CN101630611B - 选择性保护断路器 - Google Patents

Abstract

选择性保护断路器，其主回路由电磁装置、主触头装置和主回路电流脱扣器串联连接组成，支回路由副触头部件、支回路电流脱扣器、限流电阻串联连接组成，支回路的两端分别并联连接于主回路的主触头装置的两端，操作机构不仅能手动控制主触头装置及副触头部件同时闭合/分断，而且还可在主回路电流脱扣器和/或支回路电流脱扣器的控制下操作主触头装置和副触头部件同时分断跳闸。在主回路出现过载情况并超过长延时门限时，主回路电流脱扣器控制操作机构脱扣，使断路器跳闸。在主回路出现短路故障并超过短延时门限时，支回路电流脱扣器控制操作机构脱扣，使断路器跳闸。本发明的断路器结构更加紧凑合理，性能更强，可靠性更好，生产成本更低。

Description

选择性保护断路器

技术领域

本发明涉及一种终端配电系统中的小型断路器，特别是具有过载长延时、短路短延时特性的选择性保护断路器。 

背景技术

选择性保护断路器是广泛用于终端配电系统中的小型断路器的一种。小型断路器具有过载长延时和短路瞬动两段保护，它虽然很好地解决了过载保护和短路保护的问题，但还存在越级跳闸的问题，严重影响配电系统的稳定性和可靠性，给用电用户带来较多的烦恼。特别是信息时代的到来，随着电脑等信息处理设备的普及，越级跳闸的问题经常会殃及无辜，致使数据丢失或损坏设备。选择性保护断路器的作用是解决越级跳闸的问题，它不仅具有过载长延时保护功能，而且还具有短路短延时保护特性，通过短路短延时的保护特性，以在短路故障发生时使离短路线路最近的下级断路器先跳闸，从而避免了上级断路器越级跳闸的发生。然而，对于在实际电网中运行的选择性保护断路器而言，其选择性保护功能不仅要解决越级跳闸的问题，而且还需要解决在下级断路器不能及时先跳闸的情况下上级断路器也能及时跳闸的问题。 

专利号为01223668的实用新型专利公开了一种微型塑壳断路器短路延时脱扣机构，它通过在不具有选择性保护的现有技术的小型断路器的铰轴上增加储能扭簧来拖延动触头与静触头的分断时间，从而实现短路延时的选择性保护。该现有技术在短路短延时过程中，短路电流始终存在，因此，它严重违背了短路保护的安全要求，短路短延时越长则危险越大，其后果十分严重，轻侧可能造成触头的严重损伤，重则可能会使断路器发生爆炸。由此可见，要求选择性保护断路器的功能，不仅需解决上述越级跳闸的问题和在下级断路器不及 时先跳闸情况下的保护问题，而且还需解决在短路短延时前及时切断短路电流的问题。 

专利号为DE2854711的德国专利公开了一种选择性保护断路器的电路，该选择性保护断路器由操作机构、电磁机构、主触头、副触头、过载电流脱扣器、短路电流脱扣器和限流电阻组成；由短路电流脱扣器和限流电阻串联组成支路回路；由电磁机构、主触头、副触头和过载电流脱扣器串联组成主回路；所述的支回路并接在主触头的两端；操作机构一方面受短路电流脱扣器和过载电流脱扣器的控制，另一方面控制主触头和/或副触头的通/断；当出现过载电流时，过载电流脱扣器控制操作机构执行主触头及副触头同时分断，使断路器跳闸；当出现短路电流时，电磁机构控制主触头分断，从而电流自动转从支回路流过，使断路器进入短路短延时，由于支回路串有限流电阻，所以在短路短延时期间流过断路器的电流不是短路电流，而是限流电流。在短路短延时期间，如果下级断路器不跳闸，则短路电流脱扣器到达一定延时门限后控制操作机构执行副触头和/或主触头分断，使断路器跳闸；在短路器短延时期间，如果下级断路器及时先跳闸，切断了短路电流，则电磁机构会控制主触头恢复闭合状态，使断路器保持接通。很显然，该现有技术通过由限流电阻和短路电流脱扣器串接组成的支路回路，使断路器在短路短延时期间所流过的电流是由短路电流经限流电阻转换的限流电流，所以能很好地消除01223668实用新型专利中存在的安全隐患。 

专利号为200520045094的中国实用新型专利公开了一种选择性保护开关，包括脱扣装置、操作机构、第一触头、电磁机构、第二触头、第一电流脱扣器、第二电流脱扣器，按照其提供的十个实施例的连接方式将上述各机构或装置加以连接。从该专利说明书可知，该专利的十个实施例所提供的十种连接方式与DE2854711专利原理类同。 

德国DE2854711专利和中国200520045094实用新型专利都只提供了操作机构、电磁机构、主触头、副触头、短路电流脱扣器和过载电流脱扣器等部件系统之间的电连接及控制关系的描述，其操作机构、电磁机构、主触头、短路电流脱扣器和过载电流脱扣器等部件一般采用小型断路器的部件，因此，现有 技术的选择性保护断路器不仅结构不合理、产品尺寸和体积大、结构复杂和生产成本高，而且由于各触头间距太近，易产生串弧危险，从而影响产品的使用寿命。再者，德国DE2854711专利和200520045094实用新型专利的主触头和副触头均串联在主回路中。由于副触头不仅要承受限流电流负荷，而且还和主触头一样，需承受过载电流负荷和短路电流负荷，所以会使副触头的结构复杂、体积过大，增加了产品制造难度和生产成本。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的选择性保护断路器，采用了不同的电流路径，优化了操作机构，它的操作机构、电磁系统和主触头装置都是根据当前选择性保护断路器的最新要求精确设计的，不仅结构紧凑合理、体积小、重量轻和成本低，而且供电可靠性和稳定性好、安全等级高、使用寿命长。 

为了实现上述目的，本发明的选择性保护断路器采用了如下技术方案。 

选择性保护断路器包括安装在绝缘外壳内的操作机构、主回路以及支回路。所述主回路由电磁装置106、主触头装置102、主回路电流脱扣器107串联连接组成，所述支回路由副触头部件103、限流电阻105、支回路电流脱扣器104串联连接组成，所述支回路的两端并联连接于主回路的主触头装置102的两端。所述的主触头装置102由具有两个主动触点23、29的桥式双断点主动触头28、两个分别具有主静触头点24、30的主静触头25、31、与主动触头28固定为一体的主触头支持件26、固定在外壳1上的用于安装主触头支持件26的主触头轴27、以及用于给主动触头28与主静触头25、31闭合提供接触力的主触头弹簧组成，在主触头装置102无外力作用时，主触头弹簧驱使主动触头28与主静触头25、31常闭。所述的操作机构101由副触头部件103、锁扣37、跳扣9以及由手柄4、第一连杆8、第二连杆20、摇杆18和侧板3形成的平面连杆机构组成，使所述的平面连杆机构中的摇杆18可同时与主触头装置102的主触头支持件26、副触头部件103的副触头支持件16耦合，以同时控制主触头装置102的闭合/分断和副触头部件103的闭合/分断；并且使所述的主回路电流脱扣器107和支回路电流脱扣器104共同与操作机构101的锁扣37耦合连接，以通过锁扣37与跳扣9的分离，来实现主回路电流脱扣器107和/或支回路电流脱扣器104对操作机构101的脱扣控制，致使主触头装置102和副触头部件103同时分断。

所述的操作机构101设置于外壳1内的中上部、副触头部件103设置于操作机构101内的右侧，主触头装置102设置于外壳1内的左下部，电磁装置106设置于外壳1内的右下部，主回路电流脱扣器107和支回路电流脱扣器104均设置于外壳1内的左上部。经过这样的布置，使所述的平面连杆机构中的摇杆18通过其上的摆动端直接与主触头支持件26进行耦合，并将摇杆18的摆动传递给主触头支持件26，以使主触头支持件26绕主触头轴27摆动，而实现主动触头28与主静触头25、31的闭合/分断。或所述的平面连杆机构中的摇杆18通过铰轴19连接中间杆22，中间杆22与主触头支持件26通过中间杆上的脱扣销33进行耦合，并通过中间杆22将摇杆18的摆动传递给主触头支持件26，以使主触头支持件26绕主触头轴27摆动，而实现主动触头28与主静触头25、31的闭合/分断。所述的平面连杆机构中的摇杆18通过枢轴11与副触头支持件16进行耦合，并将摇杆18的转动角位移传递给副触头部件103的副触头支持件16，以使副触头支持件16绕枢轴11转动，而实现副动触头15与副静触头13的闭合/分断。 

本发明所述的主回路电流脱扣器107是双金属片热脱扣器，它的第一活动端53与操作机构101的锁扣37上形成的第一凸起52耦合；所述的支回路电流脱扣器104是双金属片热脱扣器，它的第二活动端57与操作机构101的锁扣37上形成的第二凸起58耦合。 

本发明所述的电磁装置106由电磁动作器47和用于防止短路接通的辅助机构组成，电磁动作器47通过其上的顶杆43或动铁芯与主触头支持件26上的凸起42耦合，辅助机构通过其上的阻拦臂44与主触头支持件26上的力臂41耦合。所述的电磁装置106的用于防止短路接通的辅助机构至少由轴销46、摆杆45和阻拦臂44组成，轴销46枢转地安装摆杆45，摆杆45在电磁动作器47的动铁芯的驱动下驱动阻拦臂44移动，以实现阻拦臂44与主触头支持件26上的力臂41的耦合并协同工作。 

本发明所述的外壳1内设有能使主触头支持件26及其上的力臂41同时摆动的空间，以确保力臂41与电磁装置106的辅助机构上的阻拦臂44耦合。 

本发明所述的锁扣37上设有锁扣面35，跳扣9上设有跳扣面34，通过锁扣面35与跳扣面34分离/接触配合，控制操作机构101实现脱扣/锁住。在选择保护性断路器100设置于正常合闸状态时，所述的锁扣面35与跳扣面34在复位弹簧的弹力作用下自动接触锁住；在选择性保护断路器100遇到短路或过载故障时，所述的锁扣面35与跳扣面34在主回路电流脱扣器107和/或支回路电流脱扣器104的驱动下分离脱扣，使选择性保护断路器跳闸。 

本发明的选择性保护断路器触头结构采用了小型断路器从未使用过的触桥结构，而且主、支回路触头间的间距大，不仅有效防止了上下级保护的越级跳闸现象的发生，而且防止了主、副触头之间的串弧，减小了操作力，同时提高了回路的接通后分断能力和安全等级，具有功能强、性能好、易于制造和生产成本低等明显综合优势。 

附图说明

图1是本发明的选择性保护断路器的原理图。 

图2是本发明的选择性保护断路器的第一实施例的操作机构和主触头装置的结构示意图，图中示出了操作机构与主触头装置及副触头部件的连接安装关系，图示为选择性保护断路器设置于分闸状态。 

图3是本发明的选择性保护断路器的第一实施例的操作机构和主触头装置的结构示意图，图中还示出了选择性保护断路器各部件装置的布局，图示为选择性保护断路器设置于合闸状态。 

图4是本发明的选择性保护断路器的第一实施例的操作机构和主触头装置的结构示意图，图示为选择性保护断路器设置于跳闸状态。 

图5是本发明的选择性保护断路器的第二实施例的主触头装置与电磁装置的结构示意图，图中示出了主触头装置与电磁装置的耦合连接关系，图示为主 触头装置设置于闭合状态。 

图6是本发明的选择性保护断路器的第二实施例的主触头装置与电磁装置的结构示意图，图示为在短路故障时由电磁装置控制主触头装置设置于分断状态。 

图7是本发明的选择性保护断路器的第二实施例的主触头装置与电磁装置的结构示意图，图中示出了在短路电流过零点瞬间时由电磁装置上的辅助机构挡住主触头装置的触头支持件不能回到闭合状态。 

图8是本发明的选择性保护断路器的第三实施例的主回路电流脱扣器和支回路电流脱扣器与操作机构相耦合连接的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例，进一步描述本发明的新型选择性保护断路器的具体实施方式。本发明的选择性保护断路器不限于以下实施例的具体描述。 

图1是本发明的选择性保护断路器的原理图。如图1所示，本发明的选择性保护断路器100包括操作机构101、主触头装置102、副触头部件103、电磁装置106、限流电阻105、主回路电流脱扣器107和支回路电流脱扣器104。主回路由电磁装置106、主触头装置102和主回路电流脱扣器107串联连接组成，主回路的两端节点A、B分别与断路器100的输入、输出接线端子(图中未示出)连接。支回路由副触头部件103、支回路电流脱扣器104和限流电阻105串联连接组成，支回路的两端并联连接在主回路中的主触头装置102的两端。带脱扣装置的操作机构101可以以手动的方式操作主触头装置102和副触头部件103执行分断/闭合，也可以受主回路电流脱扣器107和/或支回路电流脱扣器104的控制，自动操作主触头装置102和副触头部件103执行跳闸分断。电磁装置106在主回路出现短路电流时会自动产生工作磁力并驱动主触头装置102分断，它在主回路中不存在短路电流时会自动失去工作磁力而使主触头装置102自动闭合。电磁装置106还带有辅助装置，因为在短路电流尚在时，该辅助装置可防止主触头装置102因在短路电流过零点瞬间时使电磁装置106失 去磁力而重合，如果主触头装置102带着短路电流负荷闭合，则是极其危险的。主触头装置102是独立于操作机构101的触头装置，它采用桥式双断点结构。双断点结构可在较小的开断距离下获得较高的伏安特性，以减小电弧和加快电弧熄灭。主回路电流脱扣器107可采用双金属片热脱扣器，它具有长延时特性，当主回路出现过载电流并延续时间达到门限时，主回路电流脱扣器107控制操作机构101发出跳闸动作，致使主触头装置102和副触头部件103分断。由此可见，主回路脱扣器107是实现选择性保护断路器100的过载长延时功能的检测和控制部件。支回路电流脱扣器104可采用双金属片热脱扣器，它具有短延时特性，当下级断路器延误切断短路电流时间达到门限时，支回路电流脱扣器104控制操作机构101发出跳闸动作，致使主触头装置102和副触头部件103分断。由此可见，支回路电流脱扣器104是实现选择性保护断路器100的短路短延时功能的检测和控制部件。限流电阻105串联连接在支回路中；在正常合闸情况下，主触头装置102和副触头部件103都设置于闭合状态，但由于支回路中的限流电阻105的作用，断路器的负荷电流从主回路流过而不从支回路流过；但当断路器100的负载端发生短路故障时，电磁装置106控制主触头装置102分断，使断路器的负荷电流自动由主回路转从支回路流过；由于限流电阻105的作用，短路电流在经支回路时受到限制，使选择性保护断路器100的负荷电流不会超过限流电阻105的额定电流，所以在短路短延时期间的短路电流不会对选择性保护断路器100构成危险。 

副触头部件103是操作机构101中的一个部件，它受操作机构101的控制执行支回路的闭合/分断。从图1可见，本发明的选择性保护断路器的主触头装置102和副触头部件103分别串联在主回路和支回路中，这一技术特征与现有技术的主触头和副触头均串联在主回路中的技术方案相比，具有以下特点：首先是过载电流和短路电流不会流经副触头部件103；其次是副触头部件103分断的电流负荷受限流电阻105的控制，所以它不超过限流电阻105的额定电流。 

本发明的新型选择性保护断路器的副触头部件103分断的负荷电流只是由限流电阻105限制的电流，它是相对确定的。然而，如前面所述的现有技术的副触头的负荷电流不只是由限流电阻105限制的电流，而且还可能是过载电流 或短路电流，而过载电流或短路电流的负荷是不确定的，且可能会高于限流电阻105的额定电流。本发明的新型选择性保护断路器，由于其副触头部件103的负荷电流的相对确定，所以，副触头部件103可按确定的负荷电流要求设计制造，从而大大降低了制造难度和生产成本，大大提高了副触头部件103的使用寿命，大大减小了副触头部件103占用的空间，使断路器产品更加小巧。 

如图2、3所示，本发明的选择性保护断路器100具有一个绝缘的外壳1，所述的操作机构101、主触头装置102、副触头部件103、支回路电流脱扣器104、限流电阻105、电磁系统106、主回路电流脱扣器107都安装在外壳1内，所述的输入、输出接线端子(图中未示出)分别安装在外壳1的两侧外。操作机构101安装在外壳1内的中上部，副触头部件103作为操作机构101的一个部件安装在外壳1内的右上部，即位于操作机构101的右侧；主触头装置102安装在外壳1内的左下部，即位于操作机构101的左下侧；电磁装置106安装在外壳1内的右下部，即位于主触头装置102的右侧；主回路电流脱扣器107和支回路电流脱扣器104安装在外壳1内的左上部，即位于操作机构101的左侧。这样的布局不仅便于上述机构、装置及部件之间的耦合连接，可大大节省空间，而且使主触头装置102与副触头部件103之间留有防止串弧的足够的绝缘安全距离。本发明采用了上述新型的体积小的操作机构101、采用了能在较小的空间内获得较高的伏安特性的桥式双断点主触头装置102、还采用了将副触头部件103串联在支回路中的技术方案，因此能够减小断路器的体积，并且提高断路器100的性能。图2和3给出的是本发明的选择性保护断路器的一种最优的布局结构，具有结构设计合理、体积紧凑小巧的特点。 

如图2所示，本发明的选择性保护断路器的操作机构101包括：上下侧板3、手柄4、第一连杆8、第二连杆20、摇杆18、跳扣9、锁扣37、装有脱扣销33的中间杆22、储能弹簧21、以及复位弹簧(图中未示出)、由副触头支持件16、触头弹簧17、具有副动触点14的副动触头15和具有副静触点12的副静触头13组成的副触头部件103。手柄4枢转地安装在上下侧板3之间的手柄轴5上，手柄轴5固定在上下侧板3上。第一连杆8的一端通过第一销7与手柄4枢转地连接，另一端通过第二销6与第二连杆20枢转地连接。摇杆18的一端枢转地安装在枢轴11上，另一端通过铰轴19与第二连杆20枢转地连接，枢轴11固定在侧板3上。第二销6始终在跳扣9的槽36内运动。这样，手柄4、第一连杆8、第二连杆20、摇杆18和侧板3形成了一个平面连杆机构。副触头支持件16枢转地安装在枢轴11上，其上装有具有副动触点14的副动触头15。具有副静触点12的副静触头13固定安装在外壳1内。副静触点12与副动触点14配合执行副触头部件103的分断/闭合。触头弹簧17安装在枢轴11上，其一端与副触头支持件16连接，另一端与摇杆18连接。在副动触头15与副静触头13分断时，触头弹簧17的弹力使副触头支持件16与摇杆18稳定在分断位置；当副触头部件103闭合时，触头弹簧17通过副动触头15对副动触点14与副静触点12的闭合提供接触压力，同时还可缓解副动触头的超程所引起的冲击。具有槽36的跳扣9枢转地安装在轴10上，轴10固定在侧板3上。锁扣37枢转地安装在锁扣轴2上，锁扣轴2固定在侧板3上。跳扣9的一个跳扣面34与锁扣37的锁扣面35结合将平面连杆机构锁住，为断路器100合闸提供可能。装有脱扣销33的中间杆22一端与铰轴19连接，另一端设有脱扣销33。脱扣销33始终在外壳的滑动槽32内运动，且与主触头装置102的主触头支持件26耦合，控制主触头装置102的闭合/分断。所述的复位弹簧(图中未示出)的一端与锁扣37连接，另一端与侧板3连接，通过复位弹簧的弹力使锁扣面35和跳扣面34锁住。在手柄轴5上还套装有手柄复位弹簧(图中未示出)，其一端与手柄4连接，另一端与侧板3连接，用于给手柄4提供一个弹力，该弹力驱动手柄4向分闸方向(逆时针方向)转动。

主触头装置102包括：具有主动触点23和29的桥式双断点主动触头28、主触头支持件26、具有第一主静触点24的第一主静触头25、具有第二主静触点30的第二主静触头31、主触头轴27和主触头弹簧(图中未示出)。主触头支持件26在桥式双断点主动触头28的中间位置通过固定件与双断点主动触头28连接(也可以采用焊接的方式连接)，并枢转地安装在外壳1上的主触头轴27上。具有第一主静触点24的第一主静触头25和具有第二主静触点30的第二主静触头31与双断点动触头28配合实现主触头装置102的闭合/分断。主触头轴27上套装有主触头弹簧，其一端与主动触头28连接，另一端与外壳1连接。主触头弹簧的弹力驱动主动触头28向两个主静触头31、25闭合。由此可 见，在主触头支持件26无外力作用时，主动触头28在主触头弹簧的弹力作用下自动与两个主静触头25、31闭合，形成常闭形式，这种常闭形式便于使主触头支持件26与操作机构101的脱扣销33耦合，简化了操作机构101、电磁装置106与主触头装置102的之间的耦合结构。 

由图2、3、4所示给出了摇杆18通过中间杆22与主触头装置102的主触头支持件26耦合的实施例，在此实施例中，中间杆22通过铰轴19与摇杆18以复合铰链的形式连接。摇杆18也可以直接与主触头支持件26耦合，如：摇杆18与中间杆22变为同一元件的情况，很显然，这种情况是图2、3、4所示的实施例的可替代的技术方案。 

从图2所示可见，操作机构101是由副触头部件103、锁扣37、跳扣9以及由手柄4、第一连杆8、第二连杆20、摇杆18、侧板3形成的平面连杆机构组成。下面说明本发明断路器的操作机构101的工作原理。 

在手动合闸或分闸操作时，手柄4作为主动件发出一个预定的角位移，经过第一连杆8和第二连杆20传递，驱动摇杆18产生相应的角位移，同时使储能弹簧21在合闸时储能或在分闸时释放。摇杆18再通过与主触头装置102和副触头部件103的耦合，将摆动位移和转动位移同时分别传递给主触头装置102和副触头部件103，以同时控制主触头装置102的闭合/分断和副触头部件103的闭合/分断。具体的说，摇杆18通过其上的枢轴11将转动位移传递给副触头支持件16，并驱使副触头支持件16绕枢轴11转动以实现副动触头15与副静触头13的闭合/分断。摇杆18通过其上的摆动端将摆动位移传递给主触头支持件26，并驱使或允许(在合闸时允许、在分闸时驱使)主触头支持件26绕主触头轴27摆动，以实现主动触头28与两个主静触头25、31的闭合/分断。第二销6既是第一连杆8和第二连杆20的铰链轴，也是受跳扣9上的槽36约束的构件，它的作用是形成控制操作机构101的第一稳定状态与第二稳定状态之间相互转换的拐点，这个拐点是由第一销7从第二销6与手柄轴5之间的连线的一边越至连线的另一边实现的。当断路器处在分闸状态时，操作机构101设置于第一稳定状态，第一销7稳定在所述连线的右侧的一个位置上，储能弹簧21释放能量。当断路器处在合闸状态时，操作机构设置于第二稳定状态，第一 销7稳定在所述连线的左侧的一个位置上，储能弹簧21储存能量。当断路器跳闸时，因锁扣面35与跳扣面34分离脱扣，致使跳扣9偏转并移动第二销6，使所述连线转移，从而使第一销7从所述连线的左侧越到连线的右侧，操作机构101由第二稳定状态转换到第一稳定状态，在此过程，储能弹簧21释放能量以驱动操作机构101使断路器恢复到分闸状态。结合图2和上述操作机构101的工作原理和操作过程可以得出：在断路器跳闸过程中，平面连杆机构的动力来自储能弹簧21所释放的能量，在此过程中，锁扣面35与跳扣面34分离脱扣(如图4所示)。在如图3所示的合闸状态下，锁扣面35与跳扣面34接触锁住。 

图2至图4示出了本发明的选择性保护断路器的操作机构101和主触头装置102的第一实施例的结构。在第一实施例中，没有涉及主触头装置102和电磁装置106的防止短路接通机构。所述的短路接通，是指在短路电流过零点瞬间时由于电磁装置失去工作磁力而可能使主触头装置102的主动触头28退回到与两个主静触头25、31的闭合状态，导致主动、主静触头带着短路电流接通，即电流过零时误重合，很显然，这种短路误重合是极其危险的。 

图5至图7为本发明的选择性保护断路器的第二实施例的主触头装置102和电磁装置106的结构示意图。如图5至图7所示，主触头装置102的主触头支持件26上设有防止短路接通用的力臂41，本发明的新式电磁装置106不仅包含电磁动作器47，而且还包括由轴销46、摆杆45和阻拦臂44组成的用于防止短路接通的辅助机构。所述的力臂41形成在主触头支持件26上，它可随主触头支持件26一起摆动，也可用于阻止主触头支持件26摆动。所述的轴销46固定在电磁动作器47的支撑件(图中未示出)上。摆杆45的一端枢转地安装在轴销46上，其中间设有一个将摆杆45与电磁动作器47的动铁芯(图中未示出)连接的连接结构(图中未示出)，使摆杆45能受动铁芯的驱动而摆动。摆杆45的另一端设有一个将摆杆45与阻拦臂44连接的空行程连接结构，使阻拦臂44能受摆杆45的驱动作直线移动。由于所述的空行程连接结构设有空行程，所以使阻拦臂44的回转移动可滞后于摆杆45的摆动。 

下面结合图5至图7，进一步描述本发明的选择性保护断路器的带有防止 短路接通的辅助机构的电磁装置106的工作原理。如图5所示为主回路设置于正常接通状态，此时主动触头28与两个主静触头25、31闭合。当主回路出现短路电流时，短路电流使电磁动作器产生工作磁力并驱动动铁芯(图中未示出)和与动铁芯相连接的顶杆43向主触头支持件26上的凸起42移动，从而使顶杆43通过凸起42推动主触头支持件26作逆时针方向转动，并带动主动触头28与第一主静触头25、第二主静触头31分断，同时带动力臂41作逆时针转动，与此同时，动铁芯还驱动摆杆45作顺时针方向移动并驱动阻拦臂44向主触头支持件26的力臂41方向移动，直至阻拦臂44伸向力臂41的下方，即正好是力臂41的回程轨迹上，此时主回路设置于分断状态，在该状态下的各运动件的位置如图6所示。此时，当短路电流经过一个半波过零点瞬间时，由于电磁动作器47失去工作磁力而使动铁芯退回一定距离，为防止主动触头28也随之朝顺时针方向回转一个角度而使主回路重新接通，动铁芯在退回的同时，虽也驱动摆杆45朝逆时针方向回转一个角度，但由于摆杆45与阻拦臂44之间的空行程连接结构的空行程，所以阻拦臂44的回转移动滞后，并滞留在原处，以阻拦力臂41朝顺时针方向回转，从而阻止了主动触头28与两个主静触头25、31的闭合，使主回路保持在分断状态，该状态下各运动件的位置如图7所示。 

图8为本发明的选择性保护断路器的第三实施例的操作机构101与主回路电流脱扣器107、支回路电流脱扣器104相耦合连接的结构示意图。在第三实施例中，主回路电流脱扣器107和支回路电流脱扣器104均为双金属片热脱扣器。如图8所示，操作机构101的锁扣37枢转安装在锁扣轴2上，其上设有第一凸起52和第二凸起58，第一凸起52用于与主回路双金属片热脱扣器107(即主回路电流脱扣器)的第一活动端53耦合；第二凸起58用于与支回路双金属片热脱扣器104(即支回路电流脱扣器)的第二活动端57耦合。所述的主回路双金属片热脱扣器107的一端固定在外壳上，另一端为第一活动端53，该活动端53与锁扣37上的第一凸起52耦合，在主回路出现过载电流时，主回路双金属片热脱扣器107的第一活动端53朝逆时针方向弯曲，并向第一凸起52靠近，此靠近过程即为过载长延时过程，当过载长延时到达门限时，第一活动端53与第一凸起52接触，并推动第一凸起52使锁扣37绕锁扣轴2向顺时 针方向偏转，从而使锁扣37上的锁扣面35与操作机构101的跳扣9上的跳扣面34脱离，并如图4所示致使操作机构101脱扣跳闸。所述的支回路双金属片热脱扣器104的一端固定在外壳上，另一端为第二活动端57，该活动端57与锁扣37上的第二凸起58耦合，在主回路出现短路致使支回路出现电流时，支回路双金属片104的第二活动端57朝顺时针方向弯曲，并向第二凸起58靠近，此靠近过程即为短路短延时过程，当短路短延时到达门限时，第二活动端57与第二凸起58接触，并推动第二凸起58使锁扣37绕锁扣轴2朝顺时针方向偏转，从而使锁扣37上的锁扣面35与操作机构101的跳扣9上的跳扣面34(见图2)脱离，并如图4所示致使操作机构101脱扣跳闸。 

下面说明本发明的选择性保护断路器的操作过程。 

如图2所示，本发明的选择性保护断路器设置于分闸状态。在此状态，主触头装置102和副触头部件103都设置于分断状态，跳扣9的跳扣面34与锁扣37的锁扣面35设置于锁住状态，第一销7处在手柄轴5与第二销6之间的连线的右边，操作机构101设置于第一稳定状态。 

扳动手柄4向顺时针方向转动一个预定的角度，使选择性保护断路器设置于如图3所示的合闸状态，在此状态下，主触头装置102和副触头部件103设置于闭合状态，第一销7越过拐点设置于手柄轴5与第二销6之间的连线的左边，操作机构101设置于第二稳定状态。 

在合闸状态下如发生过载或短路情况，主回路电流脱扣器107和/或支回路电流脱扣器104驱使锁扣37向顺时针方向转动，致使锁扣面35与跳扣面34分离脱扣，跳扣9在储能弹簧21的弹力作用下作逆时针偏转，致使手柄轴5与第二销6之间的连线顺时针转移，直至第一销7由原来的连线的左边越至连线的右边，使操作机构101由第二稳定状态转换到第一稳定状态。在此状态，主触头装置102和副触头部件103都设置于分断状态，跳扣9的跳扣面34与锁扣37的锁扣面35设置于分离脱扣状态，第一销7设置于手柄轴5与第二销6之间的连线的右边，操作机构101和主触头装置102的各运动部件的位置及相互关系如图4所示。 

在跳闸过程结束后，主回路电流脱扣器107和支回路电流脱扣器104恢复 正常，锁扣37在复位弹簧(图中未示出)的弹力作用下恢复到锁住状态，使断路器恢复到图2所示的分闸状态。 

Claims (10)

1.一种选择性保护断路器，它包括安装在绝缘外壳内的操作机构、主回路和支回路，其特征在于：

所述主回路由电磁装置(106)、主触头装置(102)、主回路电流脱扣器(107)串联连接组成，所述支回路由副触头部件(103)、限流电阻(105)、支回路电流脱扣器(104)串联连接组成，所述支回路的两端并联连接于主回路的主触头装置(102)的两端；

所述的主触头装置(102)由具有两个主动触点(23、29)的桥式双断点主动触头(28)、两个分别具有主静触头点(24、30)的主静触头(25、31)、与主动触头(28)固定为一体的主触头支持件(26)、固定在外壳(1)上的用于安装主触头支持件(26)的主触头轴(27)、以及用于给主动触头(28)与主静触头(25、31)闭合提供接触力的主触头弹簧组成，在主触头装置(102)无外力作用时，主触头弹簧驱使主动触头(28)与主静触头(25、31)常闭；

所述的操作机构(101)由副触头部件(103)、锁扣(37)、跳扣(9)以及由手柄(4)、第一连杆(8)、第二连杆(20)、摇杆(18)和侧板(3)形成的平面连杆机构组成，使所述的平面连杆机构中的摇杆(18)可同时与主触头装置(102)的主触头支持件(26)、副触头部件(103)的副触头支持件(16)耦合，以同时控制主触头装置(102)的闭合/分断和副触头部件(103)的闭合/分断；并且使所述的主回路电流脱扣器(107)和支回路电流脱扣器(104)共同与操作机构(101)的锁扣(37)耦合连接，以通过锁扣(37)与跳扣(9)的分离，来实现主回路电流脱扣器(107)和/或支回路电流脱扣器(104)对操作机构(101)的脱扣控制，使主触头装置(102)和副触头部件(103)同时分断。

2.根据权利要求1所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的摇杆(18)通过其上的摆动端直接与主触头支持件(26)进行耦合，并将摇杆(18)的摆动传递给主触头支持件(26)，以使主触头支持件(26)绕主触头轴(27)摆动，而实现主动触头(28)与主静触头(25、31)的闭合/分断。

3.根据权利要求1所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的摇杆(18)通过铰轴(19)连接中间杆(22)，中间杆(22)与主触头支持件(26)通过中间杆上的脱扣销(33)进行耦合，并通过中间杆(22)将摇杆(18)的摆动传递给主触头支持件(26)，以使主触头支持件(26)绕主触头轴(27)摆动，而实现主动触头(28)与主静触头(25、31)的闭合/分断。

4.根据权利要求1所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的摇杆(18)通过枢轴(11)与副触头支持件(16)进行耦合，并将摇杆(18)的转动角位移传递给副触头部件(103)的副触头支持件(16)，以使副触头支持件(16)绕枢轴(11)转动，而实现副动触头(15)与副静触头(13)的闭合/分断。

5.根据权利要求1所述的选择性保护断路器，其特征在于：

所述的主回路电流脱扣器(107)是双金属片热脱扣器，它的第一活动端(53)与操作机构(101)的锁扣(37)上形成的第一凸起(52)耦合；

所述的支回路电流脱扣器(104)是双金属片热脱扣器，它的第二活动端(57)与操作机构(101)的锁扣(37)上形成的第二凸起(58)耦合。

6.根据权利要求1所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的电磁装置(106)由电磁动作器(47)和用于防止短路接通的辅助机构组成，电磁动作器(47)通过其上的顶杆(43)或动铁芯与主触头支持件(26)上的凸起(42)耦合，辅助机构通过其上的阻拦臂(44)与主触头支持件(26)上的力臂(41)耦合。

7.根据权利要求6所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的电磁装置(106)的用于防止短路接通的辅助机构至少由轴销(46)、摆杆(45)和阻拦臂(44)组成，轴销(46)枢转地安装摆杆(45)，摆杆(45)在电磁动作器(47)的动铁芯的驱动下驱动阻拦臂(44)移动，以实现阻拦臂(44)与主触头支持件(26)上的力臂(41)的耦合并协同工作。

8.根据权利要求6所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的外壳(1)内设有能使主触头支持件(26)及其上的力臂(41)同时摆动的空间，以确保力臂(41)与电磁装置(106)的辅助机构上的阻拦臂(44)耦合。

9.根据权利要求1、5中任一个所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的锁扣(37)上设有锁扣面(35)，跳扣(9)上设有跳扣面(34)，在选择性保护断路器(100)设置于正常合闸状态时，所述的锁扣面(35)与跳扣面(34)在复位弹簧的弹力作用下自动接触锁住；在选择性保护断路器(100)遇到短路或过载故障时，所述的锁扣面(35)与跳扣面(34)在主回路电流脱扣器(107)和/或支回路电流脱扣器(104)的驱动下分离脱扣，使选择性保护断路器跳闸。

10.根据权利要求1所述的选择性保护断路器，其特征在于：所述的操作机构(101)设置于外壳(1)内的中上部、副触头部件(103)设置于操作机构(101)内的右侧，主触头装置(102)设置于外壳(1)内的左下部，电磁装置(106)设置于外壳(1)内的右下部，主回路电流脱扣器(107)和支回路电流脱扣器(104)均设置于外壳(1)内的左上部。

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