基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構及其應用的製作方法

2023-07-06 20:18:56

專利名稱：基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及電器技術領域，特別是一種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構及其應用。
背景技術：
電力系統與控制系統大故障電流或短路電流保護是電力系統與自動控制系統正常可靠運行的最重要保證，保護系統需要快速動作機構帶動電器觸頭系統快速分斷電路或快速接通限流電路，陳德桂發表在《低壓電器》2008年第9期的「控制與保護開關電器的進展」一文介紹了智能CPS (控制與保護開關電器)的最新進展，在上世紀90年代，法國施耐德公司推出Integral系列CPS，國內也開發了 KBO系列，依靠衝擊電磁鐵作為快速動作機構，在高壓電器領域有許多文獻介紹採用電容放電式電磁斥力機構作為開關的快速動作機 構，但是這些方案都需要電源提供能量與變化率，而且需要控制系統，存在保護的可靠性問題。

發明內容
鑑於現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，該機構充分利用故障電流能量與變化率以實現快速動作且無需控制系統。為了實現上述目的之一，本發明的技術方案一是一種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構
(C)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作。進一步的，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。進一步的，所述的金屬盤(B)的材質是導電的金屬。當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈的上方平行放置的金屬盤裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈的電流與金屬盤裡產生的渦流方向相反，使金屬盤在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構快速打擊開關的開關動觸頭系統，使動開關靜觸頭快速分離或閉合。本發明的目的之二在於提供一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統的電器。為了實現上述目的之二，本發明的技術方案二是一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端，所述的開關動觸橋(G)位於開關靜觸橋(D)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)閉合，所述的開關靜觸橋(D)的另一端與主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。 進一步的，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。進一步的，所述的金屬盤(B)的材質是導電的金屬。當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸橋(G)，使開關動觸頭(F)與開關靜觸頭(E)快速分尚，分斷電路。本發明的目的之三在於提供一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統串入限流元件的電器。為了實現上述目的之三，本發明的技術方案三是一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統串入限流元件的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，限流元件(I)，開關靜觸橋
(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的開關動觸橋(G)位於開關靜觸橋(D)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)閉合，所述的開關靜觸橋(D)的另一端分別與限流元件(I)的另一端、主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。進一步的，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。進一步的，所述的金屬盤(B)的材質是導電的金屬。當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸橋(G)，使開關動觸頭(F)與開關靜觸頭(E)快速分離，限流元件(I)串入電路限制電流。本發明的目的之四在於提供一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構閉合接地開關觸頭系統串入限流元件的電器。為了實現上述目的之四，本發明的技術方案四是一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構閉合接地開關觸頭系統串入限流元件的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，限流元件(I)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統
(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的開關靜觸橋(D)位於開關動觸橋(G)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)分離，所述的開關靜觸橋(D)的另一端分別與限流元件(I)的另一端、主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端 相連接。進一步的，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。進一步的，所述的金屬盤(B)的材質是導電的金屬。當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸橋(G)，使開關動觸頭(F)與開關靜觸頭(E)快速閉合，避免了前級開關產生強烈電弧造成危險而快速閉合接地。


圖I為本發明實施例的構造示意圖。圖2為本發明實施例應用一的結構示意圖。圖3為本發明實施例應用二的結構示意圖。圖4為本發明實施例應用三的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的闡述。如圖I所示，一種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作。在本實施例中，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。所述的金屬盤(B)的材質是導電的金屬。當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸頭系統，使動開關靜觸頭快速分離或閉合。本實施例應用一如圖2所不,一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)， 所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端，所述的開關動觸橋(G)位於開關靜觸橋(D)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)閉合，所述的開關靜觸橋(D)的另一端與主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。本實施例應用一的工作原理如下當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸橋(G)，使開關動觸頭(F)與開關靜觸頭(E)快速分離，分斷電路。本實施例應用二 如圖3所不,一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統串入限流元件的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，限流元件(I)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭
(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的開關動觸橋(G)位於開關靜觸橋(D)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)閉合，所述的開關靜觸橋(D)的另一端分別與限流元件(I)的另一端、主電路電流激磁平板線圈
(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。本實施例應用二的工作原理如下當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸橋(G)，使開關動觸頭(F)與開關靜觸頭(E)快速分離，限流元件(I)串入電路限制電流。本實施例應用三如圖4所不,一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構閉合接地開關觸頭系統串入限流元件的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，限流元件(I)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，所述的金屬盤
(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的開關靜觸橋(D)位於開關動觸橋(G)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)分離，所述的開關靜觸橋(D)的另一端分別與限流元件(I)的另一端、主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。本實施例應用三的工作原理如下當發生大故障電流或短路故障時，通過主電路電流激磁平板線圈(A)電流值很大，電流的上升率很高，極大上升率且巨大的故障電流或短路電流在主電路電流激磁平板線圈(A)的上方平行放置的金屬盤(B)裡產生渦流，主電路電流激磁平板線圈(A)的電流與金屬盤(B)裡產生的渦流方向相反，使金屬盤(B)在強大的 電動斥力作用下快速運動，並通過連杆機械機構(C)快速打擊開關的開關動觸橋(G)，使開關動觸頭(F)與開關靜觸頭(E)快速閉合，避免了前級開關產生強烈電弧造成危險而快速閉合接地。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，其特徵在於所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作。
2.根據權利要求I所述的基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，其特徵在於所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。
3.根據權利要求I或2所述的基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，其特徵在於所述的金屬盤(B)的材質是導電的金屬。
4.一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統的電 器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，其特徵在於所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端，所述的開關動觸橋(G)位於開關靜觸橋(D)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)閉合，所述的開關靜觸橋(D)的另一端與主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。
5.根據權利要求4所述的應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統的電器，其特徵在於所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。
6.一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開關觸頭系統串入限流元件的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，限流元件(I)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，其特徵在於所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的開關動觸橋(G)位於開關靜觸橋(D)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)閉合，所述的開關靜觸橋(D)的另一端分別與限流元件(I)的另一端、主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。
7.根據權利要求6所述的應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構打開開< 關觸頭系統串入限流元件的電器，其特徵在於所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。
8.一種應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構閉合接地開關觸頭系統串入限流元件的電器，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，開關觸頭系統(H)，限流元件(I)，開關靜觸橋(D)，開關靜觸頭(E)，開關動觸頭(F)，開關動觸橋(G)，主電路負載(L)，主電路電源(U)，其特徵在於所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作；所述的連杆機械機構(C)頂著開關觸頭系統(H)的開關動觸橋(G)，所述的主電路電源(U)的一端連接開關靜觸橋(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的開關靜觸橋(D)位於開關動觸橋(G)的上方，所述的開關靜觸頭(E)與開關動觸頭(F)分離，所述的開關靜觸橋(D)的另一端分別與限流元件(I)的另一端、主電路電流激磁平板線圈(A)的一端相連接，所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的另一端連接到主電路負載(L)的一端，所述的主電路負載(L)的另一端與主電路電源(U)的另一端相連接。
9.根據權利要求8所述的應用基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構閉合接地開關觸頭系統串入限流元件的電器，其特徵在於所述的主電路電流激磁平板線圈(A)的線徑較一般電壓激磁線圈粗，匝數較一般電壓激磁線圈少。
全文摘要
本發明涉及一種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構，包括主電路電流激磁平板線圈(A)，金屬盤(B)，連杆機械機構(C)，所述的金屬盤(B)平行放置於主電路電流激磁平板線圈(A)的上方，所述的金屬盤(B)直接與連杆機械機構(C)相連接並同步動作。當故障電流的上升率足夠大時，本發明利用主電路電流激磁平板線圈與金屬盤之間渦流電磁斥力將金屬盤快速推開，金屬盤帶動連杆機構動作，實現充分利用故障電流能量與變化率，無需控制系統。同時，本發明還涉及三種基於故障電流能量與變化率的快速電磁斥力機構的具體應用。
文檔編號H01H3/28GK102751116SQ201210250699
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者張培銘, 繆希仁, 鮑光海 申請人:福州大學