CN1003824B - 可同时用作开关的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一台断路器，它具有一个能形成跳闸的操动机构（２７），其与相配合的触头元件对（２５，２９）之一连接以造成触头“合”和触头“分”的运动。上述触头元件对中的一个触头臂（２９）可不受操动机构（２７）的控制而单独运动，它附有一个驱动器（３３），它能使单独运动的触头臂（２９）在首先说到的触头元件（２５）处于“合”位置时运动到或离开与该触头的接触啮合。

Description

可同时用作开关的断路器

本发明一般涉及到断路器，而更具体地涉及到可作为开关来操作的以及适合于以电磁力进行远方电力控制的一种断路器，例如用作过程控制，电动机控制、照明控制以及诸如此类用途的断路器。

近年来，电力价格的上涨率已经达到了对节能具有相当大的经济刺激的地步，同时，在电子技术和特别是小型计算机技术方面的发展已提供出完善的监视和控制设备，这些都有助于用来实现节能，节省电能的一种方法就是制定一个控制接线用来在予选定的时间间隔内解除对指定电力负荷的供电，这种方法的一个简单例子即例如从一个装有断路器的配电盘上切除非工作期间办公室照明的电源，但在广泛实用之中存在着某些固有的缺点，首先，在盘上手动操作该断路器相当的不灵便，而且化费很大，再者，尽管普通的断路器一般供有搬柄以便能手动分开和关合其触头，但它并不是针对这种正常“合-分”开关的实际使用而设计的，如果这样使用，由于它们采用了弹簧荷载式的操动机构，通过利用其手动操作的搬柄进行返复不断地“合-分”操作，这样即会大大降低其使用寿命。

为了摆脱这些问题，常常采用联合应用断路器的方式，而且常与电磁接触器串联连接来使用，在这样一种联合应用中以断路器来保护电路的过电流，而以接触器作为“合-分”电路的开关。这种方法中的缺点是，为了提供电路保护和开关能力需要两个独立的部件-即一个断路器和一个接触器来满足这两项紧密相关的需要，此外还需要不同的安装技术以及更长和更复杂的电缆路线，因此而增加了投资和复杂性。

鉴于上述，故需要有一个比较妥善的解决方法，本发明即以此为主要目标而提供了比较满足需要的解决。

因此本发明所涉及到的一台断路器包括有：一对相互配合的触头元件;一个操动机构，它以可操作的方式连接到上述的触头元件对中之一，并且可操作地使所述的一个触头元件在“分”与“合”接触位置之间运动;一个脱扣装置，用于造成操动机构在响应予整定的过电流时有效地推动所述的一个触头元件到达触头“分”位置，而且在于触头对中有一个触头元件不受该操动机构约束而能单独运动，并且这个触头附带有一个电磁驱动器，该驱动器以可操作的方式耦合到这个单独运动的触头元件，藉此使该触头在另一个触头处于触头“合”位置时以开关的方式有效地运动到与上述的另一个触头相接触或脱离接触。

按照本发明实施的这种断路器能实现开关式的“合-分”操作而不用返复起动其操动机构，因此不致加速其损坏。由于在两个触头元件之间的啮合接触只在与操动机构有操作联系的那个触头元件处于它的触头“合”位置时才有可能，本断路器藉用驱动器的作用不会实际地合在所被监视的电路上存有故障电流的条件上的，因为断路器的脱扣装置在触头啮合时立即响应故障电流，并将造成操动机构推动该触头元件跳到该触头“分”位置，藉此而使其与该单独运动的触头元件脱离啮合。

为单独运动触头元件用的驱动器是一个电磁驱动装置，它包括有：一个线圈，它能在激励和去激励两种状态下转换，一种激励可以形成有效地触头啮头，另一种为使单独运动触头元件有效地脱离上述啮合，其本身的转换可藉远方控制来实现，例如用带有操作线圈或绕组的开关装置从适当的电源供电。该开关装置可用在计算机控制下产生的信号来操作为导通或不导通。

本发明的较佳实施方案将结合下述附图作为一个例子详述于后。

图1为现有的用于保护电路和“合-分”电路的典型接线图;

图2为本发明提供的保护电路和具有“合-分”电路能力的接线;

图3为应用本发明构成的断路器的纵剖面图;以及

图4为结合在图3所示断路器中的电磁驱动器的等角透视图。

现参照上述附图进行说明，首先看图1，在这个常规的接线中，在线路端11和负荷端13之间包括有串联接入的断路器15和接触器17，其中设备15和17可为分开地布置在一块配电盘（未示出）或类似的板上。

断路器15包括有一对动触头19，该动触头19可被包括在断路器中以操动机构21来操动，这样的一台断路器15即能根据予定的过电流条件对电路基本上提供保护，例如提供过负荷、故障电流以及短路电流等保护，然而它不能直接当作“合-分”开关用于接通和断开电路，这项功能则由接触器17完成。当然，在另一方面接触器17本身对电路的过电流状态则不能保护。换言之，常规构造的断路器和接触器17为分开的部件，每部件执行一项专门工作，两部件合起来提供所需的一套上述功能。这种布置具有一定缺点，已如前述。

现在看图2，如该接线图所示，本发明实施例中所用的断路器23具有动触头装置25，它与一个弹簧操动机构27连接并受其操动，为了获得除电路保护以外的开关能力，这一接线既不需要也不应用另外分开的设备-例如象图1中所示常规设置的接触器17之类的设备，而所设计成的断路器23既能反应电路的过电流做为电路的保护设备，而又能做为操作开关设备，也可用作远方操作，它藉助将驱动器33耦合到断路器的触头臂29上来操作，使触头臂29不受操动机构27的约束而单独运动。

如图3中所详示，断路器23包括有上触头元件或臂25操动机构27和下触头元件或臂29。虽然图示的断路器23和据以阐述的是一个单相断路器，但本发明的实质适用于三相或其它多相断路器，以及能用于交流电路或直流电路。

更具体地讲，断路器23包括有：一个小室或箱39，从其前面看进去有一个搬柄41，它用于手动操作断路器到“合”及“分”位置。在图3中，触头35、37为关合位置，具有一个延伸的导电通道，它从线路端11通过导体43、软导体或叠片导体45、下触头臂29、触头37、35、上触头臂25、软导体或叠片导体47、双金属片49和导体51到负荷端13。

弹簧负载或脱扣机构27与常规结构的同类机构相同，例如与美国专利No.4030060所公开的相同，下面将不再详述。一般来说机构27为中心偏移的时节机构，该机构包括有一个金属支架53、一个摆动支架或脱扣元件55、一个由曲柄连杆57、59在枢轴61处形成中枢连接而组成的肘节连杆机构，以及在枢轴61和支架53的上部之间连接的偏离中心的弹簧（未示出）。下曲柄连杆59被可转动地连接到上触头臂25上。止档杆63在搬柄41被搬动到“合”位置时阻止支架53的反时针方向运动。

一个脱扣装置65包括有：一个双金属片49;一个可转动地支撑着的脱扣闩69，它带有一个臂67;和一个连锁杆71。该脱扣装置还包括有一个电磁铁73和一个衔铁75，后者与双金属片49相配合带动臂67去转动脱扣闩69，藉此使连锁杆71与相关的脱扣元件55解除连锁，上触头臂25可根据脱扣元件55的释放或由手动搬动搬柄41到虚线处而跳到“分”位置25a。在触头臂25从“合”位置跳到“分”位置当中，它的运动路线经过一个灭弧栅77以便熄灭在分开触头35、37中所产生的电弧。

下触头臂29受座在箱39背壁81上的圈簧79的压力作用而趋于与上触头臂25的触头35相啮合。

触头臂元件或25、29是按照一定的电流极限原则考虑的，并且基本上彼此平行地延伸，而当超过予定值的极大过电流流过时造成相反方向的磁场，该磁场使触头迅速斥分并借此而保护了断路器不致损坏。

按照本发明的较佳实施例，能绕枢轴31转动的下触头臂29是一个旋转杆，例如是一个直角形杠杆，它具有一个驱动臂部83在背壁81上的开孔85中伸出来，在这样方式下，下触头臂29即可借电磁驱动器33的驱动而运动在触头“分”和“合”位置之间。

驱动器33包括有一个导向支架87和一个可动的托架89，两者都装在箱壳91中，该箱壳91贴固在断路器箱39的背壁上，它是借着一些合适的紧固器从箱壳91的突边92、92a上的孔中伸出而固定住的。导向支架87是一个类似于槽形的元件，它具有向上弯的腿93、95支承着一对导向轨道97，导向支架87支承着一个电磁装置或螺管线圈101，它包括一个铁芯103绕着线圈105和一个插棒式铁芯107，插棒铁芯107的外端包括有一对空间分开的耳，在两耳之间有一个枢轴109用于将插棒铁芯107与托架89的一对耳111（图4）连接在一起。

如图3和图4所示，托架89支撑着耦合部件以便操作与独立运动触头臂29啮合的驱动臂部83，以使可独立运动的触头臂29可在触头“分”和“合”位置之间运动，该装置包括有一个底盘113固定地装在托架89的上表面上，它由电气绝缘材料做成较好，底盘113包括一个凹槽115，在此凹槽115中滑阀117被滑动地装在圈绕弹簧119的终端，借此弹簧的压力使滑阀抵住臂部83，弹簧119的相对于滑阀的一端则被一个止动销121阻挡而保持在一定位置。

该托架89、带凹槽115的底盘113、滑阀117以及围绕弹簧119形成插在插棒式铁芯107和可独立运动触头元件29之间传输力的装置，用于使该触头元件29依靠该铁芯107的运动从与触头元件25的接触啮合有效地运动到它的相应位置。

在操作中，当线圈105受激励时，例如从远方操作时，插棒式铁芯107推动托架89向左移，如图3和图4所示，迫使滑阀117顶住臂部83并借此合上触头35和37。当线圈105失激励时，在每根轨道上的围绕弹簧123推动托架89右移，借此下触头臂29便移动到打开触头的位置。

在托架89向左移动使滑阀117顶压下触头臂部83时，在触头之间形成足够的压力，故能取得较低的接触电阻，围绕弹簧119是一个形成弹性耦合的装置，它使螺管线圈内的插棒式铁芯107完全被拉回到线圈105处，并在故障大电流情况下，在触头臂25、29之间产生推斥力，靠着这一推斥力的作用抵抗滑阀117和弹簧79的力而使触头臂29运动至“分”位置。

总之，鉴于螺管线圈101和弹簧123的作用可改换到相反的方向，所以触头也能利用螺管线圈进行打开而不是关合。在这种情况中，弹簧79和123将作用为使触头移向“合”位置。最后，如图4所示，该断路器可适用于三相的断路器结构。

Claims (5)

1、一台断路器包括有：一对相配合的触头元件;一个操动机构，可操作地与上述触头元件对中之一连接并可操作地使所述的一个触头元件在触头“分”和触头“合”位置之间相对于所述触头对中另一个触头元件运动;以及反应过电流的脱扣装置，以便使操动机构响应预定的过电流条件而有效地推动上述的一个触头元件到其触头“分”位置，其特征在于，所述的触头元件对中的另一个触头元件（29）不依靠所述的操作机构（27）而单独地自由运动，并且该单独运动的触头元件（29）包括有一个驱动部（83），及附有一个电磁驱动器（33），它与所述的驱动部（83）可操作地啮合，并可操作使单独运动的触头元件（29）当所述的一个触头元件（25）在触头合位置时有效地运动到与其相接触或脱离接触。

2、按照权利要求1的断路器，其特征在于，所述的电磁驱动器（33）包括有一个位于该驱动器和所述单独运动的触头元件之间形成弹性耦合的装置（119），它能使所述单独运动的触头元件（29）运动到与所述驱动器从接触啮合中分开。

3、按照权利要求1或2的断路器，其特征在于，所述的驱动器（33）包括有：一个插柱式铁芯107，可在其两个位置之间来回运动，一个电激励线圈（105）布置在与相关的插柱式铁芯（107）产生电磁感应关系的位置，并能够转换地工作在激励和去激励两种状态，以便使插柱式铁芯相应有效地运动到所述的两个位置中的一个位置和另一个位置，以及力传输装置（89、113～119）布置在插柱式铁芯（107）和所述的单独运动触头元件（29）之间，以便使后者根据插柱式铁芯运动到所述的一个位置，即能有效地被推动到与所述的触头啮合，以及根据插柱式铁芯运动到所述的另一位置时即能有效地从所述的触头啮合中脱离接触。

4、按照权利要求3的断路器，其特征为，所述的力传输装置（89，113～119）包括有：一个托架（89），它与所述的插柱式铁芯（107）连接并彼此一块儿运动;以及耦合装置（113～119）固定地装在所述的托架（89）上，并且与所述的单独运动触头元件（29）进行可操作地啮合。

5、按照前述的权利要求任一项，其特征在于，所述的单独运动的触头元件（29）的驱动部（83）穿过在一个常规的断路器绝缘箱壳（39）的一个壁（81）上形成的开孔（85）而延伸，以及所述的驱动器（33）是装在该箱壳的上述壁（81）的外面，而且其与所述的驱动部（83）构成可操作地啮合。

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