CN101206975B - 用于电流断路器的电流跳闸单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种跳闸单元(10)，该跳闸单元(10)具有电流引导元件(12)、带有上部位置和下部位置的固定器(40)和带有第一位置和第二位置的振荡器(23)。振荡器在第一位置中允许固定器移动到下部位置，振荡器位于第二位置中则阻挡固定器移动到下部位置。另外，磁轭(18)围绕着电流引导元件和固定器。流过该磁轭的磁通将固定器移动到下部位置。围绕着电流引导元件和振荡器的磁轭(16)则提供了将振荡器移动入第一位置或第二位置内的、流过磁轭的磁通。

Description

用于电流断路器的电流跳闸单元

技术领域

本公开大致涉及电流断路器，更具体地说，本公开涉及一种用于电流断路器的电流跳闸单元(current trip unit)。

背景技术

直流快速开关用来监控通过引出线(leader)的电流流入，并且如果超出电流阈值的话就促动开关，例如在短路电流时。通常会发出警告或者中断电路。

传统的过电流断路器或跳开单元具有围绕着电流承载引出线(current-carrying leader)的磁轭。磁轭具有沿着轴线可动式固定器(anchor)，并且固定器能够在静止位置由轴线上的弹簧而防止向下移动。通过磁轭的磁通影响固定器，并迫使固定器克服弹簧的阻力。如果流过引出线的电流超出了一定值，作用于固定器上的磁力大于弹簧的弹簧力(spring power)。因此，固定器就被向着磁轭向下拉动，并且相应地触发器能够被促动以中断电路。

传统的跳开单元是双向的，这意味着传统单元并不敏感于电流方向。跳开的这种传统方式适用于线路馈电断路器(line feederbreaker)。但是在直流系统中，还需要具有整流器断路器以保护整流器。双向的跳闸单元不能用于整流器断路器以保护整流器。整流器是电路的电流元件，其允许电流在一个方向通过，但是阻挡另一方向的电流流动。它能够被看作直流源。在整流器的故障状态下，反向电流能够出现在与整流器的通常输出相反的方向。整流器断路器是电路的电流元件，其能够在所述整流器故障的情况下保护整流器。出于这个原因，传统的双向单元不能用于整流器断路器，单独的反向电流跳开装置必须和双向跳闸单元一起使用。

因此，需要一种用于电流断路器的跳闸单元，其具有仍然能够提供电路保护和起整流器的作用。

发明内容

本公开提供了一种跳闸单元，其具有电流引导元件(currentleading element)、具有上部位置和下部位置的固定器(anchor)和带有第一位置和第二位置的振荡器(oscillator)。振荡器在第一位置允许固定器移动入下部位置，而振荡器在第二位置则阻挡固定器移动入下部位置。另外，磁轭围绕着电流引导元件和固定器。流过磁轭的磁通将固定器移动入下部位置。围绕着电流引导元件和振荡器的磁轭提供了将振荡器移动入第一位置或第二位置内的、流过磁轭的磁通。

本公开进一步提供了具有可动式固定器的跳闸单元，该可动式固定器具有跳闸位置和未跳闸位置。具有第一位置和第二位置的振荡器在振荡器位于第二位置时防止固定器移动入跳闸位置，并在振荡器位于第一位置时允许固定器移动入跳闸位置内。磁轭围绕着可动式固定器和振荡器，并且磁轭提供了磁流以将可动式固定器移动入跳闸位置内，并且磁轭也提供了磁流以将振荡器移动入第一位置和第二位置。

通过下文的详细描述、附图和所附权利要求，本领域技术人员能够明白和理解本公开的上述和其它的特征和优点。

附图说明

在下文结合附图的公开的详述中，将可以明显地看出本公开的这些和其它的目的，其中：

图1是本公开的跳闸单元的示例性实施例的透视图；

图2是图1跳闸单元的局部剖面图的透视图；

图3是沿着线2-2的、无电流的图1跳闸单元的截面图；

图4是大致沿着线2-2的、带有前向流动电流的图1的跳闸单元的截面图；及

图5是大致沿着线2-2的、带有反向流动电流的图1的跳闸单元的剖视图。

元件列表

跳闸单元10

电流引导元件12

电流引导元件14

磁轭16

磁轭18

阻挡闩锁20

第二阻挡闩锁20-1

振荡器壳体22

振荡器23

板24

凹部26

弹簧27

壁28

阻尼器(bumper)30

铅棒32

固定元件34

固定元件36

可动式固定器40

弹簧42

磁体44

磁通48

磁通49

具体实施方式

现在来参看附图，尤其是图1-5，所显示的是根据本公开的、用于电流断路器的电流跳闸单元的示例性实施例，其一般以参考标号10来表示。流过跳闸单元10的电流通常为直流。跳闸单元10最好包括阻挡闩锁(blockade latch)20，在电流在预定的前向方向流过电流引导元件12和14时，该阻挡闩锁能够旋转以防止跳闸单元10跳开。在电流在预定的反向方向流过电流引导元件12和14时，或在没有电流流过电流引导元件12和14时，跳闸单元10中的阻挡闩锁20则能够旋转以允许跳开。

电流引导元件12，14由两个磁轭16，18围绕。也可以使用单个的电流引导元件，或使用多于两个的电流引导元件。通过电流引导元件12，14的电流产生被引导通过磁轭16，18的磁通或磁流。流过电流引导元件12，14的电流越强，流过磁轭16，18的磁通就越强。

当磁通被引导通过振荡器壳体22和遮盖于其内的振荡器23时，流过磁轭16的磁通改变阻挡闩锁20的位置。在示例性实施例中，当磁通流过磁轭16和振荡器23时，发射出磁场的振荡器23就旋转。

振荡器23的旋转引起阻挡闩锁20的旋转，因为两个组件是相连接的。由振荡器23引起的阻挡闩锁20的旋转导致阻挡闩锁20在板24下转动入阻挡位置或未阻挡位置。在阻挡闩锁位于凹部26下时，阻挡闩锁20就位于未阻挡位置。由于来自弹簧27的阻力，阻挡闩锁20保持于未阻挡位置，直至有足够的磁通作用于电枢23(armature)上而引起其到达偏移位置。在阻挡闩锁20位于阻尼器30之下时，阻挡闩锁20被认为位于阻挡位置中。

来参见图2，铅棒32安装于跳闸单元10内。铅棒32是线性棒，其设置成垂直于板24并通过固定元件34和36(也可以使用任何已知的附接机构)附接到板24上。铅棒32还能够借助于已知的附接机构而附接到跳闸单元10的底部。因此，铅棒32安装于跳闸单元10的内部，附接成接近跳闸单元10的顶部(接近板24)，并且附接成接近跳闸单元10的底部。

可动式固定器40可滑动地附接到铅棒32。铅棒32插入通过接近固定器40中心的孔，并且在其由磁轭18作用时，固定器40在由铅棒32提供的轴线上向上或向下滑动。因此，固定器40能够在由铅棒32产生的中心轴线上滑动。

在固定器40的底部设有弹簧42，其阻挡固定器40的向下移动。必须克服由弹簧42施加的特定力以允许固定器40向下移动。在电流流过电流引导元件12，14时，就会产生吸引固定器40克服弹簧42的作用力而向下的磁通。由流过磁轭18的磁通向下吸引固定器40，从而引起跳闸单元10的跳开。流过电流引导元件12，14的电流强度决定了流过磁轭18的磁通强度和用于跳开跳闸单元10的潜力。另外，跳闸单元10跳闸的性能依赖于振荡器23和阻挡闩锁20的定位。

阻尼器30设置于固定器40上，并且如上所述，在阻挡闩锁20位于阻挡位置时，阻尼器30就是接触阻挡闩锁20的元件。由固定器40引起的向下移动的趋势将被固定器40上的阻尼器30阻止，阻尼器30与处于阻挡位置(即在阻尼器30下面)的阻挡闩锁20相互作用。

跳闸单元10可包括第二对称设置的阻挡闩锁20-1，其设置于跳闸单元10与阻挡闩锁20相对的另一侧。包括位于阻挡闩锁20相对侧的第二阻挡闩锁20-1允许固定器40更好的阻挡。第二阻尼器(未示出)类似于阻尼器30，设置于阻尼器30的相对侧，并且允许阻挡闩锁20-1帮助阻挡固定器40向下移动。阻挡闩锁20-1同样结合到振荡器23，并且当阻挡闩锁20和振荡器23两者旋转时，阻挡闩锁20-1与它们同时响应。

磁轭16能够影响阻挡闩锁20和振荡器23在振荡器壳体22内的定位。更具体地说，由流过电流引导元件12，14的电流所产生的磁通影响振荡器23和阻挡闩锁20的位置，即流过电流引导元件12，14的电流产生能够改变振荡器23位置的磁通。

阻挡闩锁20结合到振荡器23上，振荡器23依赖于流过磁轭16和振荡器23的磁通方向而在阻挡位置和未阻挡位置之间振荡。流过电流引导元件12，14的电流的方向和强度决定了流过磁轭16和振荡器23的磁通方向。在由振荡器23产生的磁场面临流过磁轭16的磁通时，通过在振荡器壳体22内围绕轴线23旋转，振荡器23从阻挡位置改变到未阻挡位置。响应于垂直于从振荡器23发射的磁场而流过磁轭16的磁通，振荡器23依赖于流过磁轭16的磁通方向而略微旋转进入阻挡位置或未阻挡位置。

振荡器23内部上的磁体44能够设置于振荡器23的两端，以允许振荡器23发射磁场。在其它实施例中，单一磁体能够设置于振荡器23内或振荡器23能够被磁化。在某些实施例，磁体44是永磁体或电磁磁体(electromagnetic magnet)。

磁体44由流过磁轭16和振荡器23的磁通48作用。当磁通48流过振荡器23时，磁通48和源自磁体44的磁流相互作用，流过磁轭16的磁通的方向引起振荡器23旋转入阻挡位置或未阻挡位置。流过振荡器23的磁通48的方向决定了振荡器23转动的方向。如果没有电流流过电流引导元件12，14，那么就没有磁通产生，并且振荡器23和阻挡闩锁20就会保持在如图3所示的静止位置。

振荡器23和阻挡闩锁20由弹簧27固定于静止位置。弹簧27的一侧固定于在位于阻挡闩锁20侧部的槽口内，并且弹簧27的另一端固定于壁28上。在没有足够大的磁通克服弹簧27的势能的情况下，弹簧27的势能防止阻挡闩锁20移动入阻挡位置。

图3-5是跳闸单元10的剖视图，其显示了当磁通48流过磁轭16时振荡器23和阻挡闩锁20的不同位置。如前面提到的，阻挡闩锁20连接到振荡器23，并且振荡器23的旋转导致阻挡闩锁20的旋转。流过电流引导元件12，14的电流产生流过磁轭16并引起振荡器23旋转的磁通48。

所示振荡器23具有大致为椭圆形的轮廓，但是此示例性实施例只是振荡器23的一个可能形状。振荡器23能够是作为磁力作用的结果而允许振荡器移动的任何形状。例如，振荡器23可以是圆形的或圆形末梢端的以允许旋转。

在其它实施例中，振荡器23能够是非圆形形状的，诸如矩形。如果振荡器23是非圆形状的，振荡器就不能旋转，并且振荡器23就需要以备选方法工作。作为旋转振荡器23的替代，其可以线性地移动，将阻挡闩锁20滑动入和滑动出阻挡位置。在振荡器23影响磁通时，振荡器23将阻挡闩锁20滑动入阻尼器30下的阻挡位置，或凹部26下的未阻挡位置。

在其它实施例中，振荡器23和阻挡闩锁20的轴线和位置能够变化到与此公开中介绍的设置有所不同，并且这种改变也被认为落入本公开的精神与范围内。例如，振荡器23能够在垂直于轴线23的轴线上旋转。

图3所示的是阻尼器30，振荡器23和阻挡闩锁20的位置，这时跳闸单元10没有电流流过电流引导元件12，14。在这种状态，振荡器23和阻挡闩锁20位于未阻挡位置，并且固定器40和阻尼器30能够自由向下移动，即跳闸单元10准备跳开。由于电流没有流过电流引导部件12，14，就没有产生磁通，并且振荡器23也没有从其静止位置转开。

图4显示的也是阻尼器30，振荡器23和阻挡闩锁20的位置，这时跳闸单元10具有流过电流引导元件12，14的前向电流。在这种状态中，振荡器23和阻挡闩锁20位于阻挡位置，并且固定器40和阻尼器30被阻挡向下移动，即跳闸单元10不能跳开。因此，在预定的前向方向流过跳闸单元10的电流不能切断，这是由于阻挡闩锁20阻止固定器40移动入跳闸位置内。这是因为磁通48将振荡器23和阻挡闩锁20移动入了阻挡位置。阻尼器30和阻挡闩锁20之间的接触阻止固定器40向下移动和跳开。

图5显示的还是阻尼器30，振荡器23和阻挡闩锁20的位置，这时跳闸单元10具有流过电流引导元件12，14的反向电流。在这种状态中，振荡器23和阻挡闩锁20位于未阻挡位置，并且固定器40和阻尼器30已经向下移动，即跳闸单元10已经跳开。因此，在预定的反向方向流过跳闸单元10的电流不能被切断，这是由于阻挡闩锁20在凹部下的位置，其允许固定器移动入跳闸位置内。这是因为磁通48将振荡器23和阻挡闩锁20移动入未阻挡位置内。阻挡闩锁20位于位置凹部26下，并且固定器40能够自由向下移动和跳开。跳闸单元10允许电流在一个方向流过和阻止电流在另一方向流过的能力允许跳闸单元10作为整流器断路器的跳闸单元而起到保护整流器的作用。

已经介绍的跳闸单元10具有磁轭16以引导磁通48流过振荡器23从而改变阻挡闩锁20的位置，并且跳闸单元10还具有磁轭18以引导磁通49(磁轭18中的磁通需要独立数字，例如49)流过固定器40从而引起跳开。在其它实施例中，磁轭16，18的任务能够合并入单一磁轭内(未示出)。单一磁轭能够与双磁轭实施例类似地起作用，改变固定器40的定位，和改变带磁通的振荡器23的定位。

所利用的跳闸单元10的各种组件的特殊类型，包括材料，尺寸大小和形状能够根据跳闸单元10的特殊需求而改变。

还应该注意到，可以在本文中使用的用语“第一”，“第二”，“第三”，“上部”，“下部”及其类似用语来限定不同的元件。这些修饰语并不意味着所限定元件的空间、顺序或等级次序，除非另有特殊说明。

虽然参考一个或多个示例性实施例已经介绍了本公开，本领域技术人员可以明白，在不背离其范围的情况下可以进行各种改变，并且等价物可以用来代替其中的元件。另外，在不背离其范围的情况下，还可以对本公开的教导做许多调整以适应特殊情况或材料。因此，本公开并不旨在限制于作为此公开的元件的最佳实施构思的特定实施例，相反，本公开包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种跳闸单元(10)，包括：

电流引导元件(12)；

固定器(40)，其具有上部位置和下部位置；

振荡器(23)，其具有第一位置和第二位置，其中，当所述振荡器位于所述第一位置时，则允许所述固定器移动到所述下部位置，而当所述振荡器位于所述第二位置时，则阻挡所述固定器移动到所述下部位置；

第一磁轭(18)，其围绕着所述电流引导元件和所述固定器，其中，流过所述第一磁轭的第一磁通将所述固定器移动到所述下部位置；及

第二磁轭(16)，其围绕着所述电流引导元件和所述振荡器，其中，流过所述第二磁轭的第二磁通将所述振荡器移动到所述第一位置，或将其移动到所述第二位置。

2.根据权利要求1所述的跳闸单元，其特征在于，所述振荡器旋转到所述第一位置或所述第二位置。

3.根据权利要求1所述的跳闸单元，其特征在于，进一步包括连接到所述振荡器的阻挡闩锁(20)，其中，所述阻挡闩锁与所述固定器相互作用以阻止所述固定器的向下移动。

4.根据权利要求3所述的跳闸单元，其特征在于，进一步包括阻尼器(30)，其中，所述阻尼器设置成围绕所述固定器并与所述阻挡闩锁接触，以阻止所述固定器的向下移动。

5.根据权利要求1所述的跳闸单元，其特征在于，进一步包括定位成能够阻挡所述固定器向下移动的弹簧(27)。

6.根据权利要求1所述的跳闸单元，其特征在于，所述振荡器发射出磁场(48)，并且所述第二磁通通过与所述磁场的相互作用而将所述振荡器移动入所述第一位置或所述第二位置。

7.根据权利要求6所述的跳闸单元，其特征在于，所述振荡器进一步包括发射所述磁场的磁体(44)。

8.根据权利要求1所述的跳闸单元，其特征在于，电流被传导通过所述电流引导元件。

9.根据权利要求8所述的跳闸单元，其特征在于，所述电流产生所述第一磁通和所述第二磁通。

10.根据权利要求8所述的跳闸单元，其特征在于，在前向方向上的电流产生了将所述振荡器移动到所述第二位置的第二磁通(49)。

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