CN101620957A - 具有短路自锁功能的断路器 - Google Patents

具有短路自锁功能的断路器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有短路自锁功能的断路器,其特点是:在断路器中设置有短路自锁机构。由于本发明在断路器中设置有短路自锁机构,使得本发明在发生短路断路器断开现象后,不能直接闭合断路器,以提醒操作者发生短路事故,应查明原因并解决问题后才能重新闭合断路器。本发明在保留原有断路器所有功能的情况下,增加了短路自锁功能,从而克服现有技术中因短路后重新闭合断路器造成烧毁断路器或引起火灾的缺陷。

Description

具有短路自锁功能的断路器
技术领域
本发明属于一种低压电器,具体地讲是一种具有短路自锁功能的断路器。
背景技术
目前在使用的断路器(俗称空气开关)主要是由外壳、操作手柄、自锁联动杆、脱扣联动装置、动作臂和动作点(触点)构成(图1),其工作过程是:操纵操作手柄使自锁联动杆带动动作臂运动,使触点与输出的金属片相连完成开关闭合过程,同时自锁联动杆与脱扣联动装置配合完成闭合的自锁(图2)。为了对电路进行保护,在现有的断路器中还设置有过流动作机构和双金属片保护机构,其工作过程是:当流过断路器的电流超过额定电路一定值时,过流动作机构中的过流线圈使过流动作机构的动作杆动作顶动脱扣联动装置的下端使脱扣联动装置转动,自锁联动杆脱离脱扣联动装置而完成断路器断开,达到保护的目的;双金属片保护机构的工作过程是:当流过断路器的电流超过额定电路一定值时,使双金属片变形而触动脱扣联动装置转动,自锁联动杆脱离脱扣联动装置而完成断路器断开,达到保护的目的。但是,断路器断开后,其过流动作机构的动作杆或双金属片会恢复原始状态,如果负载发生短路时,上述断路器虽然能够完成过流保护,仍然存在可以无需查明断路器断开原因(因为操作人员不知道是过流保护还是短路)再次闭合断路器,以至于烧毁断路器或引起火灾的缺陷,像这一类事故,已经多次见于媒体。
发明内容
本发明的目的是提供一种在电路发生短路时,断路器断开后,必须进行复位操作(以提醒操作者是短路)才能重新闭合断路器的具有短路自锁功能的断路器,以克服现有技术中烧毁断路器或引起火灾的缺陷。
为了实现上述目的,本发明的特点是:在断路器中设置有短路自锁机构。
上述短路自锁机构包括自锁机构和复位机构,其自锁机构是控制脱扣联动装置保持过流保护状态的机构,其复位机构是使脱扣联动装置恢复原始状态的机构。
由于本发明在断路器中设置有短路自锁机构,使得本发明在发生短路断路器断开现象后,不能直接闭合断路器,以提醒操作者发生短路事故,应查明原因并解决问题后才能重新闭合断路器。本发明在保留原有断路器所有功能的情况下,增加了短路自锁功能,从而克服现有技术中因短路后重新闭合断路器造成烧毁断路器或引起火灾的缺陷。
附图说明
图1为目前断路器断开状态结构示意图。
图2为目前断路器闭合状态结构示意图。
图3为本发明实施例1闭合状态结构示意图。
图4为本发明实施例1自锁状态结构示意图。
图5为本发明实施例2闭合状态结构示意图。
图6为本发明实施例2自锁状态结构示意图。
图7为本发明实施例3闭合状态结构示意图。
图8为本发明实施例3自锁状态结构示意图。
图9为本发明实施例4闭合状态结构示意图。
图10为本发明实施例4自锁状态结构示意图。
图11为本发明实施例5闭合状态结构示意图。
图12为本发明实施例5自锁状态结构示意图。
图13为本发明实施例6闭合状态结构示意图。
图14为本发明实施例6自锁状态结构示意图。
图15为本发明实施例7闭合状态结构示意图。
图16为本发明实施例7自锁状态结构示意图。
图17为本发明实施例8闭合状态结构示意图。
图18为本发明实施例8自锁状态结构示意图。
图19为本发明实施例9闭合状态结构示意图。
图20为本发明实施例9自锁状态结构示意图。
图21为本发明干簧管控制电磁铁控制电路原理图。
图22为本发明传感器控制电磁铁控制电路原理图。
图23为本发明干簧管电控自锁控制电路原理图。
图24为本发明传感器电控自锁控制电路原理图。
图中:1-外壳、2-操作手柄、3-自锁联动杆、4-脱扣联动装置、5-过流动作机构、6-双金属片、7-动作臂、8-动作点、9-按钮、9.1-按钮凸块、9.2-按钮长板、10-旋转杆、10.1-旋转杆槽、11-杠杆、12-磁性金属、13-电磁铁、13.1-电磁铁动作臂、14-干簧管、15-互感器、16-控制电路、17-电磁铁长杆、18-按钮长板、18.1-按钮长板凸点,19-脱扣联动加长杆,19.1-加长杆槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明是在保留原断路器结构不变(所有功能不变)的情况下,在断路器中另外设置一个短路自锁机构构成,短路自锁机构包括自锁机构和复位机构,其自锁机构是控制脱扣联动装置保持过流保护状态的机构,其复位机构是使脱扣联动装置恢复原始状态的机构。
实施例1:
本发明的自锁机构由一个下端设置有磁性金属的杠杆和一个下端铰接在断路器外壳上的旋转杆构成,复位机构由一个内置有压簧的按钮和所述旋转杆配合构成,其中:杠杆设置在断路器中双金属片旁,杠杆的中部铰接在断路器外壳上,杠杆的上端与旋转杆的铰接点上部一边相接触,旋转杆上部的另一边与断路器中脱扣联动装置的上端相接触,所述旋转杆上部设置有一个槽,按钮下端设置有一个凸块,按钮中的压簧在压迫状态时,其按钮下端的凸块搁置在旋转杆上部的槽中(图3)。
本实施例的工作原理是:当断路器发生短路时,由于通过双金属片中的电流大大高于断路器的额定电流,双金属片周围产生强磁场,使双金属片旁下端设置有磁性金属的杠杆下端被双金属片吸引(如果只是过流产生,双金属片周围产生的磁场强度不能吸引杠杆下端的磁性金属),使杠杆转动,杠杆的上端推动旋转杆转动,从而推动脱扣联动装置转动(与过流动作机构同时使断路器断开),同时,由于旋转杆转动的作用,使按钮下端的凸块脱离旋转杆上部的槽中,使按钮内压簧的恢复,按钮下端的凸块随按钮上移与旋转杆一边接触(图4),即使断路器断开后,杠杆恢复到原位,而旋转杆就不能恢复,即旋转杆上端继续使脱扣联动装置保持在脱扣状态不能恢复,从而使得既使闭合操作手柄,也不能使断路器闭合,而完成短路自锁。如果需要恢复操作,只需按下按钮,使按钮下端的凸块搁置在旋转杆上部的槽中,旋转杆才能恢复,即脱扣联动杆恢复,就能再次闭合操作手柄,使断路器闭合。
实施例2:
本发明的自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、干簧管和一个下端铰接在断路器外壳内的旋转杆构成,复位机构与实施例1相同,其中:干簧管设置在断路器内导线旁,电磁铁设置在旋转杆旁,电磁铁的线圈与干簧管串联后与断路器输入的电源相连接,电磁铁的动作臂与旋转杆的铰接点上部一边相接触,其他结构与实施例1相同(图5)。
本实施例的工作原理是:当断路器发生短路时,由于通过断路器内导线中的电流大大高于断路器的额定电流,导线周围产生强磁场,使导线旁的干簧管吸合,电磁铁的线圈得电,电磁铁的动作臂动作,推动旋转杆转动,从而推动脱扣联动装置转动(图6),其他原理与实施例1相同。
实施例3:
本发明的自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、传感器和一个下端铰接在断路器外壳内的旋转杆构成,复位机构与实施例1相同,其中:传感器穿过断路器内导线,传感器的输出与控制电路相连,控制电路控制电磁铁动作(图22),电磁铁设置在旋转杆旁,其他结构与实施例2相同(图7)。
本实施例的工作原理是:当断路器发生短路时,由于通过断路器内导线中的电流大大高于断路器的额定电流,传感器输出电流信号给控制电路,控制电路控制电磁铁的线圈得电,电磁铁的动作臂动作,推动旋转杆转动,从而推动脱扣联动装置转动(图8),其他原理与实施例1相同。
实施例4:
本发明的自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁和干簧管构成,电磁铁的动作臂联接一个带有凸边的长杆,长杆的端点与断路器中脱扣联动杆的上端相接触;复位机构由一个内置有压簧的按钮与所述长杆配合构成,按钮的内端联接一个开有梯形槽的长板,长板设置在电磁铁与脱扣联动杆之间,长板中的梯形槽靠近电磁铁方为浅槽,靠近脱扣联动杆为深槽,按钮中的压簧在压迫状态时,其长杆的凸边搁置在长板梯形槽的浅槽中,干簧管设置在断路器内导线旁(图9),电磁铁的线圈与干簧管串联后与断路器输入的电源相连接。
本实施例的工作原理是:当断路器发生短路时,由于通过断路器内导线中的电流大大高于断路器的额定电流,导线周围产生强磁场,使导线旁的干簧管吸合,电磁铁的线圈得电,电磁铁的动作臂动作,动作臂带动长杆推动脱扣联动装置转动(与过流动作机构同时使断路器断开),同时,由于长杆的移动和按钮内压簧的恢复,使长杆的凸边由长板梯形槽的浅槽中移动至长板梯形槽的深槽中,即使断路器断开后,由于长杆的凸边被长板梯形槽的深槽卡住,不能恢复,即使脱扣联动装置保持在脱扣状态不能恢复,从而使得既使闭合操作手柄,也不能使断路器闭合,而完成短路自锁(图10)。如果需要恢复操作,只需按下按钮,电磁铁的动作臂恢复,使卡在长板梯形槽的深槽中的长杆的凸边脱离长板梯形槽的深槽,回到长板梯形槽的浅槽中,即脱扣联动杆恢复,就能再次闭合操作手柄,使断路器闭合。
实施例5:
本发明的自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁,传感器及控制电路构成,其中传感器穿过断路器内导线,传感器的输出与控制电路相连,控制电路控制电磁铁动作(图22),其他结构与实施例4相同(图11)。
本实施例的工作原理除电磁铁由控制电路控制外,其他原理与实施例4相同(图12)。
实施例6:
本发明的自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、干簧管和干簧管电控自锁控制电路(图23)构成,电磁铁和干簧管与电控自锁控制电路线连接,复位机构由一个开关按钮构成,干簧管设置在断路器内导线旁,其中电磁铁的动作臂与断路器中脱扣联动装置的上端相接触(图13)。
本实施例的工作原理是:当断路器发生短路时,由于通过断路器内导线中的电流大大高于断路器的额定电流,导线周围产生强磁场,使导线旁的干簧管吸合,干簧管电控自锁控制电路工作,电磁铁的线圈得电,电磁铁的动作臂动作,动作臂推动脱扣联动装置转动(与过流动作机构同时使断路器断开),并保持在脱扣状态不能恢复,从而使得既使闭合操作手柄,也不能使断路器闭合,而完成短路自锁(图14)。如果需要恢复操作,只需按下按钮,使电控自锁控制电路工作停止工作,电磁铁的线圈断电,电磁铁的动作臂恢复,即脱扣联动杆恢复,就能再次闭合操作手柄,使断路器闭合。
实施例7:
本发明的自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、传感器和传感器电控自锁控制电路(图24)构成,复位机构由一个开关按钮构成,传感器穿过断路器内导线,传感器的输出与电控自锁控制电路连接,其中电磁铁的动作臂与断路器中脱扣联动装置的上端相接触(图15)。
本实施例的工作原理除电控自锁控制电路的电路原理图不同外,其他原理与实施例6相同。
实施例8:
本发明同样可以运用至三相塑壳式断路器(空气开关)中,自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、干簧管和一个下端铰接在断路器外壳内的旋转杆构成,其旋转杆的上端与断路器中脱扣联动装置的上端相接触,脱扣联动装置的上端设置有一个开有槽的加长杆,复位机构由一个内置有压簧的按钮和所述开有槽的加长杆配合构成,按钮下端设置有一个凸块,按钮中的压簧在压迫状态时,其按钮下端的凸块搁置在加长杆的槽中,其中:干簧管设置在断路器内导线旁,电磁铁设置在旋转杆旁,电磁铁的线圈与干簧管串联后与断路器输入的电源相连接,电磁铁的动作臂与旋转杆的铰接点上部相接触(图17)。
本实施例的工作原理是:当断路器发生短路时,由于通过断路器内导线中的电流大大高于断路器的额定电流,导线周围产生强磁场,使导线旁的干簧管吸合,电磁铁的线圈得电,电磁铁的动作臂动作,推动旋转杆转动,从而推动脱扣联动装置转动(与过流动作机构同时使断路器断开),同时,由于脱扣联动装置转动的作用,使按钮下端的凸块脱离加长杆的槽中,使按钮内压簧的恢复,按钮下端的凸块随按钮上移与加长杆一边接触(图18),即使断路器断开后,旋转杆恢复到原位,脱扣联动装置保持在脱扣状态不能恢复,从而使得既使闭合操作手柄,也不能使断路器闭合,而完成短路自锁。如果需要恢复操作,只需按下按钮,使按钮下端的凸块搁置在的加长杆槽中,脱扣联动杆才能恢复,就能再次闭合操作手柄,使断路器闭合。
实施例9:
本发明实施例6的干簧管电控自锁控制电路同样可以运用至三相塑壳式断路器中(图19),其结构完全相同,只是所控制的脱扣联动装置的相状不同而已(图20),其原理也相同。
同样道理,本发明实施例7的传感器电控自锁控制电路同样可以运用至三相塑壳式断路器中。
本发明干簧管控制电磁铁控制电路(图21)的电源电路由二极管D1-D4、电阻R1、R2、R3、电容C1、集成电路IC1组成,比较电路由电阻R4、R5、可变电阻W集成电路IC2组成,短路检测电路由干簧管NS组成,控制输出电路由电容C3、电阻R6、三极管Q、二极管D5、电磁铁线圈XQ组成。当电路发生短路故障时,在导体周围会产生强大的磁场,干簧管NS被磁场吸合导通,电压经过干簧管输入到比较电路的同相输入端与比较电路反相输入端的基准电压比较,输出高电位驱动三极管Q导通,电磁铁动作推动传动机构使断路器脱扣,切断电源。
本发明传感器控制电磁铁控制电路(图22)的电源电路由二极管D1-D4、电阻R1、R2、R3、电容C1、集成电路IC1组成,比较电路由电阻R4、R5、可变电阻W集成电路IC2组成,短路检测电路由互感器TA、电容C2二极管D7组成,控制输出电路由电容C3、电阻R6、三极管Q、二极管D5、电磁铁线圈XQ组成。其原理是:当电路发生短路故障时,传感器感应出电压经过二极管整流后输入到比较电路的同相输入端与比较电路反相输入端的基准电压比较,输出高电位驱动三极管Q导通,电磁铁动作推动传动机构使断路器脱扣,切断电源。
本发明干簧管电控自锁控制电路(图23)的电源电路由二极管D1-D4、电阻R1、RB2、R3、电容C1、集成电路IC1组成,比较电路由电阻R4、R5、可变电阻W集成电路IC2组成,短路检测电路由干簧管NS组成,自锁电路由二极管D6组成,复位电路由微动开关REST组成,控制输出电路由电容C3、电阻R6、三极管Q、二极管D5、电磁铁线圈XQ组成。当电路发生短路故障时,在导体周围会产生强大的磁场,干簧管NS被吸合导通,电压经过干黄管NS输入到比较电路的同相输入端与比较电路反相输入端的基准电压比较,输出高电位驱动三极管Q导通,同时该高电位通过二极管D6反馈到比较器的同相输入端使电路自锁,始终处于高电位状态,电磁铁动作推动传动机构使开关脱扣,切断电源,只有通过按下REST开关使比较器的输出端变成地电位,三极管截止电磁铁不动作,断路器才能合闸。
本发明传感器电控自锁控制电路(图24)的电源电路由二极管D1-D4、电阻R1、RB2、R3、电容C1、集成电路IC1组成,比较电路由电阻R4、R5、可变电阻W集成电路IC2组成,短路检测电路由传感器TA、电容C2二极管D7组成,自锁电路由二极管D6组成,解锁电路由微动开关REST组成,控制输出电路由电容C3、电阻R6、三极管Q、二极管D5、电磁铁线圈XQ组成。其原理是:当电路发生短路故障时,传感器感应出电压经过二极管整流后输入到比较电路的同相输入端与比较电路反相输入端的基准电压比较,输出高电位驱动三极管Q导通,同时该高电位通过二极管D6反馈到比较器的同相输入端使电路自锁,始终处于高电位状态,电磁铁动作推动传动机构使开关脱扣,切断电源,只有通过按下REST开关使比较器的输出端变成低电位,三极管截止电磁铁不动作,断路器才能合闸。
本发明也可以将短路电流设置为常规的过流,完成过流自锁,使本发明转变成一种具有过流自锁功能的断路器。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1、一种具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:在断路器中设置有短路自锁机构。
2、如权利要求1所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:短路自锁机构包括自锁机构和复位机构,其自锁机构是控制脱扣联动装置保持过流保护状态的机构,其复位机构是使脱扣联动装置恢复原始状态的机构。
3、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个下端设置有磁性金属的杠杆和一个下端铰接在断路器外壳上的旋转杆构成,复位机构由一个内置有压簧的按钮和所述旋转杆配合构成,其中:杠杆设置在断路器中双金属片旁,杠杆的中部铰接在断路器外壳上,杠杆的上端与旋转杆的铰接点上部一边相接触,旋转杆上部的另一边与断路器中脱扣联动装置的上端相接触,所述旋转杆上部设置有一个槽,按钮下端设置有一个凸块,按钮中的压簧在压迫状态时,其按钮下端的凸块搁置在旋转杆上部的槽中。
4、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、干簧管和一个下端铰接在断路器外壳内的旋转杆构成,复位机构由一个内置有压簧的按钮和所述旋转杆配合构成,其中:干簧管设置在断路器内导线旁,电磁铁设置在旋转杆旁,电磁铁的线圈与干簧管串联后与断路器输入的电源相连接,电磁铁的动作臂与旋转杆的铰接点上部一边相接触,旋转杆上部的另一边与断路器中脱扣联动装置的上端相接触,所述旋转杆上部设置有一个槽,按钮下端设置有一个凸块,按钮中的压簧在压迫状态时,其按钮下端的凸块搁置在旋转杆上部的槽中。
5、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、传感器和一个下端铰接在断路器外壳内的旋转杆构成,复位机构由一个内置有压簧的按钮和所述旋转杆配合构成,其中:传感器穿过断路器内导线,传感器的输出与控制电路相连,控制电路控制电磁铁动作,电磁铁设置在旋转杆旁,电磁铁的动作臂与旋转杆的铰接点上部一边相接触,旋转杆上部的另一边与断路器中脱扣联动装置的上端相接触,所述旋转杆上部设置有一个槽,按钮下端设置有一个凸块,按钮中的压簧在压迫状态时,其按钮下端的凸块搁置在旋转杆上部的槽中。
6、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁和干簧管构成,电磁铁的动作臂联接一个带有凸边的长杆,长杆的端点与断路器中脱扣联动装置的上端相接触;复位机构由一个内置有压簧的按钮与所述长杆配合构成,按钮的内端联接一个开有梯形槽的长板,长板设置在电磁铁与脱扣联动装置之间,长板中的梯形槽靠近电磁铁方为浅槽,靠近脱扣联动装置为深槽,按钮中的压簧在压迫状态时,其长杆的凸边搁置在长板梯形槽的浅槽中,干簧管设置在断路器内导线旁,电磁铁的线圈与干簧管串联后与继电器输入的电源相连接。
7、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁,传感器及控制电路构成,其中传感器穿过断路器内导线,传感器的输出与控制电路相连,控制电路控制电磁铁动作,复位机构由一个内置有压簧的按钮与所述长杆配合构成,按钮的内端联接一个开有梯形槽的长板,长板设置在电磁铁与脱扣联动装置之间,长板中的梯形槽靠近电磁铁方为浅槽,靠近脱扣联动装置为深槽,按钮中的压簧在压迫状态时,其长杆的凸边搁置在长板梯形槽的浅槽中。
8、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、干簧管和干簧管电控自锁控制电路构成,电磁铁和干簧管与电控自锁控制电路线连接,复位机构由一个开关按钮构成,干簧管设置在断路器内导线旁,其中电磁铁的动作臂与断路器中脱扣联动装置的上端相接触。
9、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、传感器和传感器电控自锁控制电路构成,复位机构由一个开关按钮构成,传感器穿过断路器内导线,传感器的输出与电控自锁控制电路连接,其中电磁铁的动作臂与断路器中脱扣联动装置的上端相接触。
10、如权利要求2所述的具有短路自锁功能的断路器,其特征在于:自锁机构由一个设置在断路器外壳内的电磁铁、干簧管和一个下端铰接在断路器外壳内的旋转杆构成,其旋转杆的上端与断路器中脱扣联动装置的上端相接触,脱扣联动装置的上端设置有一个开有槽的加长杆,复位机构由一个内置有压簧的按钮和所述开有槽的加长杆配合构成,按钮下端设置有一个凸块,按钮中的压簧在压迫状态时,其按钮下端的凸块搁置在加长杆的槽中,其中:干簧管设置在断路器内导线旁,电磁铁设置在旋转杆旁,电磁铁的线圈与干簧管串联后与断路器输入的电源相连接,电磁铁的动作臂与旋转杆的铰接点上部相接触。
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Application publication date: 20100106

Assignee: Hubei Shengjia Electrical Equipment Co., Ltd.

Assignor: Wan Jiasheng

Contract record no.: 2014420000149

Denomination of invention: Breaker with short circuit self-locking function

Granted publication date: 20130327

License type: Exclusive License

Record date: 20140717

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Granted publication date: 20130327

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