CN102044385A - 具有瞬时跳闸机构的塑壳断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开具有瞬时跳闸机构的塑壳断路器，出现故障电流时瞬时跳闸机构能瞬时切断电路，断路器包括：主电路单元，存在于塑壳断路器的下部隔室中，构造成通过具有的固定接触器和能转动以与固定接触器接触或分开的活动接触器接通或断开电路；存在于断路器的上部隔室中的开关机构，具有断开和接通位置，其在断开位置连接到主电路单元以驱动后者断开电路而在接通位置驱动主电路单元接通电路；存在于上部隔室中的瞬时跳闸机构，其通过响应于电路上故障电流的产生而产生的电磁吸引力来操作以便触发开关机构到断开位置；和中间绝缘障壁，装在上下部隔室间，用于通过将具有主电路单元的下部隔室和具有瞬时跳闸机构和开关机构的上部隔室隔开来进行电绝缘。

Description

具有瞬时跳闸机构的塑壳断路器

技术领域

本发明涉及一种塑壳断路器，尤其涉及一种具有瞬时跳闸机构的塑壳断路器。

背景技术

通常，塑壳断路器是一种用于在出现诸如过载电流或短路电流的故障电流时通过使电路跳闸(切断)来保护电负载和电路的电气装置。

在这种塑壳断路器中，引入了一种可限流塑壳断路器，其中电流在固定接触器中的流动方向与电流在活动接触器中的流动方向相反。可限流塑壳断路器典型地使用具有如下结构的固定接触器：从向外部暴露的端子延伸到塑壳断路器中的导体接着朝向端子弯曲，即，具有像放置的字母“U”的形状。在可限流制塑壳断路器中，由于电流在固定接触器中的流动方向与电流在活动接触器中的流动方向相反，因此当诸如短路电流的较大故障电流流动时，在固定接触器和活动接触器之间产生电磁排斥力，作为响应，活动接触器自动转动以与固定接触器分开。这种操作称为限流操作，并且具有这种限流功能的塑壳断路器称为可限流塑壳断路器。在塑壳断路器的结构中，跳闸机构响应故障电流的检测来触发开关机构到跳闸位置(即断路位置)，在操作跳闸机构之前，在出现较大故障电流时限流功能能够立即切断电路，因此它起着重要的作用。

另一方面，典型的塑壳断路器被构造成使电流在固定接触器中的流动方向与电流在活动接触器中的流动方向一致。典型的塑壳断路器通常使用直的固定接触器，即具有像放置的字母“I”的形状。由于这种典型地塑壳断路器没有限流功能，因此它应当单独设置有瞬时跳闸机构，在一跳闸机构检测到较大故障电流并将开关机构触发到跳闸位置之前，一旦产生诸如短路电流的较大故障电流时该瞬时跳闸机构就操作以将开关机构触发到跳闸位置。

本发明涉及具有瞬时跳闸机构的典型的塑壳断路器。

根据相关技术的典型的塑壳断路器构造成执行多级操作，包括：通过电流互感器检测电路中的电流；通过相当于控制器的过电流继电器来判定故障电流的产生并输出跳闸信号；响应于跳闸信号来操作跳闸致动器；并且通过响应于跳闸致动器的操作来释放闩锁从而触发开关机构以执行跳闸操作。因而，根据现有技术的典型的塑壳断路器具有的问题是，诸如短路电流的较大电路不能被瞬时阻断，相应地会引起时间延迟。

而且，根据相关技术的典型的塑壳断路器具有的问题是，时间延迟以及关于电信号产生及传输、信号处理、响应于控制信号的电操作的误操作的危险，诸如关于以下多个步骤的误操作的危险：利用诸如电流互感器的电路装置检测电路中的电流；经由信号线来传输电流检测信号；用过电流继电器内的微处理器依据程序处理信号；判定故障电流的产生；输出跳闸信号以传输到跳闸致动器；以及驱动跳闸致动器。

发明内容

因此，为了解决相关技术的那些问题，本发明的目的是提供一种具有机械式瞬时跳闸机构的典型塑壳断路器，所述塑壳断路器能够在切断诸如短路电流的较大电流时执行瞬时跳闸操作。

为了实现这些和其它的优点并且根据本发明的目的，如这里所具体化且宽泛地描述的，提供了一种塑壳断路器，其包括：主电路单元，其存在于塑壳断路器的下部隔室中，并且构造成通过具有的固定接触器和能够转动以与固定接触器接触或分开的活动接触器来接通或断开电路；开关机构，其存在于塑壳断路器的上部隔室中，并且具有断开位置和接通位置，在所述断开位置处，开关机构连接到主电路单元上以驱动主电路单元断开电路，在所述接通位置处，开关机构驱动主电路单元接通电路；瞬时跳闸机构，其存在于上部隔室中，并且通过响应于电路上故障电流的产生而产生的电磁吸引力来操作以便触发开关机构到断开位置；以及中间绝缘障壁，其安装在上部隔室和下部隔室之间，用于通过将具有主电路单元的下部隔室和具有瞬时跳闸机构和开关机构的上部隔室隔开来进行电绝缘。

本发明的上述和其他目的、特征、方案以及优点将在下面结合附图对本发明的详细描述中变得更加明显。

附图说明

包含了附图以提供对本发明的进一步理解，附图并入和构成本说明书的一部分，其示出了本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1为示出根据本发明的塑壳断路器的结构的纵向剖视图，其具有在下部隔室中的主电路单元、绝缘障壁以及在上部隔室中的开关机构与瞬时跳闸机构；

图2为示出处于向下倾斜状态的图1的塑壳断路器的纵向立体剖视图；

图3为塑壳断路器的分解立体图；

图4为示出塑壳断路器在跳闸操作之前的状态的局部侧视图；以及

图5为示出塑壳断路器在跳闸操作时的状态的局部侧视图。

具体实施方式

现在将参照附图给出根据本发明的优选实施例的详细描述。为了参照附图简要描述，相同或等同的部件将设置有相同的附图标记，并且其描述将不会重复。

下文中，将参照图1、图2和图3给出根据示例性实施例的塑壳断路器的结构的描述，图1为示出根据本发明的塑壳断路器的结构的纵向剖视图，其具有在下部隔室中的主电路单元、绝缘障壁以及在上部隔室中的开关机构和瞬时跳闸机构，图2为示出处于向下倾斜状态的图1的塑壳断路器的纵向立体图，图3为塑壳断路器的分解立体图。

主要参照图3并且间接参照图1和图2，根据一示例性实施例的塑壳断路器包括：主电路单元(即21、22、23)、开关机构50、瞬时跳闸机构(即1、2、3)和中间绝缘障壁60。

而且，根据一示例性实施例的塑壳断路器还可包括上部外壳30和下部外壳40，它们相当于一盒体用于容纳主电路单元(即21、22、23)、开关机构50、瞬时跳闸机构(即1、2、3)和中间绝缘障壁60。

一侧凹入(即图1和图2中的右侧)的中间绝缘障壁60可布置在上部外壳30处。上部隔室10可基于中间绝缘障壁60形成在上部外壳30的上方。也就是说，上部隔室10可由中间绝缘障壁60和上部外壳30的高于中间绝缘障壁60的壁形成。

参照图1至图3，在上部外壳30和下部外壳40的结构中，下部隔室20可形成在中间绝缘障壁60之下。也就是说，下部隔室20可由中间绝缘障壁60、低于中间绝缘障壁60的上部外壳30、和下部外壳40的壁形成。

主电路单元(即21、22、23)位于下部隔室20中。而且，作为用于接通或切断电路或者提供电流在电路上流过的通路的器件的主电路单元(即21、22、23)可包括：固定接触器21；活动接触器22，其可转动以与固定接触器21接触或与之分开；以及电导体23，其电连接到活动接触器22上以便提供允许电流在电路中流动的通路。

开关机构50可布置在上部隔室10中，并且具有断开位置和接通位置，在断开位置处，开关机构50连接到主电路单元21、22、23上以便驱动主电路单元21、22、23断开(切断)电路，在接通位置处，开关机构50驱动主电路单元21、22、23接通(连接)电路。开关机构50可包括闩锁(latch)51、闩锁架(latch holder)52和钉状件53。

闩锁51可具有：用于将跳闸弹簧锁定(限制/约束)在储存弹性能的状态的位置，其中跳闸弹簧提供用于跳闸操作的弹力；和用于解锁(释放)跳闸弹簧以便释放弹性能的位置。

闩锁架52可转动到锁定闩锁51的位置和解锁闩锁51的位置。闩锁架52可依靠扭转弹簧(未给出附图标记)沿释放闩锁51的方向被弹性地偏置。

钉状件53可布置在用于挤压闩锁架52以使闩锁架转动的位置处，而且也可被转动以挤压闩锁架52从而释放闩锁51。

而且，开关机构50可进一步包括手柄、跳闸弹簧(所谓的主弹簧，未示出)、支架、转动轴、上拉杆(link)、下拉杆等。

这里，手柄可作为用于塑壳断路器的手动操作器件。

跳闸弹簧可在塑壳断路器的复位状态(即手柄的断开状态[off-state])下储存有弹性能，并且在跳闸操作时放出所储存的弹性能，从而提供驱动主电路单元21、22、23的活动接触器22至跳闸位置的驱动力。跳闸弹簧可具有由手柄支撑的一个端部和由在稍后将说明的上和下拉杆之间的连接销支撑的另一个端部。

支架可转动地支撑活动接触器22并且为三个交流电(AC)相位的每个而准备。

转动轴可支撑例如将要同时转动的三个相位的所有支架。

上和下拉杆可连接在闩锁51和转动轴之间，用于使转动轴转动。

开关机构50的那些单独的部件和它们的功能是公知的，因此将不重复对它们的详细描述。

瞬时跳闸机构(即1、2、3)可包括电枢(armature)组件1、瞬时跳闸弹簧2和横杆3。

电枢组件1可被安装成面向主电路单元21、22、23中所包含的电导体23，电枢组件1和电导体23之间具有间隔。电枢组件1可由强磁性物质形成。当故障电流在导体23上流动时，电枢组件1可被导体23吸引从而转动。电枢组件1可包括电枢基部1a、转动件1b和挤压构件1b-1。

电枢基部1a是电枢组件1的基部，并且可通过支撑轴固定地支撑在上部外壳30处。

转动件1b当其上端插入电枢基部1a中时可被支撑。转动件1b的下端是自由端，该端可从电枢基部1a向下延伸出。而且，转动件1b可构造为由强磁性物质形成的细长板簧。

挤压构件1b-1可为与转动件1b连接或者与转动件1b整体形成以便能够一起整体转动的构件。挤压构件1b-1可朝向横杆3，即图2中的右向延伸。

瞬时跳闸弹簧2可安装成能够与电枢1接触以便施加弹力到电枢1上。特别地，根据本实施例，瞬时跳闸弹簧2可实现为扭转弹簧，该扭转弹簧安装成使得其主体由支撑电枢基部1a的支撑轴支撑，并且扭转弹簧的端部能够与转动件1b接触，从而施加弹力到转动件1b上以使其移开导体23(即沿图2中的右向)。因此，当正常电流在导体23中流动时，瞬时跳闸弹簧2可使电枢1，尤其使转动件1b返回到其初始位置。而且，当瞬时跳闸电流(即诸如短路电流的较大故障电流)流动时，瞬时跳闸弹簧2可允许电枢1，尤其使转动件1b转动接近导体23。也就是说，当瞬时跳闸电流(即诸如短路电流的较大故障电流)流动时，从瞬时跳闸弹簧2施加到转动件1b上的弹力可小于由于在导体23上流动的较大故障电流而产生的以便将转动件1b朝向导体23吸引的磁吸引力。

横杆3可为具有近似于杆状的主体的构件。横杆3的主体由上部外壳30的侧壁可转动地支撑，并且通过被电枢1挤压而能够转动。参照图3至图5，横杆3可包括从主体朝向钉状件53延伸的上延伸部3a，以便在转动时挤压钉状件53且使钉状件53转动。横杆3也可包括从主体朝向电枢1延伸的前延伸部3b(即沿图4和图5中的左向延伸)。

同时，包括在根据一示例性实施例的塑壳断路器中的中间绝缘障壁60可安装在上部隔室10和下部隔室20之间，以通过使具有主电路单元21、22、23的下部隔室20与具有瞬时跳闸机构1、2、3和开关机构50的上部隔室10分开来进行电绝缘。中间绝缘障壁60可由具有电绝缘特性的合成树脂制成，或者由具有电绝缘特性的合成树脂制成，与构成上部和下部外壳30和40的材料相同。根据本实施例，中间绝缘障壁60可与上部外壳30整体地形成。

下文中，将参照图4和图5给出具有这种结构的塑壳断路器的操作的描述。

图4为示出塑壳断路器在跳闸操作之前的状态的侧视图。在图4所示的状态中，当诸如短路电流的较大故障电流在电路上流动时，较大电流流经图2中所示的导体23。因此，在导体23的周围产生较大磁吸引力以便吸引电枢组件1的转动件1b。

然后转动件1b从图4的状态顺时针转动到图5的状态。响应于转动件1b的顺时针转动，与转动件1b整体地形成的挤压构件1b-1沿顺时针方向转动。挤压构件1b-1在顺时针转动时挤压横杆3的前延伸部3b以使其沿逆时针方向从图4的状态转动到图5的状态。

因此，与前延伸部3b整体地形成的横杆3的上延伸部3a沿逆时针方向转动以推动前方的钉状件53，然后前方部的钉状件53沿顺时针方向转动。

当由于钉状件53的顺时针转动而使受限制的闩锁架52释放时，闩锁架52依靠扭转弹簧沿顺时针方向转动以便释放闩锁51。因此，如前所述，闩锁51由于跳闸弹簧的弹力而沿逆时针方向转动。尽管未示出随后的操作，但收缩至其初始位置的跳闸弹簧的下端部将连接销拉起，从而上和下拉杆被升起。然后，连接到下拉杆的转动轴沿顺时针方向转动以使支架沿顺时针方向转动。由支架支撑的活动接触器(图1中的22)因而与固定接触器21分开，从而完成跳闸(切断)操作。

对于接通操作，在将手柄设置到断路位置(即复位位置)以后的接通位置操纵时，如图1所示，闩锁51被闩锁架52限制并且活动接触器51接触固定接触器21，因此，电路被接通处于可导电状态。

根据本发明的塑壳断路器具有如下的结构：上部隔室和下部隔室被中间绝缘障壁分开；开关机构和机械式瞬时跳闸机构安装在上部隔室中并且主电路单元安装在下部隔室中，从而可允许可靠的瞬时跳闸操作而无时间延迟，而且由于有中间绝缘障壁故能够保护在上部隔室内的开关机构和瞬时跳闸机构免于电弧从而改善跳闸性能。

在塑壳断路器中，瞬时跳闸机构能够通过简单的机械结构而实现，该简单的机械结构仅包括：电枢，其安装成面对主电路单元中所包含的电导体，电枢和电导体之间具有间隔，且电枢由强磁性物质形成；和瞬时跳闸弹簧，其安装成能够与电枢接触以便将弹力施加到电枢上。

在塑壳断路器中，瞬时跳闸机构可进一步包括横杆，所述横杆被电枢挤压而转动，并且具有朝向钉状件(作为开关机构的一个部件)延伸的延伸部以便当横杆转动时挤压且转动钉状件，从而开关机构能够响应于横杆的挤压被触发以机械地执行跳闸操作。

前述的实施例和优点仅仅是示例性的并且不能被解释为限制本公开。本教义易于应用于其它类型的装置上。本说明书意图是说明性的，并且不限制权利要求的范围。对本领域的技术人员来说，许多替代方案、改进和变化将是明显的。这里所描述的示例性实施例的特征、结构、方法以及其它特性可以各种方式结合以获得另外的和/或替代的示例性实施例。

由于本特征可被具体化为若干形式而不背离其特点，还应当理解的是，上述实施例不被前述说明书的任何细节所限制，除非另有说明，而是应当被广泛地限于如在附随的权利要求中所限定的范围内，因此落在权利要求的范围内的所有变化和改进，或者这种界限和范围的等同也因此确定为被附随的权利要求所包含。

Claims (3)

1.一种塑壳断路器，包括：

主电路单元，其存在于所述塑壳断路器的下部隔室中，并且构造成通过具有的固定接触器和能够转动以与所述固定接触器接触或分开的活动接触器来接通或断开电路；和

开关机构，其存在于所述塑壳断路器的上部隔室中，并且具有断开位置和接通位置，在所述断开位置处，所述开关机构连接到所述主电路单元上以驱动所述主电路单元断开电路，在所述接通位置处，所述开关机构驱动所述主电路单元接通电路，

其特征在于，所述塑壳断路器还包括：

瞬时跳闸机构，其存在于所述上部隔室中，并且通过响应于电路上故障电流的产生而产生的电磁吸引力来操作以便触发所述开关机构到所述断开位置；和

中间绝缘障壁，其安装在所述上部隔室和所述下部隔室之间，用于通过将具有所述主电路单元的所述下部隔室和具有所述瞬时跳闸机构和所述开关机构的所述上部隔室隔开来进行电绝缘。

2.根据权利要求1所述的断路器，其中所述瞬时跳闸机构包括：

电枢，其安装成面向所述主电路单元中所包含的电导体且所述电枢和所述电导体之间具有间隔，并且所述电枢由强磁性物质形成，以便当故障电流在所述导体上流动时所述电枢被所述导体吸引而能够转动；和

瞬时跳闸弹簧，其安装成能够接触所述电枢以便施加弹力到所述电枢上，并且当正常电流在所述导体上流动时所述瞬时跳闸弹簧致使所述电枢返回到其初始位置，其中当所述电枢响应于瞬时跳闸电流的流动而转动时，所述瞬时跳闸弹簧施加预定的弹力到所述电枢上，所述预定的弹力小于所述电枢的转动力。

3.根据权利要求2所述的断路器，其中所述开关机构包括：

闩锁，其具有受限制位置和释放位置；

闩锁架，其可转动到限制所述闩锁的位置和释放所述闩锁的位置；以及

钉状件，其安装在挤压所述闩锁架以使闩锁架转动的位置处，并且构造成挤压所述闩锁架使闩锁架转动到闩锁释放位置，

其中，所述瞬时跳闸机构包括横杆，所述横杆在被所述电枢挤压时能够转动，并且所述横杆具有朝向所述钉状件延伸的延伸部，以便当所述横杆转动时挤压且转动所述钉状件。

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