CN101923988A - 一种模块化的多功能电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化的多功能开关电器，包括：底座1、驱壳2、电磁传动机构5、操作机构4、主电路接触组3。主电路接触组3后端装有接线端子，可以通过导线或导电排连接到负载；驱壳2后端内表面与主电路接触组后3端的内表面相贴合。还可包括辅助模块、热磁脱扣器、数字化控制器、隔离机构。该模块化多功能电器采用模块化结构设计，选用不同的模块可以组成不同种类的产品构成，且体积小，产品内部实现控制与保护的协调配合，接线方便、可靠性较高、并且具有节能节材的特点，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

一种模块化的多功能电器

技术领域

本发明涉及一种电器，特别涉及一种模块化的多功能开关电器，属于低压电器领域。

背景技术

一般的低压电器构成的电气系统主要有两种方式：一种是分别由实现保护作用(配电电器，主要为断路器)与控制作用(控制电器，主要为接触器和热继电器或电动机保护器)的分立式的开关电器构成，两种电器分别独立安装固定，并通过连接件实现电气连接，在电源和负载之间进行控制与保护。图1是上述实现方式的一个典型电路。图中隔离开关G是为确保检修人员检修电路时的安全；断路器CB(或熔断器R)作为线路的短路保护；接触器CJ为频繁启停电动机；热继电器JR用作电动机的过载保护，有时也兼作电动机的断相保护。这种分立元件组成的电路，接线复杂、耗材、耗力、安装使用繁琐，占用空间庞大、可靠性差，而且要求设计人员对各种元器件特性掌握充分，才能设计出特性配合较为合适的电路。

另一种是由同时具有控制与保护作用的集成式的多功能电器即控制与保护开关电器(简称CPS)。中国专利曾公开“一种集成化的控制与保护开关电器”(ZL01238478.X，CN2472341Y，公告日2002年1月16日)，其结构构成为模块化的一体化安装方式，同样用在电源和负载之间进行保护和控制，这种方式不但将两种功能的分立式电器融为一体，而且在内部实现了控制与保护的协调配合，体积较小，目前的应用已越来越广泛。

但是在一些低压电器场合，如照明配电场合，特别是大型综合功能的配电系统，他不并不需要过载、断相等一般故障保护，只需要控制与保护开关的短路保护、和控制功能，特别是智能化、网络化功能。在这种场合仍然使用采用双金属式热磁保护的CPS已不能满足要求，但并不合理。随着电子技术和数字化技术发展，低压电器已经朝着智能化、多功能化、网络化的方向发展，采用双金属片热磁保护方式的CPS，已经不能满足现场要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化多功能电器，该电器具有短路保护功能、远程控制功能和就地控制功能；该电器还可以与热磁脱扣器一起构成控制与保护开关；还可以与数字化控制器一起构成数字化控制与保护开关。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：模块化多功能电器，包括底座1、驱壳2、主电路接触组3、操作机构4、电磁传动机构5；还包括辅助模块、热磁脱扣器、数字化控制器、隔离机构。

所述的主电路接触组3，装有螺管电磁铁14及双断点的动、静主触头，螺管电磁铁14通过推杆与主触头相连接。

所述的电磁传动机构5，包括动静铁芯、线圈、支架、顶杆、导电夹，顶杆固定在铁芯上，导电夹内设有一与线圈串联的断点，并通过一拨杆由操作机构4控制。

所述的操作机构4，包括火必·i次怠毖出推杆、推板、拨杆、拉杆分别与主电路接触组3、电磁传动机构5关联，并有手动操作的指示按钮。

所述的主电路接触组3后端装有接线端子，可以通过导线或导电排连接到负载；所述的驱壳2后端内表面与主电路接触组3后端的内表面相贴合。

所述的辅助模块包括接线端子55、触头支持56、微动开关54、推杆53、分励脱扣器52和顶杆51；所述的触头支持56、微动开关54、推杆53与操作机构4相关联，并通过接线端子将信号输出；所述的辅助模块可安装在多功能电器的右侧、左侧，并可扩充。

所述的热磁脱扣器包括拍合式瞬动电磁铁39及差动机构40，拍合式瞬动电磁铁39及差动机构40安装在躯壳上，拍合式瞬动电磁铁39的线圈串接在主电路中；所述的热磁脱扣器的三相的三个导电夹48插入多功能电器的端子15内，并通过螺钉固定；所述的热磁脱扣器的推动板42与操作机构内的推杆26接触；热磁脱扣器的挂钩50与数字化控制器的挂钩49相连接。

所述的数字化控制器包括微处理器模块、电源模块、数字量输入输出模块、信号采集模块、人机接口模块、通讯模块、输出执行模块；所述的数字化控制器的三相的三个导电夹48插入多功能电器的接触组端子15内，并通过螺钉固定；数字化控制器的磁通变换器57与操作机构内的推杆26接触；数字化控制器的挂钩与多功能控制器的挂钩相连接。

所述的隔离机构包括隔离刀触头35、支架33、旋转架31、主电路导电板、指示件34及关联于操作机构的拉杆；所述的隔离的刀触头固定在支架上，能随支架上下移动接通、断开主电路；所述的隔离机构的支架固定在电磁传动机构5上，刀触头36、37放置在驱壳2内。

本发明的有益效果：采用本发明的模块化多功能电器，可广泛用于低压电控系统。单独使用时，与传统的分立元器件构成的系统比，体积减少，节银节材，省时省力，减少了连接点，故障率大大降低，安装使用方便，特别是产品内部实现了控制与保护的协调配合，大大减少了产品的体积和安装尺寸。该模块化多功能电器，与热磁脱扣器相结合，可以组成控制与保护开关，与传统的控制与保护开关具有同样的功能，且体积更小；该模块化多功能电器，与数字化控制器相结合，可以组成数字化控制与保护开关电器，可以应用于各种电动机控制中心、配电场合。实现对电动机的控制、保护、参数显示、通讯等功能。该模块化多功能电器采用模块化结构设计，选用不同的模块可以组成不同种类的产品构成，且体积小，产品内部实现控制与保护的协调配合，接线方便、可靠性较高、并且具有节能节材的特点，具有较高的经济效益和社会效益。

下面结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。

附图说明

图1为由分立元器件构成的电控系统的典型电路；

图2为本发明的多功能电器的构成示意图；

图3为本发明的多功能电器的接触组示意图；

图4为本发明的多功能电器的接触组与盖配合示意图；

图5为本发明的多功能电器的电磁传动机构示意图；

图6、图7为本发明的多功能电器的操作机构示意图；

图8为本发明的多功能电器的面板标签示意图；

图9、图10、图11为本发明的多功能电器的隔离机构示意图；

图12为本发明的多功能电器与隔离机构构成示意图；

图13为本发明的多功能电器的热磁脱扣器示意图。

图14为本发明的多功能电器的拍合式瞬动电磁铁动作示意图。

图15、图16为本发明的多功能电器的热磁脱扣器内差动机构示意图。

图17、图18为本发明的多功能电器与热磁脱扣器构成的控制与保护开关结构示意图。

图19为本发明的多功能电器的辅助触头及分励器示意图；

图20为本发明的多功能电器与辅助模块构成示意图；

图21为本发明的多功能电器的数字化控制器构成示意图；

图22为本发明的多功能电器与数字化控制器构成的数字化控制与保护开关示意图；

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参照图2，这是本发明多功能电器的构成示意图。

如图所示：所述的多功能电器包括：底座(1)、驱壳(2)、电磁传动机构(5)、操作机构(4)、接触组(3)。

参照图3，这是本发明的多功能电器的接触组示意图。

如图所示：14为螺管电磁铁，其线圈直接串入主电路，杆13固定在螺管电磁铁14的动铁心上，推杆6位于杆13的下方，并关联于固定触桥11的触头支持7，双动触点9焊接在触桥11两端，双静触点8焊接在两接触板12及16上，当线路中出现短路电流时，螺管电磁铁14吸合，动铁心带动杆13瞬动冲击推杆6，且短路电流越大，冲击速度越快，推杆6作用于触头支持7，带动双动触点9与双静触点8分离。触桥11和接触板12、16内流过的电流方向相反，在触桥周围产生自纸面向外的磁场，触桥在磁场作用下产生的电动磁力使触头分开。15为端子，与主电路相连，可通过导线或导电排连接到负载。

参照图4，这是本发明的多功能电器的接触组与盖配合示意图。

如图所示，三相接触组(3)安装在驱壳(2)内，接触组的出线端装有端子15。接触组3的后端的那表面与驱壳2后端的内表面相贴合。

参照图5，这是本发明的多功能电器的电磁传动机构示意图。

如图所示，电磁传动机构(5)通过与操作机构(4)的配合能实现对电路的远程及就地的自动控制。途中断点K串接在控制线圈回路中，19为静触点，动触点固定在簧片17上，18为由操作机构控制的一拨杆，A1、A2外接控制电源，顶杆20固定在动铁心22上，其下端通过三螺杆21紧靠在触头支持7上，23为静铁芯，控制线圈不通电时，顶杆20正好将触头支持7压下，接触组内的动静触头8、9分离，主电路断开。仅当控制线圈回路通电，铁芯吸合，动铁芯带动顶杆20抬起，触头支持7在弹簧力作用下上移，动静触头8、9接触，主触头才能闭合。

·由于断点K串接在控制线圈回路中受操作机构4的控制，因此通过操作机构上的旋钮操动拨杆18，使断点K合分，从而使控制线圈通断，能就地实现主触头的合分，即近程自动控制；同时对接入A1、A2上的远距离的控制电源上串接合分按钮，同样能使控制线圈通断，实现远程自动控制的目的。

图6及其俯视图7是本发明的多功能电器的电磁传动机构示意图。

如图所示，图6中拨杆18与所述的电磁传动机构5关联，所述的拨杆18直接控制电磁传动机构5内的断点K，实现控制线圈的通断。拉杆24与隔离机构相关联，作用于所述操作机构上旋钮25的力能带动拨杆24，从而使隔离机构处于隔离位置，最终实现隔离功能；图6中的推杆26受热磁脱扣器或数字化控制器的作用，在操作机构的传动下能使拨杆18分断控制线圈回路；图7中的推板27与所述的接触组3相联系，当主电路出现短路电流时，它也能使控制线圈回路断开，从而保证主触头在短路冲击后的分断。

参照图8，这是本发明的多功能电器的面板标签示意图。

如图所示：面板标签29及操作机构上的旋钮25，30与28分别为通断及短路故障指示器旋钮能给出电器多种不同的工作状态。当旋钮指示AUTO位置时，电器处于自动控制状态，此状态下接通控制线圈电源，主触头闭合指示件30呈红色；手动操作使旋钮指向OFF位置，电器将处于自动控制的断开状态，此时主触头将始终不能接通；在正常接通的电路中，如出现过载、断相、短路、欠压等故障时，开关体内对应的功能模块动作，此时机构的动作使旋钮处于TRIP位置，即脱扣位置，特别当出现短路故障时，指示器28将呈红色；如要实现隔离，必须首先将旋钮置于G位置，操作隔离指示件来实现；图中RESET为一过渡位置，操作旋钮通过此位置能实现脱扣后的机构的再扣。

图9、图10、图11为本发明的多功能电器的隔离机构示意图。

如图所示：隔离的刀触头35固定在支架33上，并串接在主电路中，36与37为固定的主电路导电板。在拉杆24拉力作用下，旋转架31能绕支点32转动，同时，旋转架31的转动又能带动支架35的上下移动，当支架35在旋转架31的作用下向上移动时，隔离刀触头35将脱离36与37而使主电路断开。图10为旋钮处于隔离位置G时，主电路分断的状态，从图10可以看出，支架的上下移动是旋转架作用于支架的面N及面M的结果，在这一状态下，用外力拉动指示件34向右移动，指示件将带动支架连同刀触头脱离旋转架31，如图11所示，面M及面N和旋转架31已经不接触，此时旋转架的转动不能使主电路接通，从而达到隔离的目的；如再次接通主电路，必须先使旋钮回到隔离位置G，外力推动指示件，由图11所示位置回到图10所示位置，然后手操作旋钮，使刀触头与主电路导电板36与37接触，才能接通电路。

参照图12，为本发明专利的多功能电器与隔离机构构成示意图.

如图所示：隔离机构的支架31固定在电磁传动机构5上，刀触头36、37放置在驱壳2内。

参照图13，为本发明的多功能电器的热磁脱扣器示意图。

如图所示，热磁脱扣器包括拍合式瞬动电磁铁39及差动机构40，拍合式瞬动电磁铁39及差动机构40安装在躯壳上，拍合式瞬动电磁铁39的线圈串接在主电路中。

参照图14，为本发明的多功能电器的拍合式瞬动电磁铁动作示意图。

如图所示，42为过电流脱扣器内一推动板，它和操作机构推杆26接触，当电路中的承载电流大于设定的一定倍数的额定电流时，拍合式瞬动电磁铁39瞬动吸合，其位移通过机构35传动，42向右移动，推动操作机构内的推杆26，从而最终分断电路，实现了短延时瞬动。

参照图15和图16，这是本发明的多功能电器的热磁脱扣器内差动机构示意图。

如图所示，在三相过载的情况下，双金属片43受热元件44加热，推动上导板46向左弯曲，推动推板45使传动机构40动作，实现过载脱扣；在线路断相时，断相双金属片将冷却而向右弯曲，推动下导板47右移，而另外两相双金属片在电流加热下仍使上导板45左移，结果使推板在上下导板推动下逆时针旋转，迅速使传动机构40动作，实现差动的断相脱扣。

参照图17、图18，这是本发明的多功能电器与热磁脱扣器构成的控制与保护开关结构示意图。

如图17所示，热磁脱扣器的三相的三个导电夹48插入多功能电器的端子15内，并通过螺钉固定。热磁脱扣器的推动板42与操作机构内的推杆26接触，当热磁脱扣器检测到故障或感受故障信号，推动板42推动推杆26，从而最终分断电路，实现了短延时瞬动。图18所示为多功能电器与热磁脱扣器构成的控制与保护开关结构的仰视图，途中热磁脱扣器的挂钩50与多功能控制器的挂钩49相连接，从而使得多功能电器与热磁脱扣器构成一个完整的产品，可以通过卡槽装配。

参照图19，为本发明的多功能电器的辅助触头及分励器示意图；

如图所示：所述的辅助模块包括接线端子55、触头支持56、微动开关54、推杆53、分励脱扣器52、顶杆51。当多功能电器主体吸合和断开时，通过电磁传动机构带动触头支持56上下运动，从而使相应的常开、常闭端子55发生状态转换，发出辅助信号；当多功能电器发生故障(过载、过流、短路、分励等)时候，通过操作机构带动推杆53，使得故障报警信号端子由常开转换为常闭，发出报警信号；当多功能电器发生短路故障时，还直接通过操作机构推动微动开关54动作，使得短路报警信号端子由常开转换为常闭，发出短路报警信号；当手柄25处于AUTO位置时，通过操作机构推动微动开关54动作，使得手柄状态指示端子由常开转换为常闭，发出备妥信号；当外界通过端子将分励脱扣器52的控制端接入相应控制电压时，分励脱扣器动作，带动顶杆51动作，进一步推动操作机构的推杆26动作，最终分断主回路，实现分励功能。

辅助模块内，可通过增加或取消相应的功能模块，对辅助信号端子、报警信号端子、状态信号端子、分励控制端子进行灵活组合。同时可通过触头支持56，进一步的扩充辅助信号端子数量。所有的辅助信号端子均可通过改变结构，配置为常开或常闭触点。

参照图20，这是本发明的多功能电器与辅助模块构成示意图。

如图所示，51为辅助模块的分励脱扣器52的顶杆，26为操作机构的推杆，当分励脱扣器线圈通电时，由顶杆51，推动推杆26动作，由操作机构通过电磁系统最终分断主回路，并由操作机构通过辅助模块发出相应信号。

由图20可以看出，辅助模块固定在多功能控制器的右侧，其体积与多功能控制器的主体外形相配合。但根据需要，也可改变辅助模块的体积和外形尺寸，如将辅助模块的面积扩大到热磁脱扣器或数字化控制器。也可改变辅助模块的安装位置，如将辅助模块固定在多功能电器的左侧，或在图中辅助模块的右侧再装配一辅助模块。

参照图21，这是本发明的多功能电器的数字化控制器构成示意图。

如图所示：数字化控制器包括：微处理器模块、电源模块、数字量输入输出模块、信号采集模块、人机接口模块、通讯模块、输出执行模块等。通过对模块的组合、以及各个模块实现方式的不同，可以构成不同的数字化控制器。

参照图22，这是本发明的多功能电器与数字化控制器构成的数字化控制与保护开关示意图。

如图所示：数字化控制器与多功能电器的连接方式和图16中，热磁脱扣器与多功能电器的连接方式相同。15为接触组3的出线端子；48为数字化控制器的三相的三个导电夹，与热磁脱扣器中的导电夹相同；57为数字化控制器的磁通变换器，其功能与热磁脱扣器中的推动板42相当；26为操作机构的推杆。数字化控制器的三相的三个导电夹48插入多功能电器的接触组端子15内，并通过螺钉固定。数字化控制器的磁通变换器57与操作机构内的推杆26接触，当数字化控制器微处理器模块发出脱扣指令时，驱动磁通变换器57动作，磁通变换器57的顶杆推动推杆26，从而最终分断电路，实现了保护分断，并通过操作机构发出相应的故障信号。数字化控制器与多功能电器的底部连接与图17相同。

虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种模块化多功能电器，包括底座1、驱壳2、电磁传动机构5、操作机构4、主电路接触组3，所述的主电路接触组5装有螺管电磁铁14及双断点的动、静主触头，螺管电磁铁14通过推杆与主触头相连接；所述的电磁传动机构5主要由动静铁芯、线圈、支架、顶杆、导电夹组成，顶杆固定在铁芯上，导电夹内设有一与线圈串联的断点，并通过一推杆由操作机构4控制；所述的操作机构4装有推杆、推板、拨杆、拉杆分别与主电路接触组3、电磁传动机构4关联，并有手动操作的指示按钮；其特征在于：所述的主电路接触组3后端装有接线端子，可以通过导线或导电排连接到负载；所述的驱壳2后端内表面与主电路接触组后3端的内表面相贴合；还可包括辅助模块、热磁脱扣器、数字化控制器、隔离机构。

2.如权利要求1所述的模块化多功能电器，其特征在于：所述的辅助模块，包括接线端子55、触头支持56、微动开关54、推杆53、分励脱扣器52和顶杆51；所述的触头支持56、微动开关54、推杆53与操作机构4相关联，并通过接线端子将信号输出；所述的辅助模块可安装在多功能电器的右侧、左侧，并可扩充。

3.如权利要求1所述的模块化多功能电器，其特征在于，所述的热磁脱扣器，包括拍合式瞬动电磁铁39及差动机构40，拍合式瞬动电磁铁39及差动机构40安装在躯壳上，拍合式瞬动电磁铁39的线圈串接在主电路中；所述的热磁脱扣器的三相的三个导电夹48插入多功能电器的端子15内，并通过螺钉固定；所述的热磁脱扣器的推动板42与操作机构内的推杆26接触；热磁脱扣器的挂钩50与多功能控制器的挂钩49相连接。

4.如权利1所述的模块化多功能电器，其特征在于：所述的数字化控制器，包括微处理器模块、电源模块、数字量输入输出模块、信号采集模块、人机接口模块、通讯模块、输出执行模块；所述的数字化控制器的三相的三个导电夹48插入多功能电器的接触组端子15内，并通过螺钉固定；数字化控制器的磁通变换器57与操作机构内的推杆26接触；数字化控制器的挂钩与多功能控制器的挂钩相连接。

5.如权利要求1所述的模块化多功能电器，其特征在于：所述的隔离机构，包括隔离刀触头35、支架33、旋转架31、主电路导电板、指示件34及关联于操作机构的拉杆；所述的隔离的刀触头固定在支架上，能随支架上下移动接通、断开主电路；所述的隔离机构的支架固定在电磁传动机构5上，刀触头36、37放置在驱壳2内。

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