CN101615534B - 永磁分合闸式直流智能断路器 - Google Patents

永磁分合闸式直流智能断路器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁分合闸式直流智能断路器，包括水平设置的基座，基座中端设置有动触头、动触头支持件和与动触头支持件电连接的进线端子，基座右端设有静触头、静触头支持件和与静触头支持件电连接的出线母排；动触头和静触头的上方设有灭弧机构，灭弧机构包括灭弧罩和引弧角；基座左端设有永磁式电磁动作机构和绝缘传动杆；永磁式电磁动作机构设有可沿水平方向做往复直线运动的动作杆；绝缘传动杆的一端与动作杆的末端固定连接，另一端与动触头支持件转动连接；动作杆在做往复直线运动的同时，通过绝缘传动杆带动动触头支持件以及动触头在一定角度范围内往复转动，从而实现分合闸操作。本发明的优点是：结构简化、分断速度快、性能稳定可靠。

Description

永磁分合闸式直流智能断路器
技术领域
本发明属于直流开关技术领域，具体涉及一种具有短路和过载保护功能的直流智能断路器。
背景技术
直流断路器，我国主要用于工矿电机车上，对直流电机作短路或过载保护用。现有的直流快速断路器，一般采用直流螺管电磁铁操作传动这种结构形式虽比直流电机、风动机操作的结构简单，但其操作电流较大，电磁铁尺寸也较大，为此，必须加大导线直径，加大电磁铁尺寸，从而使整个断路器体积变大。由于电磁铁尺寸加大所引起的自身过热及冲击力，难以满足电机车的频繁操作要求。
专利文献CN2105761U公开了一种电机车直流快速断路器，由灭弧系统、机架、操作机构、触头和过电流脱扣系统组成，其特征是用一只单作用汽缸或双作用汽缸传动操作机构，并通过连杆机构操作断路器触头的闭合。从其说明书附图1可以清楚地观察到，其连杆机构的结构非常复杂，零部件较多，容易发生故障，难以长期可靠运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简化、分断速度快、性能稳定可靠的永磁分合闸式直流智能断路器。
实现本发明目的的技术方案是：一种永磁分合闸式直流智能断路器，包括水平设置的基座，所述基座中端设置有动触头、动触头支持件和与动触头支持件电连接的进线端子，所述基座右端设有静触头、静触头支持件和与静触头支持件电连接的出线母排；所述动触头和静触头的上方设有灭弧机构，所述灭弧机构包括灭弧罩和引弧角；所述基座左端设有永磁式电磁动作机构和绝缘传动杆；所述永磁式电磁动作机构设有可沿水平方向做往复直线运动的动作杆；所述绝缘传动杆的一端与动作杆的末端固定连接，另一端与所述动触头支持件转动连接；所述动作杆在做往复直线运动的同时，通过绝缘传动杆带动所述动触头支持件以及动触头在一定角度范围内往复转动，从而实现分合闸操作。
上述技术方案中，还包括支臂和复位弹簧；所述动触头支持件的顶端固定有动触头，中部设有凸出的弹簧支承部；所述动触头支持件通过转轴与支臂的上端以及绝缘传动杆的末端转动连接；所述支臂的底端与基座转动连接；所述复位弹簧的一端抵在支臂上，另一端抵在所述动触头支持件的弹簧支承部上。
上述技术方案中，所述弹簧是一个压缩弹簧。
上述技术方案中，还包括一个智能电子控制器和一个套设在所述出线母排上的用于对电流进行实时取样的直流电流传感器。
上述技术方案中，所述直流电流传感器是霍尔电流传感器；所述智能电子控制器对实时取样的电流值与预设电流值进行比较，并在短路和过载的情况下向永磁式电磁动作机构发出相应的电信号，控制永磁式电磁动作机构做出分合闸动作。
上述技术方案中，所述灭弧罩是弧线状灭弧罩，设置在动触头和静触头的上方。
上述技术方案中，所述静触头的两侧还各设有一个采用绝缘塑料制成的产气板。
上述技术方案中，所述产气板采用尼龙-聚乙烯合金或尼龙-聚丙烯合金制成。
本发明具有积极的效果：(1)本发明中，所述基座左端设有永磁式电磁动作机构和绝缘传动杆；所述永磁式电磁动作机构设有可沿水平方向做往复直线运动的动作杆；所述绝缘传动杆的一端与动作杆的末端固定连接，另一端与所述动触头支持件转动连接；所述动作杆在做往复直线运动的同时，通过绝缘传动杆带动所述动触头支持件以及动触头在一定角度范围内往复转动，从而实现分合闸操作。本发明与专利文献CN2105761U公开的电机车直流快速断路器相比，结构较为简化，零部件较少，降低了发生机械故障的可能性，可长期稳定可靠运行。
(2)本发明中，还包括支臂和复位弹簧；所述动触头支持件的顶端固定有动触头，中部设有凸出的弹簧支承部；所述动触头支持件通过转轴与支臂的上端以及绝缘传动杆的末端转动连接；所述支臂的底端与基座转动连接；所述复位弹簧的一端抵在支臂上，另一端抵在所述动触头支持件的弹簧支承部上。提供复位弹力的弹簧，配合上独特结构的动触头支持件，使得本发明在分合闸时，具有很好的缓冲作用，避免因动静触头撞击过度而使动静触头受损；另外，在合闸后，所述弹簧具有施压作用，其推动动触头支持件使其向着压紧静触头的方向向动触头施加压力，从而实现动静触头之间的稳固结合，长期使用时，更具有很好的效果，因为动静触头在长期的分合闸操作中，会有一定磨损，而该弹簧提供的压力可以抵消这种磨损带来的不利因素，可有效保证动静触头二者之间的电气接触性能。
(3)本发明中，还包括一个智能电子控制器和一个套设在出线上的用于对电流进行实时取样的直流电流传感器。利用该智能电子控制器和直流电流传感器可以有效实现智能化操作。利用智能电子控制器和永磁式电动操作机构，可以使合闸操作时间小于0.05毫秒，分闸操作时间降低至0.02毫秒。
(4)本发明中，所述静触头的两侧还各设有一个采用绝缘塑料制成的产气板。当动静触头分闸产生电弧时，电弧的高温可以使得产气板产生气体，提高电弧下方的气压，在这股高气压的作用下，将动静触头之间的拉弧快速吹断，有效减少电弧长度，以利于熄弧；同时在高气压的作用下，将电弧吹入灭弧罩中熄弧，从而提高灭弧效果。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
附图所示标记为：基座1，动触头2，动触头支持件21，弹簧支承部211，进线端子22，静触头31，静触头支持件32，出线母排33，灭弧机构4，灭弧罩41，引弧角42，永磁式电磁动作机构5，动作杆51，绝缘传动杆6，支臂7，弹簧8，直流电流传感器9，产气板100，智能电子控制器200。
具体实施方式
(实施例1)
图1是本发明的一种结构示意图，显示了本发明的一种具体实施方式。
本实施例是一种永磁分合闸式直流智能断路器，包括水平设置的基座1，所述基座1中端设置有动触头2、动触头支持件21、与动触头支持件21电连接的进线端子22、支臂7和复位弹簧8；所述基座1右端设有静触头31、静触头支持件32和与静触头支持件32电连接的出线母排33；所述动触头2和静触头31的上方设有灭弧机构4，所述灭弧机构包括灭弧罩41和引弧角42；所述灭弧罩41是弧线状灭弧罩41，设置在动触头2和静触头31的上方。
所述基座1左端设有永磁式电磁动作机构5和绝缘传动杆6；所述永磁式电磁动作机构5设有可沿水平方向做往复直线运动的动作杆51；所述绝缘传动杆6的一端与动作杆51的末端固定连接，另一端与所述动触头支持件21转动连接。
所述动触头支持件21的顶端固定有动触头2，中部设有凸出的弹簧支承部211；所述动触头支持件21通过转轴与支臂7的上端以及绝缘传动杆6的末端转动连接；所述支臂7的底端与基座1转动连接；所述复位弹簧的一端抵在支臂7上，另一端抵在所述动触头支持件21的弹簧支承部211上。
所述动作杆51在做往复直线运动的同时，通过绝缘传动杆6带动所述动触头支持件21以及动触头2在一定角度范围内往复转动，从而实现分合闸操作。
所述弹簧是一个压缩弹簧。
本实施例中，还包括一个智能电子控制器200和一个套设在所述出线母排上的用于对电流进行实时取样的直流电流传感器9。所述直流电流传感器9选用霍尔电流传感器。
所述智能电子控制器对实时取样的电流值与预设电流值进行比较，并在过流和过载的情况下向永磁式电磁动作机构5发出相应的电信号，控制永磁式电磁动作机构5做出分合闸动作。
所述静触头31的两侧还各设有一个采用绝缘塑料制成的产气板100。所述产气板100采用尼龙-聚乙烯合金或尼龙-聚丙烯合金制成。本实施例中选用采用尼龙-聚丙烯合金。尼龙-聚乙烯合金或尼龙-聚丙烯合金制成的产气板与采用普通绝缘塑料制成的产气板100相比，在相同的电弧作用下，能够产生更多的气体，能够提高灭弧效果。
本实施例主要用于高压大电流工作环境下，其工作电压是1500V，额定工作电流可调至400A至1000A；智能电子控制器与高性能的霍尔电流传感器相配合，能够在工作运行时，对运行电流进行近乎实时的跟踪监测，同时其额定工作电流最大值还可以在400A至1000A范围内选挑，一旦电路电流超出预设值后，或电路短路和过载后，智能电子控制器能够在0.012毫秒内的时间迅速给出分闸信号。
另外，本实施例中的银钨合金动触头2、静触头31采用特殊材料及工艺方法制备而成，具体是选用熔点高的金属例如银片制成多孔体的骨架，再将熔点较低的银钨合金粉末放置在多孔体骨架上面或下面，升温至骨架熔点以下，银钨合金熔点以上，由于银钨合金粉末熔化，多孔体骨架未熔化，溶化后的银钨合金填充到多孔体骨架的孔隙中，从而形成的致密制品。其优点是制成的触头(也称触点)具有良好的导电性和易加工性，既具有钨的高熔点、高硬度、耐电弧侵蚀、抗熔焊、材料转移少的特点，其最大的特点就是对大电流电弧的承受能力强，不易出现熔化、度形、龟裂、鼓泡等不良现象。
本实施例具有积极的效果：(1)本实施例中，所述基座左端设有永磁式电磁动作机构(5)和绝缘传动杆；所述永磁式电磁动作机构设有可沿水平方向做往复直线运动的动作杆；所述绝缘传动杆的一端与动作杆的末端固定连接，另一端与所述动触头支持件转动连接；所述动作杆在做往复直线运动的同时，通过绝缘传动杆带动所述动触头支持件以及动触头在一定角度范围内往复转动，从而实现分合闸操作。本实施例与专利文献CN2105761U公开的电机车直流快速断路器相比，结构较为简化，零部件较少，降低了发生机械故障的可能性，可长期稳定可靠运行。
(2)本实施例中，还包括支臂和复位弹簧；所述动触头支持件的顶端固定有动触头，中部设有凸出的弹簧支承部；所述动触头支持件通过转轴与文臂的上端以及绝缘传动杆的末端转动连接；所述支臂的底端与基座转动连接；所述复位弹簧的一端抵在支臂上，另一端抵在所述动触头支持件的弹簧支承部上。提供复位弹力的弹簧，配合上独特结构的动触头支持件，使得本实施例在分合闸时，具有很好的缓冲作用，避免因动静触头撞击过度而使动静触头受损；另外，在合闸后，所述弹簧具有施压作用，其推动动触头支持件使其向着压紧静触头的方向向动触头施加压力，从而实现动静触头之间的稳固结合，长期使用时，更具有很好的效果，因为动静触头在长期的分合闸操作中，会有一定磨损，而该弹簧提供的压力可以抵消这种磨损带来的不利因素，可有效保证动静触头二者之间的电气接触性能。
(3)本实施例中，还包括一个智能电子控制器和一个套设在出线上的用于对电流进行实时取样的直流电流传感器。利用该智能电子控制器和直流电流传感器可以有效实现智能化操作。利用智能电子控制器和永磁式电动操作机构，可以使合闸操作时间小于0.05毫秒，分闸操作时间降低至0.02毫秒。
(4)本实施例中，所述静触头的两侧还各设有一个采用绝缘塑料制成的产气板。当动静触头分闸产生电弧时，电弧的高温可以使得产气板产生气体，提高电弧下方的气压，在这股高气压的作用下，将动静触头之间的拉弧快速吹断，有效减少电弧长度，以利于熄弧；同时在高气压的作用下，将电弧吹入灭弧罩中熄弧，从而提高灭弧效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种永磁分合闸式直流智能断路器，包括水平设置的基座(1)，所述基座(1)中端设置有动触头(2)、动触头支持件(21)和与动触头支持件(21)电连接的进线端子(22)，所述基座(1)右端设有静触头(31)、静触头支持件(32)和与静触头支持件(32)电连接的出线母排(33)；所述动触头(2)和静触头(31)的上方设有灭弧机构(4)，所述灭弧机构包括灭弧罩(41)和引弧角(42)；其特征在于：
所述基座(1)左端设有永磁式电磁动作机构(5)、绝缘传动杆(6)、支臂(7)和复位弹簧(8)；所述永磁式电磁动作机构(5)设有可沿水平方向做往复直线运动的动作杆(51)；所述绝缘传动杆(6)的一端与动作杆(51)的末端固定连接，另一端与所述动触头支持件(21)转动连接；所述动触头支持件(21)的顶端固定有动触头(2)，中部设有凸出的弹簧支承部(211)；所述动触头支持件(21)通过转轴与支臂(7)的上端以及绝缘传动杆(6)的末端转动连接；所述支臂(7)的底端与基座(1)转动连接；所述复位弹簧的一端抵在支臂(7)上，另一端抵在所述动触头支持件(21)的弹簧支承部(211)上；
所述动作杆(51)在做往复直线运动的同时，通过绝缘传动杆(6)带动所述动触头支持件(21)以及动触头(2)在一定角度范围内往复转动，从而实现分合闸操作。
2.根据权利要求1所述的永磁分合闸式直流智能断路器，其特征在于：所述弹簧是一个压缩弹簧。
3.根据权利要求1所述的永磁分合闸式直流智能断路器，其特征在于：还包括一个智能电子控制器和一个套设在所述出线母排(33)上的用于对电流进行实时取样的直流电流传感器(9)。
4.根据权利要求3所述的永磁分合闸式直流智能断路器，其特征在于：所述直流电流传感器(9)是霍尔电流传感器；所述智能电子控制器对实时取样的电流值与预设电流值进行比较，并在短路和过载的情况下向永磁式电磁动作机构(5)发出相应的电信号，控制永磁式电磁动作机构(5)做出分合闸动作。
5.根据权利要求1所述的永磁分合闸式直流智能断路器，其特征在于：所述灭弧罩(41)是弧线状灭弧罩(41)，设置在动触头(2)和静触头(31)的上方。
6.根据权利要求1所述的永磁分合闸式直流智能断路器，其特征在于：所述静触头(31)的两侧还各设有一个采用绝缘塑料制成的产气板(100)。
7.根据权利要求6所述的永磁分合闸式直流智能断路器，其特征在于：所述产气板(100)采用尼龙-聚乙烯合金或尼龙-聚丙烯合金制成。
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