CN101542668B - 具有双断功能的用电开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用电开关装置(1)，其有至少一个极电流路径(2)，极电流路径(2)包括：两个静触点件(5，6)和安置在一个动触点桥(7)上的两个动触点件(8，9)，由此形成具有两个触点和双断功能的极开关，其中触点桥(7)通过按钮(12)在打开方向(O)受力并通过触点压簧(11)在接通方向(S)上受力；电磁断开装置(13)，其碰撞衔铁在短路情况下不仅过按钮(12)在打开方向(O)对触点桥(7)施力，而且释放锁定机构(15)的锁定位置，从而锁定机构(15)通过对按钮(12)施力的作用杠杆(17)克服触点压簧(11)的力对触点桥(7)持久施以打开力。其特征在于，按钮(12)包括滑块(19)和撞杆(20)，它们布置为基本上在触点桥(7)的运动方向上相对触点桥可移动且彼此可相对移动，由滑块(19)、撞杆(20)、触点桥(7)、作用杠杆(17)和衔铁构成的装置如此设置，即：在短路情况下，衔铁通过撞杆(20)在打开方向(O)对触点桥(7)施力，其中在作用杠杆(17)通过滑块(19)克服触点压力地将触点桥(7)持久保持在打开位置之前，滑块(19)跟随撞杆(20)。

Description

具有双断功能的用电开关装置
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的具有双断功能的用电开关装置。
背景技术
上述类型的用电开关装置(如电动机保护开关)具有至少一个极电流路径，极电流路径包括两个静触点件和设置在动触点桥上的两个动触点件，借此构成具有两个触点和双断功能的极开关。触点桥通过按钮在打开方向上受力，通过触点压簧在接通方向上受力。
此外，上述类型的用电开关装置包括电磁断开装置，当在极电流路径中出现短路电流时，电磁断开装置的衔铁不仅通过按钮在打开方向对触点桥施力，而且释放开关锁定机构的闭锁位置，从而开关锁定机构通过作用杠杆克服触点压簧的力对触点桥持久施加打开力。
在撞击触点桥且进而极电流路径中的短路电流中断后，电磁断开装置的电动反冲立即停止，并且触点压簧的力再次朝向触点桥的接通位置的方向作用在触点桥上。
由于开关锁定机构具有比包括衔铁和按钮在内的系统的机械惯性更大的机械惯性，所以，作用杠杆跟随按钮的运动以通过锁定机构保持触点持久打开。
在不利的条件下，可能出现这样的情况，即：在通过作用杠杆和按钮造成开关锁定机构持久打开之前，触点压簧已经又接通了触点。这就是人们所说的出现了不期望有的触点颤动。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种上述类型的用电开关装置，其在短路电流断开时有更好的动态性能并且避免了触点颤动。
根据本发明，通过具有权利要求1的特征部分的特征的上述类型的用电开关装置来完成该任务。
根据本发明，按钮包括滑块和撞杆，滑块和撞杆布置为基本上在触点桥的运动方向上相对触点桥可移动且可相对彼此移动，其中，由滑块、撞杆、触点桥、作用杠杆和衔铁构成的装置如此设置，即：在短路情况下，衔铁通过撞杆在打开方向上作用于触点桥，在作用杠杆通过滑块克服触点压弹簧力地将触点桥持久保持在打开位置前，滑块跟随撞杆。
根据本发明的按钮由两部分构成。这样一来，可以在短路情况下使按钮的第一部分(即撞杆)因其质量小而被衔铁快速加速，进而快速撞击触点桥。
如果触点桥已受撞击且短路电流因而断开，则衔铁对撞杆的施力也结束。触点桥又被触点压簧的力压向接通方向。
根据本发明作为按钮的第二部分且跟随撞杆的滑块可以减慢触点桥的反向运动，从而在作用杠杆通过滑块最终将触点桥持久保持在打开位置之前阻止触点桥接通触点，其中，作用杠杆因开关锁定机构的机械惯性更大而更慢地跟随撞杆。
因此，通过本发明的用电开关装置，可在短路情况下非常快速地撞击触点桥，同时阻止触点颤动。
根据一个特别优选的实施形式，触点桥在滑块的第一开口中被引导以便可沿其运动方向移动。
另一个实施形式是很有利的，其中，撞杆在滑块的第二开口中被引导以便可在触点桥的运动方向上移动。在此有利的是，撞杆在滑块第二开口中的导向机构按照如下方式设计，即：撞杆在其沿触点桥打开方向运动时因在撞杆和滑块之间存在的摩擦力而在打开方向上带动滑块跟随撞杆。
根据另一个有利的实施形式，滑块在第一开口中具有构成触点桥的上止挡的第一凸肩。这保证了非常紧凑的结构。如果滑块在其沿触点桥的打开方向跟随撞杆的运动中撞到撞杆，则通过作为上止挡的第一凸肩较早地减慢了触点桥在接通方向上的反向运动。
有利的是，滑块在其外表面具有构成作用杠杆的作用点的第二凸肩。
还有利的是，由撞杆、滑块和触点桥构成的装置设计成使滑块的质量大于或等于撞杆和触点桥的质量总和。结果得到以下优点，即：作用于触点桥的回复弹簧的力小于在触点桥打开时因撞杆动能而作用于触点桥的力。
这样一个实施形式是更有利的，其中，滑块在引导触点桥的第一开口中具有构成触点桥的下止挡的第三凸肩。在触点桥在打开方向的撞击运动中，触点桥首先在第三凸肩上沿打开方向一体带动滑块，由此辅助滑块沿打开方向跟随撞杆的运动。如果在电磁断开装置的电动反冲停止后，触点桥因触点压簧的力而又在接通方向上反向移动，那么在刚才所述的实施形式中，滑块还是在打开方向上前进并以其第一凸肩较早地碰到触点桥，结果更加有效地减慢了触点桥的反向接通运动。
附图说明
参考其中示出了本发明的三个实施例的附图来详细说明和描述本发明以及其它有利的设计和改进方案。其中：
图1a是根据本发明的用电开关装置的功能图，其具有处于静止位置的根据本发明的按钮；
图1b是图1a所示的处于静止位置的根据本发明的按钮的剖视图；
图2a是在刚刚出现短路电流后的具有根据本发明的按钮的根据本发明的用电开关装置的功能图，
图2b是如图2a所示的根据本发明的按钮的剖视图；
图3a是触点桥在打开方向处于最大偏移时的具有根据本发明的按钮的本发明用电开关装置的功能图；
图3b是如图3a所示的根据本发明的按钮的剖视图；
图4a是触点桥和滑块相反运动时的具有根据本发明的按钮的根据本发明的用电开关装置的功能图；
图4b是如图4a所示的根据本发明的按钮的剖视图；
图5a是开关锁定机构开始作用于作用杠杆时的具有根据本发明的按钮的根据本发明的用电开关装置的功能图；
图5b是处于图5a所示位置的根据本发明的按钮的剖视图；
图6a是利用作用杠杆通过开关锁定机构实现持久打开时的具有根据本发明的按钮的根据本发明的用电开关装置的功能图；
图6b是处于图6a所示位置的根据本发明的按钮的剖视图；
图7是根据另一个实施形式的根据本发明的按钮的剖视图；
图8是根据第三实施形式的根据本发明的按钮的剖视图。
具体实施方式
在图1a至图8中，分别用相同的附图标记表示相同或作用相同的元件或组件。
图1表示根据本发明的用电开关装置1，其具有在输入端子3和输出端子4之间的极电流路径2。极电流路径2例如可以涉及三极电动机保护开关的一个极电流路径，三极电动机保护开关的另两个极电流路径是相应构成的。
极电流路径2包括两个静触点件5、6和设置在动触点桥7上的两个动触点件8、9，通过它们构成一个具有双断功能的触点10。触点桥7受到触点压簧11在接通方向上(见方向箭头S)的作用力。通过作用于触点桥7的与触点压簧11相对的一侧上的按钮12使触点桥受到在打开方向上(见方向箭头O)的作用力。
极电流路径2还包括热断开装置113和带有衔铁的电磁断开装置13，当在极电流路径2中出现短路电流时，衔铁因电动反冲而通过按钮12在打开方向上对触点桥7施力(用作用线14表示)。同时，电磁断开装置13的衔铁在短路情况下也作用于开关锁定机构15并且释放开关锁定机构15的闭锁位置(用作用线16表示)，从而开关锁定机构15在释放状态下通过作用杠杆17(用作用线18表示)在触点桥7的打开方向上对按钮12持久施力。
原则上，在过电流情况下也作用于开关锁定机构15(用作用线114表示)的热断开装置113的功能是已知的，而且不是本发明的主题。在这里，只是为了完整起见而顺带示出了热断开装置113。
包括开关锁定机构15和作用杠杆17的机械系统例如可以是具有两级闭锁的肘杆系统。就是说，作用杠杆17呈双臂杆的形式，其承受开关锁定机构15的作用的第一杆臂171和其与按钮12配合作用的第二杆臂172形成钝角并且可转动地支承在位置固定的转轴173中，由此肘杆系统17像回行杠杆那样操作。
所述机械系统具有一定的机械惯性，因此，在释放后，在作用杠杆17碰到按钮12以在打开方向上对按钮持久施力之前要经过一定的时间(例如2至5毫秒)。
与此相比，在通过电磁断开装置13的衔铁直接作用于触点桥7之前的时间要短许多，例如仅为1毫秒。
如果未采取其它措施，就可能出现下述情况：在作用杠杆17能够以其第二杆臂172的自由端在打开方向上持久作用于按钮和进而作用于触点桥7之前，触点桥7已经又被触点压簧11的回复力压回到其在接通状态的初始位置并且触点10由此又被接通。
以下描述根据本发明的防止发生上述情况的措施。
按钮12由两部分构成，其包括滑块19和撞杆20。如图1b的剖视图所示，按钮12是一个长条形的零件，其具有大致为圆柱体形或长方体形的轮廓。
在滑块19中的朝下向滑块19的窄侧敞开的槽形第一开口21中，触点桥7被引导以便在其接通方向或者其打开方向上移动。
撞杆20同样在滑块19中的通道状第二开口22中被引导以便在接通方向或者打开方向上移动。撞杆20在朝向衔铁撞击的作用点的方向上朝上超过滑块19。
在滑块19的第一开口21中形成第一凸肩23，其起到触点桥7的上止挡的作用。在滑块19的外表面上形成第二凸肩24，其起到作用杠杆17的作用点的作用。
以下将说明根据本发明的装置在出现短路电流时的工作情况。如果出现短路电流，参见图2a，则由于电磁断开装置13的电动反冲而使其衔铁碰到按钮12的撞杆20，在图2a中用冲击箭头I表示。撞杆20沿打开方向O朝下加速移动，其带动触点桥7沿打开方向O移动。这样，动触点件8、9与静触点件5、6分开，触点10打开。由于质量惯性，即使衔铁在短路电流因触点10打开而断开之后又回到其静止位置，撞杆20仍然继续向下移动。图3a示出了触点桥7在撞杆20驱动下已到达其在打开方向O上的最大偏移的状态。触点压簧11被完全压缩。
由于在第二开口22内的撞杆20和滑块19之间的滑动摩擦力小，所以撞杆20带动滑块19在打开方向O上跟随撞杆。
如果触点桥7在打开方向O上达到了最大偏移，则触点桥因触点压簧11的回复力又在接通方向S朝上受力并移动，参见图4a。因此，在某个时刻发生触点桥7朝上而滑块19朝下的相反运动。如果滑块19以其第一凸肩23触碰冲其而来的触点桥7，则触点桥7的向上运动先被延迟，但随后在经过短暂的保持时间后，触点桥7通过第一凸肩23带动滑块19沿接通方向S继续向上移动。图5a和图5b示出了此状况。
在图5a中看到了这样的时刻：由开关锁定机构15和作用杠杆17构成的机械系统的取决于惯性的延迟结束，开关锁定机构15使肘杆状的作用杠杆17顺时针转动(用作用箭头K表示)。触点10仍然还是打开的。
当在接通方向S上继续向上移动时，滑块19以其第二凸肩24碰到还顺时针转动的作用杠杆17。开关锁定机构15被释放，并且如箭头K所示，将作用杠杆17持久保持在这样的位置上，即：作用杠杆通过第二凸肩24在打开方向O保持滑块19，使得触点10保持持久打开。显然没有发生触点颤动。
优选在小和中等短路电流的情况下，根据上述方式通过电磁断开装置13的衔铁打开触点桥7。如果短路电流高，例如大于1至2kA，则通过在静触点件5、6和动触点件8、9之间的电动排斥打开触点桥7。即借助触点件之间的电动排斥的打开。这种借助电动排斥的打开比借助衔铁的打开更快，因为没有机械移动的中间件(如所示的衔铁)参与，因而也没有出现取决于惯性的时间延迟。在此情况下，衔铁一开始就跟随触点桥。但是，在因电动排斥而起初快速打开后，在随后的时间中按照与上述相同的方式阻止触点过早接通。
图7表示根据本发明的滑块19a的另一个实施形式。其中，第一开口21朝下通过连接部25封闭。因此，触点桥7的运动范围在第一开口21中被限定在起到上止挡作用的第一凸肩23和连接部25之间。连接部25的有利作用在于，其在撞杆20向下运动时起到下止挡作用，并且在打开方向上有效地向下带动滑块19a。由此，连接部25帮助通过撞杆20向下向打开方向O跟随带动滑块19a。
图8表示另一个变型方案。在这里，代替第一开口21中的连贯的连接部，在第一开口21的开口端设有两个凸肩26，每个凸肩带有倾斜的侧面27。此时，借助斜面27来通过触点桥7带动滑块19。
因此，总之，本发明的用电开关装置包括两个运动系统。第一运动子系统包括撞杆20和触点桥7，第二运动子系统包括滑块19。这两个运动子系统必须如此设计，即：作用于触点桥7的触点压簧11的力小于撞杆20因为由电磁断开装置13的衔铁通过撞击传到撞杆20上的动能而经受的力。为此，滑块19的质量必须大于或至少等于撞杆20和触点桥7的质量总和。
附图标记清单
1-用电开关装置
2-极电流路径
3-输入端子
4-输出端子
5，6-静触点件
7-动触点桥
8，9-动触点件
10-触点
11-触点压簧
12-按钮
13-电磁断开装置
14-作用线
15-开关锁定机构
16-作用线
17-作用杠杆
18-作用线
19-滑块
20-撞杆
21-第-开口
22-第二开口
23-第-凸肩
24-第二凸肩
25-连接部
26-凸肩
27-倾斜的侧面
113-热断开装置
114-作用线
171-第一杆臂
172-第二杆臂
173-转轴

Claims (9)

1.一种用电开关装置(1)，其具有：
至少一个极电流路径(2)，所述极电流路径(2)包括两个静触点件(5，6)和安置在动触点桥(7)上的两个动触点件(8，9)，由此形成具有两个触点和双断功能的极开关，其中触点桥(7)通过按钮(12)在打开方向(O)受力并通过触点压簧(11)在接通方向(S)上受力；
电磁断开装置(13)，其碰撞衔铁在短路情况下不仅通过按钮(12)在打开方向(O)对触点桥(7)施力，而且还释放开关锁定机构(15)的锁定位置，从而开关锁定机构(15)作用于作用杠杆(17)并从而通过对按钮(12)施力的作用杠杆(17)克服触点压簧(11)的力对触点桥(7)持久施以打开力，
其特征在于，按钮(12)包括滑块(19)和撞杆(20)，滑块(19)和撞杆(20)布置为在触点桥(7)的运动方向上相对触点桥可移动且可相对彼此移动，由滑块(19)、撞杆(20)、触点桥(7)、作用杠杆(17)和碰撞衔铁构成的装置如此设置，即：在短路情况下，碰撞衔铁碰撞撞杆(20)并从而通过撞杆(20)在打开方向(O)对触点桥(7)施力，其中在作用杠杆(17)通过滑块(19)克服触点压力将触点桥(7)持久保持在打开位置之前，滑块(19)跟随撞杆(20)。
2.根据权利要求1所述的用电开关装置(1)，其特征在于，触点桥(7)在滑块(19)的第一开口(21)中被引导以便能够在触点桥(7)的运动方向上移动。
3.根据权利要求1所述的用电开关装置(1)，其特征在于，撞杆(20)在滑块(19)的第二开口(22)中被引导以便能够在触点桥(7)运动方向上移动。
4.根据权利要求3所述的用电开关装置(1)，其特征在于，滑块(19)在第一开口(21)中具有构成触点桥(7)的上止挡的第一凸肩(23)。
5.根据权利要求4所述的用电开关装置(1)，其特征在于，滑块(19)在其外表面上具有构成作用杠杆(17)的作用点的第二凸肩(24)。
6.根据权利要求5所述的用电开关装置(1)，其特征在于，由撞杆(20)、滑块(19)和触点桥(7)构成的装置设计成使滑块(19)的质量等于或大于撞杆(20)和触点桥(7)的质量总和。
7.根据权利要求5所述的用电开关装置(1)，其特征在于，滑块(19)在第一开口(21)中具有构成触点桥(7)的下止挡的第三凸肩(26)。
8.根据权利要求5所述的用电开关装置(1)，其特征在于，滑块(19)在第一开口(21)的自由端具有覆盖第一开口(21)的连接部(25)，该连接部构成触点桥(7)的下止挡。
9.根据权利要求1至8之一所述的用电开关装置(1)，其特征在于，在高短路电流的情况下，通过在静触点件(5，6)和动触点件(8，9)之间的电动排斥来打开触点桥(7)，并且碰撞衔铁跟随触点桥(7)，所述高短路电流是指大于1至2kA的短路电流。
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