CN102842471B - 断路器 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种断路器，其具有：固定接触器，其被配置为接收来自电路的电力且将电力供给至负载侧；及活动接触器，其被配置为通过与固定接触器接触或分离来断开或闭合电路，断路器包括：双金属片，其由于自传导电流产生的热而弯曲；挤压构件，其与双金属片的上部连结；横杆，其与挤压构件间隔开规定间隙，且被配置为当双金属片弯曲时由于受压而接触挤压构件且旋转；及开关机构，其由于横杆的旋转而操作且被配置为将活动接触器与固定接触器分离，其中，用于连结挤压构件的连结孔设置在双金属片的上部，其中，当挤压构件处于能在连结孔中自由移动的状态时，在挤压构件和横杆之间的规定间隙已通过电流的施加而被确定之后，挤压构件与连结孔接合。

Description

断路器

技术领域

本公开涉及一种包括检测机构的断路器，所述断路器具有用于针对延时操作特性来自动地设定双金属片和横杆之间的间隙的结构，所述检测机构用于检测事故电流并且中断电路。

背景技术

断路器用于断开或闭合变电站中或电路线路上等的负载，或者用于当诸如接地故障或短路电流的事故发生时中断电流。断路器根据用户的操作将电路的状态转换为“关断”或“接通”状态。在电路中发生过载或短路电流时，断路器中断电路以保护负载和电路。

断路器具有限时跳闸特性和瞬时跳闸特性。限时跳闸特性指的是具有与过电流值成反比的操作时间的过电流跳闸特性。并且，限时跳闸特性包括诸如双金属片的利用热因数的热磁型以及利用注油壶(ODP)的断路操作的液压磁型。

瞬时跳闸特性用于由于诸如短路电流的大的过电流而使断路器迅速跳闸。并且，当大于额定电流的过电流在导线上流动时，限时跳闸特性用于在导线的温度达到因焦耳热导致的危险状态之前使断路器跳闸。

下面将对限时跳闸特性进行说明。对于断路器而言，在保护方面，迅速操作是有利的。然而，诸如电动机的初始驱动电流的过电流以及正常负载电流在电路中流动。因此，断路器优选地以在电路的温度未超过容许温度的范围内的延时(time delay)来操作，从而能够防止断路器因过电流而操作。因此，限时跳闸特性还可称为延时操作特性。

一旦过电流施加到断路器上，则加热器产生热量。这种产生的热量被传导到双金属片以使双金属片由于双金属片的两个构件之间的热传导的差异而弯曲。由于双金属片弯曲，横杆被挤压而旋转。其结果是，操作开关机构以将电路的状态转换为断开状态，由此中断电路。

确定延时操作特性中的延时的因素是从双金属片由于过电流而开始弯曲的时点到由于横杆的旋转而使开关机构操作的时点的持续时间。该延时是基于如下因素而被确定的：双金属片和横杆之间的初始间隙，从双金属片与横杆形成接触的时点到横杆由于双金属片的弯曲负载而旋转的时点的反应弯曲量，以及直到开关机构因横杆的旋转而开始操作时横杆的旋转距离。

双金属片的旋转度，即弯曲量，是基于上述因素而被确定的。横杆的反应弯曲量和旋转距离受断路器的个体的特性影响。因此，除非更换部件，否则难以细微地调节横杆的反应弯曲量和旋转距离。其结果是，确定延时操作特性中的延时的唯一因素是双金属片和横杆之间的间隙。

如果双金属片和横杆之间的间隙太小，则断路器的跳闸时间被缩短。这会导致电路，即使在诸如初始驱动电流的过电流状态下也会中断。反之，如果双金属片和横杆之间的间隙太大，则断路器会具有跳闸延时，或者会不跳闸。这会使得将过电流供给至电路，导致电路受损。

通常，断路器在相同结构内具有多个额定电流。因此，当考虑到多种类型的双金属片和加热器时，不可能在单个断路器中实现恒定的间隙并满足对过电流的延时操作特性。

通常，基于当过电流流动时由加热器产生的热量以及双金属片的弯曲量将断路器分成多种类型。并且，为了得到精确的延时操作特性，可以在制造断路器时调节双金属片和横杆之间的间隙。

间隙控制是根据每个额定值以不同方式进行的，并且通常由操作员进行间隙控制。更具体地，螺钉和横杆之间的接触间隙是通过控制与双金属片的上部连结的螺钉的高度而形成的。为此，操作员将间隙量规插入到横杆和螺钉之间，并且旋转螺钉以使螺钉能够附着到间隙量规上。然后，操作员移除间隙量规，并且将螺钉固定到横杆上。

通常，将间隙精密地控制在0.1mm的范围内是必要的。然而，由于上述间隙控制是手动执行的，所以可能根据每个操作员的不同而出现误差。此外，即使同一操作员进行间隙控制，也可能根据每件产品的不同而出现误差。断路器的延时操作特性可能因这样的误差而受到影响，因此会降低断路器的品质。

此外，如果手动执行该过程，则花费很多时间来执行间隙控制。这会降低产率。

发明内容

因此，详细说明的方案提供了一种包括检测机构的断路器，所述断路器具有自动设定双金属片和横杆之间的间隙的结构，双金属片和横杆之间的间隙是确定断路器的延时操作特性的重要因素。

为了实现这些优点和其它优点并且依照本说明书的目的，如此处所具体实施和广泛描述的，提供一种断路器，其具有固定接触器和活动接触器，所述固定接触器被配置为接收来自电路的电力并且将电力供给至负载侧，所述活动接触器被配置为通过与固定接触器接触或分离而闭合或断开电路，所述断路器包括：双金属片，其由于通过传导电流产生的热量而弯曲；挤压构件，其与双金属片的上部连结；横杆，其与挤压构件间隔开规定间隙，并且通过双金属片的弯曲而接触所述挤压构件并且由于受到挤压而能够旋转；以及开关机构，其由于横杆的旋转而操作，并且被配置为将所述活动接触器与所述固定接触器分离，其中，用于连结挤压构件的连结孔设置在双金属片的上部，并且当所述挤压构件处于能够在连结孔中自由移动的状态时，在所述挤压构件和横杆之间的规定间隙已通过电流的施加而被确定之后，所述挤压构件与连结孔接合。

所述挤压构件可形成为具有铆钉形状。更具体地，所述挤压构件可以包括：主体部，其穿透所述连结孔；以及防分离部，其形成在所述主体部的横杆侧一端处，并且具有比所述连结孔的内径大的外径。所述主体部的外径可比所述连结孔的内径小。

用于铆接所述挤压构件的铆接凹槽可形成在主体部的另一端处，所述端面对所述防分离部。所述主体部的长度可比所述横杆和所述双金属片之间的间隙大。

双金属片可形成为基于连结孔左右相互对称。可向双金属片的上部应用标识手段。双金属片可具有经刮削加工过的上部。

本发明可具有如下优势。

首先，由于以自动方式而不是以手动方式控制挤压构件和横杆之间的间隙以使其固定，所以能够提高产率并且能够节约成本。

其次，由于以自动方式而不是手动方式控制挤压构件和横杆之间的间隙以使其固定，能够降低误差发生的概率，因此能够提高断路器的品质。

通过下文给出的详细描述，本申请进一步的应用范围将变得更加明显。但是，应当理解的是，由于对于本领域技术人员而言，通过详细的描述，本发明的精神和范围内的各种变化和改进将变得显而易见，因此虽然示出了本发明的优选实施例，但是只是通过阐释性的方式给出了详细描述和特定的示例。

附图说明

为提供对本发明的进一步理解而包括在说明书中并作为本说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施例，其与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是根据本发明的断路器的示意图；

图2是示出根据本发明的实施例的用于控制断路器中的间隙的方法的流程图；

图3是示出根据本发明的另一实施例的用于控制断路器中的间隙的方法的流程图；

图4示出了根据本发明的断路器的检测机构的前视图和侧视图；

图5示出了图4的检测机构的双金属片的前视图和侧视图；

图6是示出图4的检测机构的挤压构件的各个实施例的示意图；

图7是示出挤压构件和横杆的位置以及它们之间的间隙的示意图；以及

图8示出检测机构的状态的示意图，所述状态是通过根据本发明的实施例用于控制断路器中的间隙的方法控制的。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述示例性实施例。为了参照附图进行简要描述，相同或者等同的部件将设置有相同的附图标记，并且将不会重复其描述。

图1是根据本发明的断路器的示意图。

参照图1，断路器100包括外壳10，外壳10被配置为将部件容纳于其中。外壳10是通过绝缘材料成型的，并且被配置为将内部与外部绝缘。这种结构是普通结构，因此将省略对它的详细说明。

在外壳10中设置有：开关机构20，其被配置为接通/切断电路；终端部分50，其包括固定接触器51和活动接触器52，电力和负载分别与固定接触器51和活动接触器52连接；检测机构30，其被配置为检测异常电流和诸如过电流的事故电流；灭弧装置40，其被配置为熄灭当电路被中断时等在活动接触器52和固定接触器51的触头之间产生的电弧。

终端部分50包括：固定接触器51，其与输入侧电力连接并且固定至外壳10；以及活动接触器52，其与负载侧连接，并且可旋转地安装到外壳10以与固定接触器51接触或分离。

活动接触器52与开关机构20机械连接，并且由操作杆手动驱动。可选地，活动接触器52由通过检测机构30操作的开关机构20驱动。

在发生事故电流时通过将活动接触器52与固定接触器51分离的跳闸操作来保护电路的情况下，因为由于触头之间的电流而不再实现空气中的绝缘状态，所以出现了处于高温等离子体状态的电弧。此外，由于电弧将周围绝缘材料等熔化而生成的气体导致可能出现电弧压。通过灭弧装置40来分散和冷却这样的电弧，并且释放这样的电弧压。

检测机构30具有这样的配置：当检测到大于额定电流的过电流时，所述配置实现用于中断电路的延时操作。在图4和图8中更加详细地示出了这种检测机构30。

参照图4和图8，检测机构30包括：加热器34，其被配置为当过电流出现时产生适量的热；双金属片31，其与加热器34连接并且当接收到来自加热器的适量热时向一侧弯曲；挤压构件32，其突出以与双金属片的端部连结；以及横杆33，其沿挤压构件32的突出方向面对双金属片。

在具有不同热膨胀度的两个金属片彼此形成接触时，形成了双金属片31，并且当接收到热时双金属片31向一侧弯曲。

图5更加详细地示出了双金属片31，图8示出了处于弯曲状态的双金属片31。

参照图5，双金属片31具有长方形板的形状。稍后说明的用于连结挤压构件32的连结孔35设置在双金属片31的上部。稍后说明的用于连结挤压构件32的分接头36可设置在连结孔35的附近。

双金属片31形成为基于连结孔35左右相互对称。可在双金属片31的上部应用标识手段。例如，白色涂料可涂覆到双金属片的上部以便于标识。然而，本发明不限于此。标识功能可通过光学传感器来实现，从而能够容易地检查双金属片的位置。

双金属片可具有经刮削加工过的上部。双金属片31的形状和加工实现为利用光学传感器精确地、自动地检查双金属片的位置，以便于稍后将要说明的在自动调节双金属片和横杆之间的间隙时进行激光焊接。

图6和图7更加详细地示出了挤压构件32，并且图8示出了将挤压构件32与双金属片31连结的过程。尤其是，图6示出了挤压构件32的各个实施例。

与形成在双金属片31上部的连结孔35连结的挤压构件32具有如图6所示的各个实施例。图6A示出了简单柱状形状的挤压构件。在此情况下，挤压构件32设置有穿透连结孔35的柱状主体部37。挤压构件32的一端可经受曲面加工以与稍后说明的横杆33相接触。

参照图6B，挤压构件具有铆钉形状。这种挤压构件32包括：主体部37，其穿透连结孔35；以及防分离部38，其形成在主体部的一端处，并且具有比连结孔35的内径大的外径。此处，防分离部38形成在主体部37的一端处，横杆33的一侧。

参照图6A和图6B，挤压构件的主体部37的外径比连结孔35的内径小。原因在于，在自动调节双金属片和横杆之间的间隙时的可自由移动状态下，挤压构件32应当首先与连结孔35连结。然而，这仅为示例性的。在挤压构件32和横杆33之间的间隙(D)已通过规定电流的施加而被确定之后，挤压构件32与连结孔35接合。

如图7所示，主体部37的长度(L2)比横杆33和双金属片31之间的初始间隙(L1)大。原因是为了防止在挤压构件已与双金属片的连结孔连结而能够自由移动的初始状态下，挤压构件依次与连结孔和双金属片分离。

参照图6C，用于铆接挤压构件的铆接凹槽39可形成在主体部37的另一端处。所述另一端指的是主体部的与主体部的横杆侧一端相对的端。在此结构下，挤压构件与连结孔连结，然后在铆接凹槽中铆接。这能够防止挤压构件依次与连结孔和双金属片分离。

安装到外壳10上而面对双金属片31的横杆33与挤压构件32间隔开规定间隙(D)，挤压构件32与双金属片31的上部连结。这种状态指的是挤压构件已经焊接至双金属片以用于防止自由移动之后的状态。

横杆33与上述开关机构20相互作用。也就是说，在开关机构20由于横杆33的旋转而操作时，活动接触器52与固定接触器51分离。

在横杆33已经与挤压构件32形成接触之后，横杆33由于双金属片31的弯曲而受压。其结果是，横杆具有操作开关机构的旋转力。

在图2中示出了根据本发明的实施例用于控制断路器中的间隙的方法。参照图2，所述方法包括跳闸行程测量步骤(S50)、间隙形成步骤(S100)、间隙固定步骤(S200)和冷却步骤(S300)。

跳闸行程测量步骤(S50)指的是在与双金属片的上部连结的挤压构件和横杆之间形成间隙(D)的前一步骤。在S50中，测量出将活动接触器52与固定接触器51分离所需的旋转位移度。

横杆的旋转位移具有基准值。这种基准值是生产过程自动化所需的，并且是根据施加到断路器的各个额定值而被预先确定的。

如果在S50中测量到的横杆的旋转位移超过了基准值，则减小为了在双金属片和横杆之间形成间隙(D)所施加的设定电流。另一方面，如果在S50中测量到的横杆的旋转位移小于基准值，则增大设定电流。

间隙形成步骤(S100)指的是在挤压构件32已经与连结孔35连结从而能够自由移动的状态下，通过施加设定电流而使双金属片31弯曲的步骤，其中连结孔35形成在双金属片的上部。图8示出了间隙形成步骤(S100)的应用。

参照图2和图8，间隙形成步骤(S100)包括附着步骤(S110)和电流施加步骤(S120)。附着步骤(S110)指的是在挤压构件32已经与连结孔35连结从而能够自由移动的状态下，使挤压构件附着(紧密依附)到横杆的步骤，其中连结孔35形成在双金属片的上部。并且，电流施加步骤(S120)指的是在挤压构件已经附着到横杆上的状态下通过在设定时间内施加设定电流而使双金属片弯曲并且因此使挤压构件朝向双金属片相对移动的步骤。

如图8A所示，在S110中，在挤压构件32已经与连结孔35连结从而能够自由移动的状态下，挤压构件32附着到横杆，其中连结孔35形成在双金属片的上部。也就是说，挤压构件32与双金属片31不是固定地连结。

如图8B所示，在S120中，通过在设定时间内施加设定电流而使双金属片弯曲。结果是，挤压构件在附着到横杆的状态下朝向双金属片相对移动。此处，设定时间是生产过程的自动化所需的，并且是根据施加到断路器的各个额定值而被预先确定的。

如上所述，设定电流指的是考虑到在S50中测量到的横杆的旋转位移而确定的电流。由于设定电流为过电流，因此其具有能够呈现出延时操作特性的数值。如果横杆的旋转位移超过基准值，则减小为了在与双金属片的上部连结的挤压构件和横杆之间形成间隙(D)而施加的设定电流。另一方面，如果横杆的旋转位移小于基准值，则增大设定电流。

间隙(D)是在挤压构件32已经附着到横杆的状态下使挤压构件32朝向双金属片31相对移动而形成的。

图8C示出了挤压构件已经固定至双金属片之后的状态，示出了挤压构件32的端部和横杆33之间的间隙(D)。

间隙固定步骤(S200)指的是当设定时间已经经过时使设定电流中断并且将挤压构件32焊接到双金属片31的步骤。

参照图2，间隙固定步骤(S200)包括电流中断步骤(S210)和焊接步骤(S220)。S210为当设定时间已经经过时使设定电流中断的步骤。并且，S220为通过焊接将挤压构件与形成在双金属片的上部的连结孔连结的步骤。

电流中断步骤S210指的是通过在设定时间已经经过时使设定电流中断并且通过在图8B的状态下停止挤压构件32朝向双金属片31的相对移动而使得间隙(D)无变化的步骤。

焊接步骤S220指的是通过焊接将挤压构件32与形成在双金属片的上部的连结孔35连结的步骤。也就是说，S220指的是在图8B的状态下固定间隙(D)的步骤。

在S220中，自动地进行激光焊接。在S220中，通过反射型光学传感器来检查双金属片的弯曲位置，并且进行激光焊接。

更具体地，双金属片31形成为基于连结孔35左右相互对称。向双金属片31的上部应用标识手段，并且双金属片31具有经刮削加工过的上部。例如，为了便于标识，白色涂料可涂覆到双金属片的上部。为了利用光学传感器精确地、自动地检查双金属片的位置，实现这种配置。

图8C示出了在冷却步骤(S300)中冷却的检测机构。冷却步骤(S300)指的是在间隙固定步骤之后，冷却经加热的双金属片31和挤压构件32的步骤。在S300中，可使用自然冷却方法或其它冷却方法。

图3是示出根据本发明的另一实施例的用于控制断路器中的间隙的方法的流程图。

所述方法可进一步包括将挤压构件的端部铆接从而能够防止挤压构件32与双金属片的连结孔35分离的铆接步骤(S70)。

参照图3，S70可以在S100之前进行。在S100之前，由于挤压构件处于能够在连结孔35中自由移动的状态下，挤压构件可与双金属片的连结孔35分离。为了防止这种情况，在形成于挤压构件32的主体部37的另一端处的铆接凹槽39处进行铆接。S70可以在间隙固定步骤(S200)中已经固定间隙(D)之后进行。

上述实施例及优点仅是示例性的，而不应解释为对本公开的限制。本教导能够容易地应用于其它类型的设备。本说明书旨在示意性的，而不是对权利要求范围的限制。多种可选方案、改进以及变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。在此描述的示例性实施例的特征、结构、方法以及其它特性可以通过多种方式组合，从而获得附加的和/或可选择的示例性实施例。

由于本特征可以在不与其特性相悖的情况下以多种形式来体现，因而还应当理解的是，除另有说明的情况之外，上述实施例不受上述说明书中的任何细节所限制，而应当在附随的权利要求所限定的范围内做广义地解释，因此落入权利要求的界限和范围内或者所述界限和范围的等同界限和范围之内的所有变化和改进旨在由附随的权利要求所包含。

Claims (6)

1.一种用于控制断路器中的间隙的方法，所述断路器包括：

固定接触器，其被配置为接收来自电路的电力并且将电力供给至负载侧；

活动接触器，其被配置为通过与所述固定接触器接触或分离而闭合或断开电路；

双金属片，其由于自传导电流产生的热而弯曲；

挤压构件，其与所述双金属片的上部连结；

横杆，其与所述挤压构件间隔开规定间隙，并且被配置为当所述双金属片弯曲时由于受压而接触所述挤压构件并且旋转；以及

开关机构，其由于所述横杆的旋转而操作，并且被配置为将所述活动接触器与所述固定接触器分离，

其中，用于连结所述挤压构件的连结孔设置在所述双金属片的上部，并且

所述挤压构件形成为具有铆钉形状，

而且其中，所述挤压构件包括：

主体部，其穿透所述连结孔；以及

防分离部，其形成在所述主体部的横杆侧一端处，并且具有比所述连结孔的内径大的外径，并且

其中，所述主体部的外径比所述连结孔的所述内径小，并且

当没有电流被施加到所述双金属片而使其弯曲时，所述主体部的长度比所述横杆和所述双金属片之间的间隙大，

其特征在于，所述方法包括：当所述挤压构件处于能够在所述连结孔中自由移动的状态时，在所述挤压构件和所述横杆之间的规定间隙已经通过电流的施加而被确定之后，接合所述挤压构件与所述连结孔。

2.如权利要求1所述的用于控制断路器中的间隙的方法，其中，用于铆接所述挤压构件的铆接凹槽形成在所述主体部的另一端处，所述另一端与形成所述防分离部的一端相对。

3.如权利要求1所述的用于控制断路器中的间隙的方法，其中，所述双金属片形成为相对于所述连结孔在每侧上左右对称。

4.如权利要求1所述的用于控制断路器中的间隙的方法，其中，向所述双金属片的上部应用标识手段，以便由光学传感器实施的标识功能来检查所述双金属片的位置。

5.如权利要求1所述的用于控制断路器中的间隙的方法，其中，所述双金属片具有经刮削加工过的上部。

6.如权利要求1所述的用于控制断路器中的间隙的方法，其中，施加电流包括在设定时间内施加设定电流。