CN101170031A - 快速分断低压电路断路器 - Google Patents

Abstract

一种用于实现过载和短路保护的断路器，利用电动斥力驱动快速分断执行单元实现分断和限流保护，它除了包括塑壳、动和静触头、灭弧室、执行电路断开/闭合的操作机构、控制跳闸的脱扣机构外，它还包括一个执行快速分断和限流任务的执行单元，该执行单元的一端有一个能接触动触头尾部整体延伸的动触臂的被动件，另一端有一个能接触脱扣机构的脱扣杆的主动件，当流过动、静触头的电流超过预定门限时，电流所产生的电动斥力驱使动触头与静触头斥开，动触头的斥开动作直接驱动执行单元的被动件、主动件动作，主动件的动作带动脱扣杆脱扣，从而实现了由电动斥力直接机械驱动断路器脱扣跳闸的快速分断和限流功能。

Description

快速分断低压电路断路器

技术领域

本发明涉及一种塑料外壳式低压断路器，特别是一种用于实现过载和短路保护的具有快速分断和限流功能的低压断路器。

背景技术

通常已知的具有分断功能的塑壳断路器或称自动开关，按用户要求的电流和电力设备的类型，可包括一个或多个装设在一公用模制机壳内的标准单个电极，例如二极、三极或四极。这种断路器主要由感受机构、传递机构和执行机构三部分组成。感受机构如过流脱扣器，能感受到电路中不正常的情况和由操作人员或继电保护系统发出的命令信号，通过传递机构使由动、静触头和灭弧室构成的执行机构执行断路器的接通或断开任务。这种断路器的每个极有一对依靠弹性装置迫使其在断路器闭合位置上进行接触的动、静触头，其中静触头的靠近触点一端呈U形，以形成动、静触头在接触点附近的电流方向相反的结构，使动触头与静触头构成的接触结构符合电流方向相反的条件。于是当流过所述动、静触头的电流超过预定门限时，利用电流所产生的电动斥力，所述动触头被迅速从与静触头接触的位置斥开，从而达到了限制电流和安全保护的目的。这种断路器还有一个脱扣跳闸装置，所述脱扣跳闸装置有一个过载和(或)短路故障检测器，如果发生故障，它就启动断路器的自动断开操作机构动作。

随着我国低压电网容量的增大，低压电器性能的提高，断路器的工业和民用需求量飞速增长，特别是需要开发结构紧凑、体积小、重量轻、寿命长、使用安全和高性能的塑壳低压断路器。目前现有的断路器，大多采用的是利用电磁力或双金属片的反时限动作特性，打击脱扣杆脱扣来完成分断任务。由于双金属片和电磁系统动作迟缓，使得分断机构起动延迟，从而接触头间形成的电弧长时间燃烧，所以容易侵蚀触头，同时限流能力弱、分断时间长、分断能力低。

中国专利92111503.2号提供了一种改进的模制机壳式低压断路器，其采用了气压式分断原理，即利用动、静触头斥开时的电弧在密封的灭弧室中快速形成的高压气体，打击脱扣杆脱扣，使断路器实现快速分断。由于该断路器必须具备一个相对封闭的灭弧室，把灭弧室空腔设置成与装有一跳闸控制杆的活塞相配合的汽缸形式，使制造断路器的时间和成本增加，所以这种形式的断路器制造困难，成本昂贵，而且分断速度和限流能力也不理想。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述技术缺陷，提供一种结构简单、成本低、易于制造、限流效果好、分断速度快、安全性与可靠性高的新式断路器。

为了实现上述目的，本发明的快速分断断路器采用了以下技术方案：

本发明提供的一种低压断路器，具有一极或多极装设在一个塑壳内的若干标准单极断路装置，和所有单极装置共用的在出现过载或短路故障时驱动断路器操作机构跳闸的包含脱扣杆的脱扣机构，其中各个单极断路装置包括一个固定安装在灭弧室内的静触头；一个通过小轴枢转地安装在操作机构的大轴上的动触头；所述的断路器操作机构执行动触头与静触头断开或闭合动作；一个安装在大轴上的弹性装置，能迫使动触头与静触头可靠接触。本发明的断路器还包括一个执行快速分断任务的执行单元，所述的执行单元的一端有一个整体延伸的被动件(被动触臂111；凸轮臂151)，所述的被动件(被动触臂111；凸轮臂151)能接触一个从动触头尾部整体延伸的动触臂；所述的执行单元的另一端有一个整体延伸的主动件(主动触臂112；推杆触臂141)，所述的主动件(主动触臂112；推杆触臂141)能接触脱扣杆。当流过动、静触头的电流超过预定门限时，电流所产生的电动力克服所述的弹性装置的弹力，并驱使动触头在作斥开动作时带动所述执行单元的被动件(被动触臂111；凸轮臂151)动作，所述被动件的动作又驱动所述执行单元的所述主动件(主动触臂112；推杆触臂141)动作，所述主动件的动作又带动脱扣装置的脱扣杆动作，脱扣杆的动作使断路器各极同时断开，从而通过机械传动方式，直接利用由电动力产生的动触头的斥开动作驱动脱扣装置快速执行断路器的脱扣操作。

本发明的断路器采用了机械式分断原理，即利用动、静触头斥开动作直接机械驱动脱扣杆动作。很显然与单纯采用电磁式分断或气压式分断原理和机构的现有技术相比较，本发明的断路器分断速度更快、分断可靠性好，而且结构简单更易制造、成本低、寿命长、限流效果好，安全保护性能强。

附图说明

图1是本发明的断路器的三维立体图。

图2是本发明第一实施例的断路器凸轮式分断机构的三维立体图。

图3是本发明第一实施例的断路器的凸轮式分断机构的关键部件凸轮的结构示意图。

图4是本发明第二实施例的断路器的偏心轮式分断机构的三维立体图。

图5是本发明第二实施例的断路器的偏心轮式分断机构的关键部件偏心轮的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明的快速分断断路器的实施例，但本发明的断路器不限于以下各实施例。

如图1所示，本发明的断路器包括塑料外壳21、灭弧室19、执行电路断开/闭合的由静触头10、动触头13和大轴18等部件组成的操作机构20、由脱扣杆16等部件组成的脱扣机构，还包括由静触头10、动触头13、凸轮15、推杆14组成的机械式快速分断机构。

如图1所示，静触头10的接线端设置在灭弧室19外，触点一端被安装在灭弧室19内。在靠近触点一端的静触头10呈U形(图中未示出)，以形成动、静触头在触点附近的电流方向相反的结构。动触头13与静触头10平行设置，其触点与静触头10的触点可离/合，其触点附近的电流方向与静触头10的电流方向相反，当流过触点的电流超过预定门限时，动触头13与静触头10之间产生的电动斥力能使闭合的动、静触头自动斥开。

如图1、2所示，动触头13通过小轴17枢转地连接在操作机构的大轴18上，并能绕小轴17转动。一个凸轮15通过支承轴22枢转地连接在操作机构的大轴18上，并能绕大轴18上的支承轴22转动。动触头13的尾部设置有一个能随动触头13绕小轴17转动的动触臂131，当动触头13被斥开时，动触臂131随动触头13转动，并触动凸轮15的凸轮触臂151转动。

如图1-3所示，所有单极装置公用的脱扣机构由脱扣杆16等部件组成。当脱扣杆16受推杆触臂141触动时，能使断路器脱扣机构脱扣，并使断路器各极电路同时全部断开。凸轮15的非触臂端上形成有凸缘154，凸缘154与一个推杆14可相接触配合。当凸轮15绕支承轴22转动时，推杆14在弹簧12和凸缘154的作用力的共同作用下作升降移动。推杆14的与凸轮接触侧的另一侧上形成有一个推杆触臂141，当推杆14随凸轮15转动作上升运动时，推杆触臂141触动脱扣杆16动作，使脱扣机构脱扣。

下面结合附图1-3说明本发明的断路器的快速分断过程。当流过动、静触头的电流超过预定门限时，电流所产生的电动斥力驱使动、静触头斥开，使动触头13绕大轴18上的小轴17转动，动触臂131随动触头13转动而转动，并带动凸轮触臂151转动，凸轮触臂151的转动驱使凸轮15转动，凸轮上的凸缘154驱动推杆14上升，推杆14的上升动作带动推杆触臂141移动，推杆触臂141的移动带动脱扣杆16作脱扣动作，从而将断路器脱扣并断开各极电路。

图4和图5所示的是本发明断路器的分断机构的另一个可替换的实施方式。本实施方式用偏心轮11代替了前面的实施方式的凸轮15和推杆14。具体地说，本发明的执行单元是指将动触头13的斥开动作传递到脱扣杆16、并使其脱扣的机械传动机构。在本实施例中，执行单元的偏心轮11通过支承轴22枢转地连接在操作机构的大轴18上，并能绕该支承轴22转动；偏心轮11上包括一个被动触臂111和一个主动触臂112，被动触臂111能接触动触头13上的动触臂131，主动触臂112能接触脱扣杆16；当流过动、静触头的电流超过预定门限时，电流所产生的电动力驱使动、静触头斥开，使动触头13绕大轴18上的小轴17转动，动触臂131随动触头13转动，并带动被动触臂111转动，被动触臂111转动驱使偏心轮11转动，偏心轮11转动带动主动触臂112驱动脱扣杆16作脱扣动作，从而将断路器脱扣并断开各极电路。

本发明的断路器巧妙地借助于断路器原有操作机构进行机械分断时的操作能量，即利用动、静触头自动斥开的动作，直接用机械传动的方式，驱动脱扣杆动作，试验证明，与现有技术的同类断路器相比，本发明的断路器在分断速度、可靠性上和制造成本上均具有显著的积极效果。

Claims (11)

1.一种快速分断断路器，它具有一极或多极装设在一个塑壳(21)内的若干标准单极断路装置和所有单极装置共用的在出现过载或短路故障时驱动断路器操作机构跳闸的脱扣机构，其中各个单极断路装置包括：

一个静触头(10)，固定安装在灭弧室(19)内；

一个动触头(13)，通过小轴(17)枢转地安装在操作机构(20)的大轴(18)上；

所述断路器操作机构(20)，执行动触头(13)与静触头(10)断开或闭合动作；

所述脱扣机构包含脱扣杆(16)；

一个安装在大轴(18)上的弹性装置，能迫使动触头13与静触头10接触；

其特征在于：

还包括一个执行快速分断任务的执行单元，所述的执行单元的一端有一个整体延伸的被动件(111；151)，所述的被动件(111；151)能接触一个从动触头(13)尾部整体延伸的动触臂(131)；所述的执行单元的另一端有一个整体延伸的主动件(112；141)，所述的主动件(112；141)能接触脱扣杆(16)；

当流过动、静触头的电流超过预定门限时，电流所产生的电动力克服所述的弹性装置的弹力，并驱使动触头(13)在作斥开动作时触动所述执行单元的被动件(111；151)动作，所述被动件的动作又驱动所述执行单元的所述主动件(112；141)动作，所述主动件的动作又触动脱扣装置的脱扣杆(16)动作，脱扣杆(16)的动作使断路器各极同时断开，从而通过机械传动方式，直接利用由电动力产生的动触头(13)的斥开动作驱动脱扣装置快速执行脱扣操作。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：

所述的执行单元有一个偏心轮11，通过支承轴22枢转地连接在操作机构的大轴18上，

在偏心轮11上有一个整体延伸的主动触臂112和一个整体延伸的被动触臂111，分别构成所述执行单元的主动件和被动件，

所述的主动触臂112能接触脱扣机构的脱扣杆16，所述的被动触臂111能接触从可动触头13尾部整体延伸的动触臂131，当动触头13在作斥开动作的同时，带动其上整体延伸的动触臂131摆动，驱动被动触臂111摆动，从而带动主动触臂112的摆动，驱动脱扣杆16动作并使断路器断开；

所述的动触臂131与动触头13为同一体或分体固定连接，

所述的主动触臂112、被动触臂111与偏心轮11为同一体或分体固定连接。

3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：

所述的执行单元包括一个凸轮15和推杆14，

所述的凸轮15通过一个支承轴22枢转地连接在操作机构的大轴18上，

在凸轮15的一端有一个整体延伸的凸轮臂151，构成所述执行单元的主动件，所述的凸轮臂151能接触从可动触头13尾部整体延伸的动触臂131，

在凸轮15的另一端上有一个凸缘154，所述的凸缘154能与推杆14可相互接触配合，当凸轮绕支承轴22转动时，凸缘154能驱动推杆14移动，

所述的推杆14上有一个整体延伸的推杆触臂141，构成所述执行单元的被动件，所述的推杆触臂141可接触脱扣装置的脱扣杆16，当动触头13在作斥开动作的同时带动其上的整体延伸的动触臂131摆动，驱动主动件凸轮臂151摆动，继而驱使凸轮15转动，接着驱动推杆14移动，带动被动件推杆触臂141移动，所述推杆触臂141的移动触动脱扣杆16动作并使断路器断开，

所述的动触臂131与动触头13为同一体或分体固定连接，

所述的凸轮臂151与凸轮15为同一体或分体固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：执行单元的偏心轮11或凸轮15通过支点轴22枢转地连接在操作机构的大轴18上。

5.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：所述支承轴22与大轴18为同一体或分体固定连接，或支承轴22与偏心轮11或凸轮15为同一体。

6.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：所述支承轴22与偏心轮11或凸轮15及大轴18为分体元件。

7.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：偏心轮11或凸轮15上至少有一个控制其复位的弹性元件，如拉簧、压簧、扭簧、片簧等。

8.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：推杆14活动地支承在塑料外壳21上或不影响操作机构和脱扣机构正常工作的元件或空间内，所述活动支承的方式如导轨、轴孔。

9.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：推杆14以弹性支承的方式被支承在不影响操作机构和脱扣机构正常工作的空间内，所述弹性支承的方式如拉簧、压簧、片簧、扭簧。

10.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：凸缘154上各点距支承轴22的轴心的距离是不等的。

11.根据权利要求3所示的断路器，其特征在于：推杆14上至少有一个使推杆14复位并与凸缘154接触配合的复位弹簧12，以及一个能接触脱扣杆16的推杆触臂141。

根据权利要求2所述的断路器，其特征在于：在断路器处于合闸状态时，主动触臂112或推杆触臂141的尺寸以刚好接触脱扣杆16并使它们能正常工作为佳，被动触臂111或凸轮臂151的尺寸以刚好接触动触臂131并使它们能正常工作为佳。

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