CN1011001B - 带有电动断电装置的断路器 - Google Patents

Abstract

带有电动断电装置的断路器，其特征在于一个螺线管控制器，用于在“接通”和“断开”位置间移动断路器的手柄。螺线管控制器包括一个可移动的电磁铁和一个可移动的衔铁，用于驱动手柄，一个与电磁铁串联的联锁开关和一个手动控制器，通过联锁开关将电路断开以替代螺线管控制器。

Description

本发明所涉及的是模铸壳断路器，特别地，是关于改变断路器工作状态的远距离控制的螺线管控制器，并且包括一手动控制器，用于替代这些控制器。

已知模铸壳断路器包括活动触点结构和操作机构，用于防止电路或系统的电故障，如：电流过载状态，低电平短路或电路故障状态，以及在某些情况下，高电平短路或电流故障状态。这些装置使用的操作结构包括一跳闸机构，用于控制跨中心肘节机构的运动以分离一对电触点，作为对过载状态或者对短路或故障电路状态的反应。某些已知的装置还利用电动机械或螺线管驱动的控制器使其在“接通”（on）和“断开”（OFF）的位置间移动，否则要在远处用手动操作。这种装置具备足够的能力防止电路中的故障状态，然而，如果出现紧急和/或维修情况时，断路器仍需要连续使用手动操作来替代远距控制的操作机构。

虽然这种已知的装置提供有防止电路故障状态的足够能力，但仍需有在紧急状态下可替代远距电控制器的手动操作。

根据本发明，电动断路器包括一对可分离的电触点，使触点在断开（OPEN）和闭合（CLOSED）位置间移动的操作装置，一个与上述位置间移动的操作装置连接的支架，使支架在“接通”和“断开”位置相应于触点闭合和断开位置间移动的螺线管驱动装置， 此螺线管驱动装置包含一电磁铁和一个衔铁，可分别相对于支架而移动，用于根据螺线管驱动装置的依次的驱动使操作装置交替地移向“断开”和“闭合”之一的位置，一个具有第一和第二位置的双稳态机械闭锁闩根据电磁铁的依次驱动;用于交替地置支架于“接通”或“断开”位置，一个手动控制器用于使支架在“接通”和“断开”位置间移动，支架在当手动控制器处于“断开”位置时，不会受电磁铁控制从断开的接触位置移动，而支架在当手动控制器处于“接通”位置时可受电磁铁控制，在“接通”和“断开”位置间移动，闭锁闩包括制动装置，可移入和退出支架的移动路线，用以防止当手动控制器处于“断开”位置时螺线管驱动装置的运动。

方便的是提供的支架与手柄相连，用于在断开和闭合的位置间移动;螺线管驱动装置使支架在断开和接通的位置间移动，相应于触点的断开和闭合位置;螺线管驱动装置包括一电磁铁和一个衔铁，可分别相对于支架而移动，根据螺线管驱动装置的依次驱动使操作装置交替地移入“接通”和“断开”的位置;根据电磁铁的依次驱动，用于交替地置支架于“接通”或“断开”位置的具有第一和第二位置的双稳态机械闭锁闩;用于使支架在“接通”和“断开”位置间移动的手动控制器;支架在当手动控制器处于“断开”位置时，不会受电磁铁控制而从接触点的断开位置移开;支架在当手动控制器处于“接通”位置时，受电磁铁控制，可在“接通”和“断开”位置间移动;闭锁闩包括制动装置，可移入和退出支架的运动路线，用于防止当手动控制器处于“断开”位置时螺线管驱动装置的运动;一个联锁开关与电磁铁串联，用于断开和闭合磁铁的电路;一个罩配置在联锁开关和螺线管驱动装置联成的组件上;用于联锁开关的一个开关按钮装于罩 上，可手动断开和闭合此开关;当罩被移开时，联锁开关的电路处于开路状态，一个固定安装于电磁铁上的第一滑板和固定装于衔铁上的第二滑板，它们可分别移动，以用于对电磁铁和衔铁的运动的导向，机械闭锁闩可在第一和第二位置间移动，用于限制第一滑板在第一位置的运动和第二滑板在第二位置的运动，手动控制器包括有可在其“接通”和“断开”位置间移动的臂，此臂的一部分通过罩上的开口延伸，此臂和罩上有可分离的相互装配装置，用于将臂锁在“接通”或“断开”的位置;开关按钮包含有一定间距的槽相应于联锁开关的“断开”和“闭合”的位置，以及当臂处在“断开”的位置时，臂的位置便处在一个槽中。

作为实例，本发明将参照附图进行描述，其中：

图1是通过极断路器的中间极或相垂直剖面图;

图2是用于图1所示装置的螺线管控制器的侧视图;

图3是图2所示装置沿Ⅲ-Ⅲ线切下的平面图，表明断路器的手柄处于“断开”的位置。

图4是图2所示装置沿图3Ⅳ-Ⅳ线切下的垂直剖面图;

图5是类似于图3的剖面图，表明断路器的手柄处于“接通”的位置;

图6是图2所示装置沿图5的Ⅵ-Ⅵ线切下的垂直剖面图;

图7是图2所示装置的触发支架和弹簧闭锁闩的部件分解透视图;

图8是沿图2Ⅷ-Ⅷ线切下的垂直剖面图;

图9是图8所示装置的顶部平面图;

图10表明手动臂、断路器手柄、开关按钮和联锁开关之间的 相互关系。

尽管本发明的原理适用于单相或多相断路器和交直流断路器，但是图1描述的模制壳断路器30可以有三相或三极的结构。本发明涉及与断路器30结合的手柄锁紧机构32（图2-10）。断路器的详细描述在美国专利号为No4553115中得到公布。

断路器30具有一壳体，它包括底座34和罩36。一个操作机构38的功用是响应机构38本身的部件手柄40的运动，或者是响应跳闸装置42使可动触点44进入和退出相对于下触点46为闭合和断开的位置。除手柄40外，操作机构38还包括一个跨中心肘节机构48以及一个放松杆50，后者与跳闸装置42可脱开地连接，借此，在跳闸装置引起放松时，触点44和46两者分开。此时触点臂52和手柄40分别移向由虚线位置52a表示的触点断开的位置和40a的位置。

更详细地，手柄40是由绝缘的、刚性的可手动的部件，从罩36的开口53中伸出，用于置断路器30于闭合的位置（图1、5、6）或置其于断开的位置40b（图1、2、3、4）。断路器30也可以处在“斥分状态”的位置52b。当触点闭合时，断路器的电路从电源终端54通过导体56，一个弹簧58，触点臂60，触点46，44，触点臂52，分路器62，双金属片64，一个导体66接通到载荷端68。

手柄锁紧机构32（图2-7）包括支架70，用于电磁铁72的螺线管驱动装置，双稳态弹簧闭锁闩74，76，手动控制器78一个联锁开关80，一个开关按钮82和用于封闭由部件70-82组成的组件的一个罩84。

支架70（图7）是一个成形件由电绝缘材料构成，它具有一通道槽86，它能容纳在罩36顶部的向上延伸并突出的基座部件88，并处在使能沿开口53的纵轴作线性运动的位置。支架70处在安装板90和基座部件88之间以限制支架的运动只能沿着开口53的纵轴作线性运动。支架70还包括中心配置的孔92，手柄40通过此孔延伸，支架和手柄借此一起运动。支架70还含有一对整体成形并向外延伸的斜坡形的闩锁接触用的端面部分94，96。这些端面部分是由具有较小曲率半径的垂直相围的侧面98，100所形成的一对相似的汇合侧面来形成的。此支架还含有一对驱动面102，104。支架70还包括一个整体向上延伸的凸出部分106。操作手柄108是手动控制器78的一部分（图10），它包括一开口110，凸出部分106就在其中，移动操作手柄108就使支架70和手柄40在触点44，46的断开和闭合的位置间移动。

电磁铁72（图2）包括安装于磁铁116上的一个电磁线圈，114。电磁铁72还含有通常为T形的衔铁118，该衔铁相对于线圈116并在其内移动。电磁铁72装于驱动支架120上，支架的配置是用于在安装板90上和沿着开口53的纵轴方向作线性运动。同样，衔铁118装于驱动支架122上，支架的配置也是用于在安装板90上和沿开口53的纵轴方向作线性运动。

驱动支架120是U形部件，它有一以可滑动方式装于安装板90上的驱动板124。驱动支架120还含有彼此隔开的直立的法兰126、128，它们有向外弯曲的法兰130、132，铁心116可用螺丝134固定在其上。直立的法兰126、128分别有向外弯曲的耳板136、138，其外端分别安装有导向块140、 142。导向块140处在导板144、146之间，导向块142处在导板148、150之间。导板148、150向上延伸，并与安装板90相互面向的两侧成整体。

装有衔铁118的驱动支架122是U形部件，有一驱动板152，一个弯曲或直立的部分154和一个向内弯曲的部分156用适当的方法如螺丝将衔铁安装于其上。直立的部分154包括一对分别支撑在导向块164、166上的向外弯曲的耳板160、162。导向块164处在导板168、170之间，导向块166处在导板172、174之间，这些板从安装板90向上延伸。

闭锁闩74、76（图7）是可绕轴转动的双稳态机械弹性闭锁闩，它们使驱动板124、152交替地进行运动和停止运动。闭锁闩74、76都含有成形的闩板176和一个张紧的弹簧178。每一张紧弹簧178的两端被紧固到整体成形的彼此隔开的弹簧安装件180上。

闭锁闩板176包括整体成形的向上延伸的电磁驱动板的制动板182，它通过在安装板90上形成的闭锁闩槽184、186并向上延伸，其作用是用来制止电磁驱动板的运动并且制止电磁驱动板120的运动（图3中的虚线部分）。闭锁闩板176还包括整体成形的向上延伸的衔铁驱动板的制动板188，它通过安装板90上形成的闭锁闩槽190、192延伸，它的作用是参与和制动衔铁驱动支架122的运动（图5中实现部分）。

制动板182、188是形成在闭锁闩板176的延长平面194的两端，用于可在安装板90下作绕轴转动。闭锁闩74、76由枢轴铆钉196穿过闭锁闩枢轴孔198、200和在闭锁闩 74、76的各自平面194上形成的孔202铆接而固定，以用于对安装板90作绕轴转动。双稳态闭锁闩74、76在两个稳定状态或位置间是可以快速转动的，此两位置即：电磁驱动板制动状态或位置（图2-4）和衔铁驱动板制动状态或位置（图5和图6），从位于枢轴铆钉196中心的弹簧闭锁闩74、76的枢轴中心的一侧转向另一侧。

在激磁螺线管72去启动断路器30的合闸操作之前，驱动板120、122被压缩弹簧204、206、208、210移到最外端的极限位置。如果手柄40相应于分离的电触点44、46的位置而处于“断开”位置（图2-4），则衔铁驱动板152的驱动面212与支架70的凸部106接合。当由远处来的电脉冲驱动螺管线圈114时，电磁驱动板124迅速地移入并与闭锁闩74、76的电磁驱动板的制动板182接合（图3中的虚线部分），在衔铁118移入线圈114时带动衔铁驱动板152。由此，支架70与手柄40一起沿基座部分88移动。

衔铁驱动板152继续使支架70和手柄40沿开口53的纵轴移动，直到某一点，此时肘节机构48使手柄和支架70沿开口53加速到手柄的“接通”位置（图5和图6）。当圆形边缘98、100通过闭锁闩74、76的枢轴中心时，闭锁闩绕其铆钉轴196转入到其衔铁驱动板的制动状态或位置，在此状态，驱动板的制动板182被移到与电磁驱动板120脱离的闭锁闩槽184、186的最外区域，而衔铁驱动板的制动板188被移到闭锁闩槽190、192的最内区域，以使衔铁驱动板152的运动停止或受到限制（图5中实线部分）。接着，衔铁驱动板152受压缩弹簧 206、210的作用。返回其原来最外极限位置，驱动板120由支架70的驱动表面102与驱动板124的驱动表面102的接合或由压缩弹簧204、208的作用而保持在其最外的极限位置。

如图2、4和6所示，压缩弹簧204-210设置在一对整体成形的彼此间隔开的直立的弹簧支架216、218之间，每一支架均有一对整体成形的向内弯曲的刚性耳板220，用于与压缩弹簧204、206、208、210的端部接合。压缩弹簧的两端分别与相应的导向块140、142、164、166相连接，用来使其移位。所以，当电磁铁72激磁时，导块140、142分别将弹簧208、204压紧至相应的耳板220。同样，当衔铁118移入铁心116时，导向块164、166将弹簧206、210压紧至相应的耳板220。

对线圈114接下来的激磁和螺线管72的有效驱动使手柄40从其“接通”的位置（图5、6）移到其“断开”的位置（图2、3和4）。特别地，衔铁驱动板152要克服压缩弹簧206、210的支撑力被移入与衔铁驱动板的制动板188相接触的位置，以限制驱动板152沿电磁驱动板120方向的进一步运动。此驱动板克服压缩弹簧204和208的支撑力而移动，并沿衔铁驱动板152的方向驱动手柄40的支架70。然后，手柄沿开口53充分地移动，引起肘节机构48将手柄40和支架70加速移至手柄的“断开”位置（图2、3和4）。

电磁线圈114需要由电脉冲激磁，其时间应足以使手柄移到使拔动机构48跨过中心的这一位置，虽后，此机构将手柄40和支架70移到手柄的“接通”或“断开”的位置之一。

上述的结构用于通过电磁铁72的远距离控制操作，起着打开和闭合断路器触点44、46的作用。在有必要时，例如维修或紧急事故场合，需手动操作断路器，而上述结构就不能这样做。

根据本发明，手动控制器78结合联锁开关80和开关按钮82允许有就地使触点断开和闭合的作用。当必要时，手动控制器78可以用来断开和闭合触点。手动控制器78（图7、8和10）包括，操作手柄108，一个驱动杆222，一个手柄臂224和一个手柄226。操作手柄108和手柄臂224固定于驱动杆222上。当手柄臂抓住手柄226旋转时，手动控制器78象柄一样使支架70移动，因此，手柄40处在触点44、46的“接通”和“断开”的位置之间。为此目的，驱动杆222枢轴式安装于支架216的彼此隔开的法兰228和230上（图8）。

操作手柄108的开口110做成能容纳支架70的凸部106（图7、10），由此，手柄臂224的顺时针和反时针方向的旋转更方便地使手柄40在两个方向上有最大的移动。

用于罩住螺线管控制器72的螺管控制器罩84用多个螺丝232固定在断路器30的顶罩36上。为了使断路器30只作指定用途，提供有一个手柄锁或锁紧机构，以便使罩84作为一刚性的防撞锁定装置，其上配有钥匙孔状的槽234（图9）。此槽包括略有扩大的上槽和下槽部分236、238和一个尺寸较小的中间部分，借此手柄226可在槽内移动，用于打开和闭合触点44、46。

轴套240可滑动地安装在手柄226上，并由盘簧242向上偏移，以致轴套的下端保持在罩84之上（图8）。一对对称设置并对正的U型槽244（所示为其中之一）处在轴套的上部，当轴套 240克服盘簧242力下移至扩大的槽部分236、238之一时，槽244与手柄226上端的孔246对正使制动销可以插入，由此，防止手柄从“接通”或“断开”的位置暗地移开。这种结构概括地在美国专利，号为No.4，554，421的说明中公布。

联锁开关80串联在电磁铁116的线圈114和电源之间，用于打开和闭合至电磁铁的电路。开关80最好是微型开关，它具有常开触点和驱动该开关的开关臂248。开关按钮82可滑动地邻接罩84的内表面安装，用于移向和脱离开关臂248。罩中提供有一对开口250、252（图9），前一开口用于可以使手触及开关按钮的带筋表面，后一开口用于指示按钮相对于开关80而言的“断开”和“闭合”位置。在缩回即“断开”的位置，开关按钮82的右端254（图9）从开关臂248处缩回，因此，开关80处于常开位置。当开关按钮82前进时，右端处于254的位置，借此，开关臂248压向触发器256，通过开关80将电路接通。

此外，开关按钮82还装有一对凹槽258、260。当手柄臂224处于“断开”位置时（图9），臂的凸部262便置于凹槽258、260两者之一中，这要取决于开关按钮82相对于联锁开关80是否处在“接通”或“断开”的位置。手柄臂224在正常工作中的转动，按要求将断路器在“断开”和“闭合”之间转换。开关按钮82中的凹槽258、260允许臂自由运动，在允许联锁开关80保持闭合的同时，借此向线圈114提供电流通路。从另一方面说，如果想使线圈内没有电流流动，特别地当断路器处于“断开” 时，则开关按钮82移到左侧，而臂224处于“断开”的位置，若需要的话可就地锁住。当手柄臂224的凸部262位于槽260中时，线圈电路是断开的，触点也断开。然而，当凸部262处在槽258中时，通过线圈的电路是闭合的，触点是断开的。当手柄臂处于“接通”的位置时（图9），触点44、46是接通的。但是，通过线圈114的电路是断开的或闭合的要取决于开关按钮82的位置。

开关按钮82利用相对面向模制销264、266装于并保持在罩84中，并使滑动按钮82与罩84的内表面紧贴，且与开口250、252成一直线。显然，当罩移开时，开关按钮82同样地被移开，由此，将联锁开关80打开，因此通过线圈114的电路也打开。尽管线圈114不起作用，而罩84的移开并不能阻止手动控制器78的操作以打开和闭合触点44、46。

总之，本发明的装置提供一个机构，当处于锁定或“断开”的位置时，允许人们使操作机构的线圈的电流中断。

Claims (11)

1、一个电动断路器包括一对可分离的电触点，用于使触点在断开(OPEN)和闭合(CLOSED)位置间移动的操作装置，一个支架它与操作装置相连用于完成上述位置间的移动，使支架在“接通”(ON)和“断开”(OFF)位置相当于触点的通和断位置间移动的螺线管驱动装置，螺线管驱动装置包括相对于支架可分别移动的一个电磁铁和一个衔铁，当螺线管驱动装置依次驱动时，用于将操作装置交替地移入一个“接通”或“断开”的位置，一个双稳态机械闭闭锁闩，当电磁铁依次驱动时，它具有第一和第二位置，用于交替地置支架于“接通”或“断开”的位置，一个手动控制器，用于在“接通”和“断开”位置间移动支架，当手动控制器处于“断开”位置时，电磁铁不能使支架从触点的断开位置移动，当手动控制器处于“接通”位置时，电磁铁可使支架在“断开”和“接通”位置间移动，以及闭锁闩，它包括可移入和退出支架的运动路线的制动装置，以便防止当手动控制器处于“断开”位置时螺线管驱动装置的运动，并且其中一个联锁开关与电磁铁串联，用于断开和闭合至磁铁的电路。

2、根据权利要求1的断路器，其中：在螺线管驱动装置和联锁开关的组合件上安有一个罩，用作联锁开关的一个开关按钮安装于罩上，并可人工移动以断开和闭合此开关，当罩移开时，处于断路器状态，当罩移开时，其中的联锁开关处于断路状态。

3、根据权利要求2的断路器，其中：第一可滑动板固定安装在电磁铁上，第二可滑动板固定安装在衔铁上，第一和第二滑板可分别移动，用于导引电磁铁和衔铁的运动。

4、根据权利要求3的断路器，其中：机械闭锁闩可在第一和第二位置间移动，用于限制第一块板在第一个位置中运动和限制第二块板在第二个位置中运动。

5、根据权利要求4的断路器，其中：机械闭锁闩包括在闭锁上纵向并分开的支撑面用于交替地进入或离开驱动板的运动路线，以响应支架的运动。

6、根据权利要求5的断路器，其中：手动控制器包括在其“接通”和“断开”位置间可移动的一个臂。

7、根据权利要求6的断路器，其中：臂包含通过罩中的开口延伸的一个部分。

8、根据权利要求7的断路器，其中：臂和罩包含可分开的相互配合装置，用于将臂锁在“接通”或“断开”的位置。

9、根据权利要求8的断路器，其中：开关按钮包括相互间隔的凹槽相应于联锁开关的“断开”和“闭合”的位置，而臂的一个部分在当臂处于“断开”位置时配置在其中的一个槽中。

10、根据前面由1至9的任一权利要求的断路器，包括一个带有手柄的操作装置，用于在上述的位置间移动触点，用于远距驱动操作装置的远距控制装置包括一个具有线圈的电磁铁和一个衔铁，它们分别与手柄连接，相应于触点的断开和闭合位置使手柄在“断开”和“接通”的位置间依次移动。远距控制装置还包括与线圈串联的一个联锁开关。用于断开和闭合至线圈的电路，一个用于移动手柄的手动控制器。一个罩配在控制装置上并包括一个开关手动按钮用于断开和闭合联锁开关，控制装置还包括制动装置，可由手动控制器操作进入和退出衔铁的运动路线，以防止当控制器处于“断开”位置时的运动由此，当需要时，断路器的远距控制操作易于以手动控制替代。

11、根据权利要求10的断路器，其中：开关按钮滑动地安装于罩上，用于在断开和闭合的位置间操作开关。

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