器，所述開關機構由手柄(9)、連杆(10)、動觸頭扛杆(6)、鎖扣(7)、跳扣(11)、動觸頭(13)、靜觸頭(14)組成，其特徵是，增設智能控制器和磁通變換器(TK)，所述電流互感器接於斷路器出線(15)上，其輸出信號接智能控制器的輸入端，所述磁通變換器(TK)的頂杆(17)驅動開關機構的鎖扣(7)，其控制端接智能控制器的輸出端；所述開關機構上設置有頂杆復位槓桿(8)，所述頂杆復位槓桿(8)的中部鉸接在斷路器本體外殼(1)上，其一端與磁通變換器(TK)的頂杆(17)活動連接，另一端由設置於開關機構的動觸頭扛杆(6)端部的凸頭(2)驅動。
2.根據權利要求1所述便於調節的智能小型斷路器，其特徵是，增設磁後備保護脫扣 器(12)，所述磁後備保護脫扣器(12)的線圈接於開關機構的動觸頭(13)與斷路器出線 (15)之間，其銜鐵驅動開關機構的鎖扣(7)。
3.根據權利要求1或2所述便於調節的智能小型斷路器，其特徵是，增設滅弧室(3)， 所述滅弧室(3)接於開關機構的動觸頭(13)與靜觸頭(14)之間。
4.根據權利要求3所述便於調節的智能小型斷路器，其特徵是，所述電流互感器設置 多個，分別連接於流過斷路器的各相電流電路及零序電流電路中。
5.根據權利要求4所述便於調節的智能小型斷路器，其特徵是，所述開關機構和磁通 變換器(TK)安裝於斷路器本體外殼(1)內部，所述電流互感器和智能控制器安裝於斷路器 本體外殼(1)外部，電流互感器固定於斷路器本體外殼(1)下部的互感器安裝框架(4)內。
6.根據權利要求5所述便於調節的智能小型斷路器，其特徵是，所述智能控制器由 CPU、信號採集放大電路、多路選通開關(Ul)、輸出信號放大器(FD)、鍵盤(KB)和液晶顯示 器(LCD)構成，所述信號採集放大電路設置多個，每個信號採集放大電路均由整流橋(ZQ) 和輸入信號放大器(IF)構成，所述整流橋(ZQ)的輸入端接一個電流互感器的輸出信號，輸 出端經輸入信號放大器(IF)接多路選通開關(Ul)的一個輸入端；所述多路選通開關(Ul) 的信號輸出端接CPU的POO端，所述輸出信號放大器(FD)的輸入端接CPU的P20端，輸出 端接磁通變換器(TK)的控制線圈；所述鍵盤(KB)接CPU的PORTl接口 ；所述液晶顯示器 (LCD)接 CPU 的 P0RT2 接 口。
全文摘要
一種便於調節的智能小型斷路器，它包括開關機構和電流互感器，改進後，增設智能控制器和磁通變換器，所述電流互感器接於斷路器出線上，其輸出信號接智能控制器的輸入端，所述磁通變換器的頂杆驅動開關機構的鎖扣，其控制端接智能控制器的輸出端；所述開關機構上設置有頂杆復位槓桿，所述頂杆復位槓桿的中部鉸接在斷路器本體外殼上，其一端與磁通變換器的頂杆活動連接，另一端由設置於開關機構的動觸頭扛杆端部的凸頭驅動。本發明體積小、能耗低，額定電流和保護延時時間可調，使用靈活方便，而且可實現線路的選擇性保護功能，有效地防止越級跳閘現象的發生，增加了配電系統的靈活性和可靠性。
文檔編號H01H71/24GK101950713SQ20101027984
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月14日 優先權日2010年9月14日
發明者張信明 申請人:河北寶凱電器有限公司