CN100470699C - 低压集成电器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压集成电器，包括机架和设于机架上的转轴，其特征在于：所述机架沿转轴轴向设有转动式触头机构和转动式电磁机构，所述转动式触头机构包括动触头组件和静触头，所述动触头组件与转轴相连接，所述静触头经静触臂固定于机架上且与设于动触头组件上的动触头在同一横切面上，所述转动式电磁机构上设有当动触头和静触头接触时可使动、静触头及动铁芯、静铁芯保持吸合状态的动铁芯、静铁芯及套设于静铁芯上的电磁线圈，所述动铁芯固定于转轴上与动触头组件同轴转动，所述静铁芯固定于机架上且与动铁芯在同一横切面上。该低压集成电器不仅实现了电器可控、可靠及快速的接通与分断，而且体积小、运行能耗低、使用寿命长。

Description

低压集成电器
技术领域
本发明涉及一种低压集成电器。
背景技术
几十年来，低压电器产品的性能指标、功能有了很大提高，特别是智能断路器的诞生，标志着电器智能化时代的开始，但是，由于电器工作的复杂性及对其运行可靠性的要求，电器技术与产品的研究始终未实现飞跃，显然，电器产品的发展制约了整个系统的发展。
低压控制与保护开关电器(CoMtrol aMd Protective SwitchiMg Devices—CPS)是20世纪80年代国际上推出的一种新型电器，其集成了断路器、接触器、电动机保护器与隔离开关的功能，系集成电器的雏形，因此，这种新型电器一出现就引起极大关注。
目前，低压集成电器已推出产品，如KB0—T(WLC)系列智能化产品，施耐德U系列，也有论文介绍有关内容，如王丹利在《低压电器》2006年第5期发表的“SDMK1智能型控制与保护开关电器”，胡景泰等在《低压电器》2004年第8期发表的“可通信智能化控制与保护开关电器的发展与应用”，蔡志远等在《低压电器》2003年第5期发表的“智能化集成低压电器”，低压集成电器可以采用二种方案，一种是以断路器复杂的机械操作机构为基础，另一种是以交流接触器电磁机构为基础，但是，这二种方案都难以解决高分断能力与高电寿命、高操作频率的矛盾，目前，低压集成电器主要采用作为控制电器的交流接触器传统电磁驱动机构的结构形式，这种驱动机构无法满足高速分断，无法提高短路故障分断能力，由于集成电器功能的多样化，给技术经济指标全面提高带来困难，特别是如何大幅度缩短短路故障排除时间，提高其短路电流的分断能力，提高电寿命成为集成电器的主要研究课题。为了解决集成电器最重要的指标，如分断能力低，电寿命与机械寿命低的问题，必须考虑可控机构的新原理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压集成电器，该低压集成电器不仅实现了电器可控、可靠及快速的接通与分断，而且体积小、运行能耗低、使用寿命长。
本发明的目的是这样实现的：这种低压集成电器，包括机架和设于机架上的转轴，所述机架沿转轴轴向设有转动式触头机构、转动式电磁机构和快速驱动电机，所述转动式触头机构包括动触头组件和静触头，所述动触头组件与转轴相连接，所述静触头经静触臂固定于机架上且与设于动触头组件上的动触头在同一横切面上，所述转动式电磁机构上设有当动触头和静触头接触时能够使动、静触头及动铁心、静铁心保持吸合状态的动铁心、静铁心及套设于静铁心上的电磁线圈，所述动铁心固定于转轴上与动触头组件同轴转动，所述静铁心固定于机架上且与动铁心在同一横切面上，所述快速驱动电机与动铁心、动触头组件同轴转动，所述的转轴由快速驱动电机驱动，所述动触头组件设有拐形动触臂、用以使动、静触头保持压紧状态的压紧弹簧和弹簧支撑架，所述转轴上设有拐形动触臂铰接架，所述拐形动触臂触头端设有动触头，所述拐形动触臂中部铰接于动触臂铰接架上，所述拐形动触臂非触头端与压紧弹簧相连接，所述压紧弹簧下部与弹簧支撑架上端部相连接，所述弹簧支撑架下端部连接在转轴上。
本发明的显著特点在于：由于采用快速起动的快速驱动电机与转动式电磁机构组合的驱动机构，取代断路器复杂的机械操作机构与交流接触器传统电磁驱动机构的结构形式，实现了电器可控、可靠及快速的接通与分断，保证在接通过程转动式触头机构、快速驱动电机、转动式电磁机构撞击能量小，触头不弹跳，分断过程快速可靠。
此外，快速驱动电机与转动式电磁机构相配合的驱动机构，各自发挥优势，解决了触头大开距的问题，并使整个结构的容量、体积与重量都很小，运行能耗极低，从而提高其各项性能指标，特别是短路电流分断能力、电寿命与机械寿命，具有频繁控制与短路故障、电动机故障保护功能。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1的A—A剖视图。
图3是图1的B—B剖视图。
图4是本发明实施例1的电路示意图。
具体实施方式
本发明的低压集成电器，包括机架1和设于机架上的转轴2，其特征在于：所述机架1沿转轴2轴向设有转动式触头机构3和转动式电磁机构4，所述转动式触头机构3包括动触头组件5和静触头6，所述动触头组件5与转轴2相连接，所述静触头6经静触臂7固定于机架1上且与设于动触头组件5上的动触头8在同一横切面上，所述转动式电磁机构4上设有当动触头8和静触头6接触时能够使动、静触头保持吸合状态的动铁芯9、静铁芯10及套设于静铁芯10上的电磁线圈11，所述动铁芯9固定于转轴2上与动触头组件5同轴转动，所述静铁芯10固定于机架1上且与动铁芯9在同一横切面上。
为了实现电器的快速接通与分断，所述的转轴2由快速驱动电机12驱动。
上述动触头组件5设有拐形动触臂13、用以使动、静触头保持压紧状态的压紧弹簧14和弹簧支撑架15，所述转轴2上设有拐形动触臂铰接架16，所述拐形动触臂13触头端设有动触头8，所述拐形动触臂13中部铰接于动触臂铰接架16上，所述拐形动触臂13非触头端与压紧弹簧14相连接，所述压紧弹簧14下部与弹簧支撑架15上端部相连接，所述弹簧支撑架15下端部连接在转轴2上。
上述动、静触头接触所经正向转角小于动、静铁芯接触端面接触所需经过的转角。
为了实现电器的可控接通与分断，上述低压集成电器设有供电系统17、信号采集与智能控制系统18、电机控制电路19和线圈供电电路20，所述信号采集与智能控制系统18的一个输出端与电机控制电路19的输入端相接，信号采集与智能控制系统18的另一个输出端与线圈供电电路20的输入端相接，所述电机控制电路19的输出端接到快速驱动电机12，所述线圈供电电路20与电磁线圈11相连接，所述供电系统17分别与信号采集与智能控制系统18、电机控制电路19、线圈供电电路20和快速驱动电机12的电源输入端相接。
上述的拐形动触臂13和静触臂7上分别设有与电器工作电路相连接的接线柱21。
为了使电器的分断更加安全可靠，上述转动式触头机构3外侧设有灭弧罩22。
上述动铁芯9上设有使动、静铁芯保持常开状态的动铁芯复位弹簧23。
工作时，首先，电器收到合闸信号，电器的信号采集与智能控制系统18通过电机控制电路19控制快速驱动电机12快速启动，带动动触头组件5的动触头8与转动式电磁机构4的动铁芯9转动。
在达到适当位置时，电器的信号采集与智能控制系统18输出控制信号到线圈供电电路20，通知线圈供电电路20给电磁线圈11供电，此时静铁芯10具磁性，吸引动铁芯9朝着静铁芯10所在方位继续运转。与此同时，电器的信号采集与智能控制系统18通过电机控制电路19控制快速驱动电机12停机，此时动触头组件5的动触头8仅在动、静铁芯相互的磁力作用下继续转动。
随着转轴2的转动，动触头组件5的动触头8与静触头6接触，此时转动式电磁机构4的动、静铁芯还未完全吸合，动、静铁芯为了实现完全吸合，就会带动转轴2继续转动一定角度，由于拐形动触臂13中部铰接于转轴2的动触臂铰接架16上，且其非触头端9又经一压紧弹簧14和弹簧支撑架15与转轴2相连接，所以当转轴2继续转动一定角度时，压紧弹簧14受到压缩，在压紧弹簧14弹力的作用，动触头8就与静触头6紧紧地接触在一起了。因此，从快速驱动电机12启动到动、静触头完全闭合整个接通的动态过程实现了最佳的接通过程。由于快速驱动电机12退出运行，转动式电磁机构4将以极小的功耗使动、静触头保持闭合，以保证电器运行。
短路故障发生后，信号采集与智能控制系统在采集到短路故障信号并进行正确判断后，控制快速驱动电机12快速起动，与压紧弹簧14反力合作，以小的电磁时间常数弥补机械时间常数的不足，完成大开距触头系统的动态控制，并实现最佳时刻的快速分断。如果属正常分断，则按正常分断控制程序完成分断过程；如果属于电动机过载、断相、三相电流不平衡、过电压、欠电压、接地、相序反等故障时，则按不同要求的分断控制程序完成分断过程，由于采用动态过程控制，保证对不同的负载要求，提供不同的控制策略，从而获得最佳的控制效果，实现了电器接通与分断过程的可控、可靠及快速分断。

Claims (6)

1.一种低压集成电器，包括机架和设于机架上的转轴，其特征在于：所述机架沿转轴轴向设有转动式触头机构、转动式电磁机构和快速驱动电机，所述转动式触头机构包括动触头组件和静触头，所述动触头组件与转轴相连接，所述静触头经静触臂固定于机架上且与设于动触头组件上的动触头在同一横切面上，所述转动式电磁机构上设有当动触头和静触头接触时能够使动、静触头及动铁心、静铁心保持吸合状态的动铁心、静铁心及套设于静铁心上的电磁线圈，所述动铁心固定于转轴上与动触头组件同轴转动，所述静铁心固定于机架上且与动铁心在同一横切面上，所述快速驱动电机与动铁心、动触头组件同轴转动，所述的转轴由快速驱动电机驱动，所述动触头组件设有拐形动触臂、用以使动、静触头保持压紧状态的压紧弹簧和弹簧支撑架，所述转轴上设有拐形动触臂铰接架，所述拐形动触臂触头端设有动触头，所述拐形动触臂中部铰接于动触臂铰接架上，所述拐形动触臂非触头端与压紧弹簧相连接，所述压紧弹簧下部与弹簧支撑架上端部相连接，所述弹簧支撑架下端部连接在转轴上。
2.根据权利要求1所述的低压集成电器，其特征在于：所述动、静触头接触所经正向转角小于动、静铁芯接触端面接触所需经过的转角。
3.根据权利要求2所述的低压集成电器，其特征在于：所述低压集成电器设有供电系统、信号采集与智能控制系统、电机控制电路和线圈供电电路，所述信号采集与智能控制系统的一个输出端与电机控制电路的输入端相接，信号采集与智能控制系统的另一个输出端与线圈供电电路的输入端相接，所述电机控制电路的输出端接到快速驱动电机，所述线圈供电电路与电磁线圈相连接，所述供电系统分别与信号采集与智能控制系统、电机控制电路、线圈供电电路和快速驱动电机的电源输入端相接。
4.根据权利要求3所述的低压集成电器，其特征在于：所述的拐形动触臂和静触臂上分别设有与电器工作电路相连接的接线柱。
5.根据权利要求4所述的低压集成电器，其特征在于：所述转动式触头机构外侧设有灭弧罩。
6.根据权利要求5所述的低压集成电器，其特征在于：所述动铁芯上设有使动、静铁芯保持常开状态的动铁芯复位弹簧。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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