CN102543602B - 模制管壳式断路器的脱扣单元和有该脱扣单元的该断路器 - Google Patents

Abstract

一种模制管壳式断路器的脱扣单元，可以包括：磁芯，其被构造为在应用电力时产生磁力；电枢，其能够旋转地布置在所述磁芯的一侧；以及电枢弹簧，其被构造为在所述电枢远离所述磁芯移动的方向上施加弹性力，以抑制当通过所述磁芯吸引所述电枢时作用于所述电枢上的力矩的增加。因此，即使当所述磁芯的吸引力慢慢地增加时，也可以有效执行瞬时脱扣操作。

Description

模制管壳式断路器的脱扣单元和有该脱扣单元的该断路器

技术领域

本公开涉及一种模制管壳式断路器的脱扣单元和具有该脱扣单元的模制管壳式断路器，尤其涉及用于减少瞬时操作的不确定时间间隔以确保一致的瞬时特性的模制管壳式断路器的脱扣单元，以及具有该脱扣单元的模制管壳式断路器。

背景技术

正如人们所知，模制管壳式断路器是一种电气装置，用于使用操作手柄手动切换相对低压电源电路，或用于感测故障电流(如短路电流)以便在发生故障电流时自动脱扣电路，从而保护负载装置或电路。

图1为示出了相关技术领域中模制管壳式断路器的剖视图，图2为图1的部分放大图，图3为说明了图2中脱扣单元的运行的视图，图4为示出了与图2的电枢结合的构造的立体图。如图1所示，模制管壳式断路器可以包括：外壳10；固定触头20，其固定并布置在外壳10上；活动触头30，其布置为与固定触头20接触或分离；开关机构40，其被构造为断开或闭合活动触头30；以及脱扣单元50，其被构造为感测故障电流(如短路电流)，从而在发生故障电流时自动切断电路。

操作手柄12可以设置在外壳10的上部区域，以手动打开或关闭开关机构40。

固定触头20可以固定并布置在外壳10的内部，以连接至母线和/或负载。固定触头20可以包括布置为彼此分离的多个固定触点22。

活动触头30可以设置在固定触头20的一侧，以便与固定触点22接触或分离。活动触头30可以包括分别与固定触点22接触的多个活动触点32。轴35可以设置在活动触头30的中央区域。

同时，脱扣单元50可以设置在固定触头20的一侧，以便在故障电流流动时感测故障电流，从而自动断开(切断)电路。

脱扣单元50可以包括：磁芯51，其被电气连接至固定触头20，以便在电流流动时产生磁力；电枢53，其能够旋转地布置在磁芯51的一侧，以便被磁芯51吸引；以及电枢弹簧70，其被构造为在电枢53远离磁芯51移动的方向上施加弹性力。

电枢53可以设置为绕旋转轴55旋转。旋转轴55可以设置在电枢53的下部区域。电枢支架60可以设置在电枢53的一侧，以能够旋转地支撑电枢53。

旋转支撑部62可以形成在电枢支架60的下部区域，从而能够绕旋转轴55旋转地支撑电枢53。用于调整电枢53与磁芯51之间距离的螺钉65可以设置在电枢支架60上。磁芯51与电枢53之间的初始距离可以由螺钉65确定。

用于对电枢53施加弹性力的电枢弹簧70可以绕旋转轴55进行设置。电枢弹簧70可以为扭力盘形弹簧。

横杆71可以设置在电枢53的上部，在电枢53的吸引期间电枢53挤压并使横杆71旋转。

当横杆71在电枢53的吸引期间旋转时，用于执行触发功能以允许开关机构40以联锁方式执行脱扣操作的脱扣击发器73、脱扣杆75和闩锁固定器77可以分别设置在横杆71的一侧。

然而，在相关技术领域中的模制管壳式断路器中，当电流流动时，被磁芯51吸引的电枢53的瞬时操作特性可能受到用于检测故障电流的许多操纵项的影响，例如磁芯51与电枢53之间的初始距离、电枢弹簧70的弹簧常数、电枢弹簧70的初始负载和最终负载以及每个元件(例如，磁芯51、电枢53等)的形状，从而导致难以获得一致的瞬时特性。

特别地，当电枢弹簧70被构造为扭力盘形弹簧时，并且在磁芯51与电枢53接触之前吸引力慢慢地增加，从而在磁芯51的吸引期间电枢53被旋转的同时，阻力随着电枢弹簧70被压缩而增加，存在延迟(时间间隔)延长的缺点。

发明内容

为了解决前述问题，本公开的一个方案将提供一种用于即使当磁芯的吸引力慢慢地增加时也能够有效执行瞬时操作的模制管壳式断路器的脱扣单元，以及具有该脱扣单元的模制管壳式断路器。

进一地，本公开的另一个方案将提供一种用于在电枢弹簧的初始负载操纵下实现一致的瞬时特性的模制管壳式断路器的脱扣单元，以及具有该脱扣单元的模制管壳式断路器。

另外，本公开的又一个方案将提供一种用于在电枢操作间隔期间抑制力矩的增加的模制管壳式断路器的脱扣单元，以及具有该脱扣单元的模制管壳式断路器。

为了实现本发明的前述目的，提供了一种模制管壳式断路器的脱扣单元，包括：磁芯，其被构造为在应用电力时产生磁力；电枢，其能够旋转地布置在所述磁芯的一侧；以及电枢弹簧，其被构造为在所述电枢远离所述磁芯移动的方向上施加弹性力，以抑制当通过所述磁芯吸引所述电枢时作用在所述电枢上的力矩的增加。

此处，所述电枢弹簧可以被构造为压缩盘形弹簧。

所述电枢可以包括在其一侧具有旋转轴的水平部和垂直延伸到所述水平部的另一侧的垂直部。

模制管壳式断路器的脱扣单元可以进一步包括电枢支架，其布置在电枢的一侧以能够旋转地支撑电枢。

所述电枢支架可以包括用于旋转地支撑电枢的旋转支撑部。

容纳部可以以贯穿形式形成在电枢的垂直部处以容纳电枢弹簧。

电枢支架的区域可以布置为平行于电枢的垂直部的一侧。

朝向电枢突出以插入所述容纳部的上部区域的支撑部可以设置在电枢支架处。

电枢弹簧的下端可以通过与容纳部的底部接触得到支撑，其上部由支撑部提供支撑。

另一方面，根据本公开的另一个方案，提供了一种模制管壳式断路器的脱扣单元，包括：磁芯，其被构造为在应用电力时产生磁力；电枢，其能够旋转地布置在所述磁芯的一侧并被磁芯吸引；电枢支架，其布置在所述电枢的一侧以能够旋转地支撑所述电枢；以及电枢弹簧，其一个端部由所述电枢支架支撑，而另一个端部通过与所述电枢接触以对所述电枢施加弹性力，从而抑制当通过所述磁芯吸引所述电枢时作用于所述电枢上的力矩的增加。

此处，容纳部可以以贯穿形式形成在所述电枢处以容纳所述电枢弹簧，而所述电枢支架可以包括插入所述容纳部的内部以支撑所述电枢弹簧的支撑部。

另一方面，根据本公开的又一个方案，提供了一种模制管壳式断路器，包括：外壳；固定触头，其固定并布置在所述外壳处；活动触头，其以接触和分离方式布置在所述固定触头处；开关机构，其被构造为断开或闭合所述活动触头；以及模制管壳式断路器的脱扣单元，其被构造为当高于预定值的电流流动时，切断所述开关机构。

附图说明

附图被包含以提供对本发明进一步的理解，与说明书结合并组成本说明书的一部分，附图示出了本发明的示例性实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1为示出了相关技术领域中模制管壳式断路器的剖视图；

图2为图1的部分放大图；

图3为说明了图2中脱扣单元的运行的视图；

图4为示出了与图2的电枢结合的构造的立体图；

图5为示出了根据本发明的一个实施例的模制管壳式断路器的剖视图；

图6为示出了图5中的电枢区域的立体图；

图7为示出了与图6的电枢结合的构造的立体图；

图8和图9为说明了图6的电枢的吸引操作的视图；以及

图10为示出了磁芯的吸引力和电枢的工作负载的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细说明本发明的一个实施例。

如图5所示，具有根据本公开的一个实施例的脱扣单元的模制管壳式断路器可以包括：外壳110；固定触头120，其固定并布置在外壳110处；活动触头130，其以接触和分离方式布置在固定触头120处；开关机构140，其被构造为断开或闭合活动触头130；以及根据本公开的一个实施例的模制管壳式断路器的脱扣单元150，其被构造为当高于预定值的电流流动时，切断开关机构140。

外壳110可以由绝缘树脂构件形成为矩形平行六面体形状。固定触头120可以设置在外壳110内部。固定触头120可以包括布置为彼此间隔预定距离的多个固定触点122。固定触头120可以分别连接至母线和负载。

活动触头130可以设置在固定触头120的一侧，以便与固定触头120接触或分离。活动触头130可以包括分别与固定触点122接触或分离的多个活动触点132。相应地，活动触点132可以绕轴135旋转，以便与固定触点122瞬时接触或分离。

开关机构140可以设置在活动触头130的一侧以提供驱动力，从而使活动触头130分别快速旋转到闭合或断开位置。尽管在附图中未明确示出，但是开关机构140可以包括多个连杆、弹簧、电动机和类似部件。操作手柄112可以设置在开关机构140的一侧，以手动操作开关机构140。

另一方面，脱扣单元150可以设置在固定触头120的一侧。

如图5和图6所示，脱扣单元150可以包括：磁芯151，其被构造为在应用电力时产生磁力；电枢161，其能够旋转地布置在磁芯151的一侧；以及电枢弹簧181，其被构造为在电枢161远离磁芯151移动的方向上施加弹性力，从而抑制当通过磁芯吸引电枢161时作用于电枢161上的力矩的增加。

磁芯151可以电气连接至固定触头120中的任何一个。磁芯151可以包括分别朝向电枢161突出的吸引部153。双金属件155可以设置在各吸引部153之间。双金属件155可以在预定电流下变形以旋转横杆191，下面将进行描述。

电枢161可以设置在磁芯151的一侧，以便在故障电流流动时被磁芯151吸引，从而与吸引部153接触。

电枢161可以被构造为大致L形状截面，包括水平部163和以大致垂直的角度相对于水平部163弯曲的垂直部164。旋转轴孔166可以设置在水平部163上，以插入旋转轴165。

脱扣单元150可以进一步包括设置在电枢161一侧以旋转地支撑电枢161的电枢支架171。电枢支架171可以形成为大致L形状截面。用于旋转地支撑电枢161的旋转支撑部173可以形成在电枢支架171的下部区域。旋转轴插入孔175可以以贯穿方式形成在旋转支撑部173上，以插入旋转轴165。

另一方面，电枢弹簧181可以设置在电枢支架171和电枢161之间。电枢弹簧181可以被构造为压缩盘形弹簧。此处，电枢弹簧181可以布置为一端由电枢支架171支撑，而另一端对电枢161施加弹性力。

根据前述构造，当随着故障电流流经磁芯151，电枢161被磁芯151吸引时，电枢弹簧181可以被压缩以增加弹性力，但是被施加了电枢弹簧181的弹性力的应用点可以逐步移动到更接近旋转轴165的各应用点，结果，由电枢弹簧181引起的工作力矩几乎不会增加。相应地，当吸引力的大小大于电枢弹簧181的初始负载时，即使由于故障电流传导而产生的吸引力逐渐地增加，电枢161也可以被有效地吸引(旋转)。相应地，延迟时间间隔(或不确定时间间隔)即磁芯151的吸引力大于电枢弹簧181的增加弹性力的最长时间点相对变短，因而，电枢161能够快速执行瞬时脱扣功能，而不会导致相关技术领域中模制管壳式断路器的较大延迟的问题。

容纳部167可以形成在电枢161处，以容纳电枢弹簧181。容纳部167可以形成为贯穿电枢161，从而允许电枢弹簧的进出运动。更具体地，容纳部167可以形成为贯穿垂直部164。

支撑部177可以形成在电枢支架171处，以便与电枢弹簧181的端部接触提供支撑作用。支撑部177可以从电枢支架171的垂直部突出，以插入容纳部167的内部。

电枢弹簧181的一个端部，更具体地，其上端部可以通过与支撑部177接触得到支撑，电枢弹簧181的另一个端部，更具体地，其下端部可以通过与容纳部167的底面接触得到支撑。此处，电枢弹簧181可以被构造为具有预定的初始负载，从而仅当高于预定值的故障电流流动时执行瞬时脱扣功能。在这种情况下，如图8所示，电枢弹簧181的弹性力可以应用于与电枢161的旋转轴165相隔预定距离的应用点(P1)。此处，当电枢161在磁芯151的吸引力作用下旋转时，电枢弹簧181的弹性力应用点可以在更接近旋转轴165的方向上移动，因而，几乎不会发生电枢161的工作力矩的增加。

另一方面，当电枢161在磁芯151的吸引力作用下旋转时，用于执行所谓的触发功能以释放开关机构140的闩锁锁定的横杆191、脱扣击发器193、脱扣杆195和闩锁固定器197可以设置在电枢161的一侧(上部)。

如果电枢161被旋转以转动横杆191，则脱扣击发器193、脱扣杆195和闩锁固定器197可以顺次地旋转以释放开关机构140的闩锁锁定。如果闩锁锁定被释放，轴135可以在开关机构140中的脱扣弹簧的弹性力作用下旋转，因而可以旋转活动触头130，从而与固定触头120快速分离。

根据前述构造，如果故障电流(大电流)流经磁芯151，在磁芯151被磁化时会产生磁力。如果故障电流产生的吸引力大于电枢弹簧181的初始负载，电枢161被吸引到磁芯151的一侧，从而电枢161发生旋转。此时，随着电枢161旋转，电枢弹簧181可以被进一步压缩以增加压缩力，但是如图9所示电枢弹簧181的弹性力应用点可以在更接近旋转轴165的方向上移动，并且相对于如图8所示的初始应用点(P1)的距离其与旋转轴165之间的距离变短，因而，实际上几乎不会发生电枢161的工作力矩的增加。相应地，可以在不会导致较大延迟的情况下实现快速瞬时脱扣操作。进一步，只需要操纵电枢弹簧181的初始负载，而无需考虑电枢弹簧181的最终负载，从而能够容易地获得一致的瞬时特性。

更具体地，参照图10，由于故障电流的传导而产生的磁芯151的吸引力的强度与磁芯151和电枢161之间的距离平方成比例，因而磁芯151的吸引力的强度可以如线L1所示那样增加。

在相关技术领域中的模制管壳式断路器中，当电枢161在磁芯151的吸引力作用下旋转时，电枢181的弹性力增加，因而电枢弹簧181的工作负载可以如线L2所示那样随斜率变化。

另一方面，对于本公开的脱扣单元150，即使当电枢161被吸引以旋转时，工作力矩的增加也几乎不会发生，因而电枢161的工作负载可以如线L3所示那样几乎无变化。

在相关技术领域中的模制管壳式断路器中，由于执行脱扣功能的电枢弹簧181的弹性力增加，在电枢161被吸引(旋转)之前，延迟相对延长。然而，在根据本公开的模制管壳式断路器中，电枢弹簧181的工作力矩的增加几乎不会发生，因而可以看到延迟(时间间隔)即磁芯151的吸引力超过电枢弹簧181的初始负载的最长时间点相对较小。

如上所述，根据本公开的一个实施例，提供了一种电枢弹簧，其被构造为在电枢远离磁芯移动的方向上施加弹性力，从而抑制当通过磁芯吸引电枢时作用于电枢上的力矩的增加，从而即使当磁芯的吸引力慢慢地增加时也能够有效实现瞬时脱扣操作。

另外，由于在电枢的操作时间间隔内，几乎不会发生工作力矩的增加，因此，只需要操纵电枢弹簧的初始负载，而无需考虑电枢弹簧的最终负载，就能够实现一致的瞬时特性。

如上所述，在此已经举例说明并描述了本发明的具体实施例。然而，本发明能够在不偏离本发明的概念或构思的情况下在各种实施例中实现，因而前述实施例不限于详细描述的内容。

此外，前述实施例应当在所附的权利要求书限定的技术概念范围内做广义地解释，即使它们没有在此处的详细描述中被明确公开。而且，在权利要求书的技术范围和等同范围内的所有变型和改进都应当被解释为包括在所附的权利要求书中。

Claims (4)

1.一种模制管壳式断路器的脱扣单元，其特征在于，所述模制管壳式断路器的脱扣单元包括：

磁芯，其被构造为在应用电力时产生磁力；

电枢，其能够旋转地布置在所述磁芯的一侧，所述电枢包括一侧具有旋转轴的水平部和垂直延伸到所述水平部的另一侧的垂直部；

电枢支架，其包括：与所述旋转轴连接以能够旋转地支撑所述电枢的旋转支撑部；一端设置有所述旋转支撑部的水平部，且该水平部布置于所述电枢的水平部的下方；以弯曲的方式形成于所述电枢支架的水平部的另一端的垂直部，且该垂直部布置于所述电枢的垂直部的外侧；以及

电枢弹簧，其具有由所述电枢支架支撑的一端和由所述电枢支撑的另一端，所述电枢弹簧被构造为在所述电枢远离所述磁芯移动的方向上施加弹性力，以抑制当通过所述磁芯吸引所述电枢时作用在所述电枢上的力矩的增加，

其中，所述电枢弹簧为压缩盘形弹簧；

其中，在所述电枢的垂直部处以贯穿形式形成容纳部以容纳所述电枢弹簧，

其中，在所述电枢支架的垂直部处设置有朝向所述电枢突出以插入所述容纳部的上部区域的支撑部，

其中，所述电枢弹簧的上部由所述支撑部支撑并且所述电枢弹簧的下部由所述容纳部的底部支撑，并且

所述电枢弹簧的上部和下部在所述磁芯吸引所述电枢之前布置于所述容纳部内，并且所述电枢弹簧的下部在由所述容纳部的底部支撑的状态下响应于所述电枢的旋转而移动靠近所述旋转轴。

2.根据权利要求1所述的模制管壳式断路器的脱扣单元，其中，当所述电枢在所述磁芯的磁力作用下旋转时，所述电枢弹簧的弹性力应用点在更接近所述旋转轴的方向上移动，从而电枢弹簧的其中一个弹性力应用点与所述旋转轴之间的距离相对于所述电枢在磁芯的磁力作用下旋转前电枢弹簧的初始弹性力应用点与所述旋转轴之间的距离而变短。

3.根据权利要求2所述的模制管壳式断路器的脱扣单元，其中，所述电枢弹簧的上部在所述磁芯吸引所述电枢时被拉出所述容纳部。

4.一种模制管壳式断路器，其特征在于，所述模制管壳式断路器包括：

外壳；

固定触头，其固定并布置在所述外壳处；

活动触头，其以接触和分离方式布置在所述固定触头处；

开关机构，其被构造为断开或闭合所述活动触头；以及

根据权利要求1至3中任一项所述的模制管壳式断路器的脱扣单元，其被构造为当高于预定值的电流流动时，切断所述开关机构。