CN104299813A - 一种电磁斥力机构开断器 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种分断器，具体是一种电磁斥力机构的分断器，为了解决用于爆炸桥的开断器只能作为一次性使用的问题，并且克服原有爆炸桥高速开断器设计采用炸药驱动技术的缺陷。本发明提供一种高速电磁斥力机构的分分断器，包括斥力盘、分闸驱动绝缘拉杆、上静触头、动触头、下静触头和双稳态弹簧保持机构。 将驱动力由原有的炸药爆炸转变成由电磁斥力提供，在对动触头不产生破坏性分合闸操作的基础上，解决用于爆炸桥的开断器只能作为一次性使用的问题，并且能够克服原有爆炸桥高速开断器设计采用炸药驱动技术的缺陷。

Description

一种电磁斥力机构开断器
技术领域
本发明专利涉及一种开断器，具体是一种电磁斥力机构的开断器。
背景技术
随着电力行业的发展，大容量机组投入以及联网运行，系统短路电流水平急剧上升。目前应用最广泛的是采用爆炸分断方式的故障限流装置，由测控装置、爆炸式高速开断器和与之并联的灭弧熔断器构成。正常工作时由高速开断器承担额定电流；当发生短路时，测控装置引爆开断器内的炸药，开断器经过一定的机械延时后分断，迫使电流转移至并联的灭弧熔断器，灭弧熔断器随后熔断并产生过压限流，从而完成开断。
采用爆炸式高速开断器只可以作为一次性使用，即通过炸药爆炸后产生的冲击力使其分断，每次开断将触头结构全部破坏，不能进行下一步的合闸操作以及下一次开断。
爆炸桥高速开断器设计采用炸药驱动技术存在缺陷，具体来说：①炸药寿命有限，会随使用时间的增长而逐渐分解失效；②炸药等火工品的价格昂贵，每次动作后需要更换，经济性差；③对环境温度要求苛刻。
发明内容
本发明主要目的即是解决用于爆炸桥的开断器只能作为一次性使用的问题，并且能够克服原有爆炸桥高速开断器设计采用炸药驱动技术的缺陷。
本发明是这样实现的：一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，包括斥力盘、分闸驱动绝缘拉杆、上静触头、动触头、下静触头和双稳态弹簧保持机构，所述斥力盘与所述分闸驱动绝缘拉杆固定连接，所述上静触头设有圆心孔，所述绝缘拉杆置于所述上静触头的圆心孔中，所述分闸驱动绝缘拉杆与所述上静触头移动副连接，所述动触头固定在所述绝缘拉杆的下端，所述下静触头设有圆心孔，所述动触头置于所述下静触头的圆心孔中，所述动触头与所述下静触头移动副连接，所述双稳态保持机构包括绝缘拉杆，所述绝缘拉杆固定在所述动触头的下端。
进一步的，所述双稳态弹簧保持机构还包括弹簧座、弹簧内导向杆、分闸限位块，合闸驱动绝缘拉杆，连杆底座和弹簧，所述连杆底座固定在所述绝缘拉杆的下方，所述连杆底座的左右两端分别与所述弹簧内导向杆的一端转动副连接，所述弹簧内导向杆的另一端插在所述弹簧座中，所述弹簧内导向杆与所述弹簧座移动副连接，所述弹簧内导向杆上设有限位块，所述弹簧固定在所述限位块与所述弹簧座之间，所述合闸驱动绝缘拉杆固定在所述连杆底座的下方，所述合闸驱动绝缘拉杆与所述分闸限位块移动副连接。
进一步的，所述双稳态弹簧保持机构还可以为：包括，连杆底座、连杆、滑道、弹簧、弹簧限位挡板、弹簧套筒、合闸驱动绝缘拉杆和分闸限位块，所述连杆底座固定在所述绝缘拉杆的下方，所述连杆底座的两端分别通过连杆与所述弹簧套筒转动副连接，所述套筒位于所述滑道中，所述套筒的末端通过弹簧与所述弹簧限位挡板连接，所述合闸驱动绝缘拉杆固定在所述连杆底座的下方，所述合闸驱动绝缘拉杆与所述分闸限位块移动副连接。
进一步的，所述动触头与所述下静触头通过弹簧触指连接，所述弹簧触指包括动触头弹簧触指和下静触头弹簧触指，所述动触头弹簧触指固定在所述动触头上，所述下静触头弹簧触指固定在所述下静触头圆心孔的内侧。
进一步的，所述滑道为滚针轴承。
进一步的，还包括控制电路，所述控制电路包括斥力线圈L、续流二极管D、晶闸管VT和电容器C，所述斥力线圈L与所述续流二极管D并联后与所述晶闸管VT和电容器C串联。
进一步的，所述斥力盘置于线圈正下方1-2mm处。
本发明的有益效果是：将驱动力由原有的炸药爆炸转变成由电磁斥力提供，在对动触头不产生破坏性分合闸操作的基础上，解决用于爆炸桥的开断器只能作为一次性使用的问题，并且能够克服原有爆炸桥高速开断器设计采用炸药驱动技术的缺陷。
附图说明
图1是方案一电磁斥力机构开断器合闸状态的结构模型示意图；
图2是方案一电磁斥力机构开断器分闸状态的结构模型示意图；
图3是电磁斥力机构开断器弹簧座的结构模型示意图；
图4是方案二电磁斥力机构开断器合闸状态的结构模型示意图；
图5是方案二电磁斥力机构开断器分闸状态的结构模型示意图；
图6是本发明控制电路示意图。
图中，1，斥力盘    2，分闸驱动绝缘拉杆    3，上静触头    4，动触头     5，下静触头     6，绝缘拉杆     7，弹簧座     8，弹簧内导向杆      9，分闸限位块     10，合闸驱动绝缘拉杆     11，连杆底座     12，弹簧    13，动触头弹簧触指     14，下静触头弹簧触指     15，限位块    16，连杆    17，滑道    18，弹簧限位挡板    19，弹簧套筒。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1-5所示，1为斥力盘，由外部斥力线圈放电来驱动，2为分闸驱动绝缘拉杆，3为上静触头，4为动触头，5为下静触头，6为绝缘拉杆，7为弹簧座，8为弹簧内导向杆，9分闸限位块，10为合闸驱动绝缘拉杆，11为连杆底座，12为弹簧，13为动触头弹簧触指，14为上静触头弹簧触指，15为限位块，16为连杆，17为滑道，18为弹簧限位挡板，19为弹簧套筒。
斥力盘1置于斥力线圈正下方约1-2mm的距离，并且固定在分闸驱动绝缘拉杆2上；上静触头3和下静触头5分别固定在开断器上，并且保证下静触头5开孔的圆心处于上静触头3开孔的圆心的正下方；动触头4与下静触头5通过弹簧触指13、14连接，保持两个部件为滑动联接，即可以保证动触头4在下静触头5中沿竖直方向运动；动触头4在合闸状态时和上静触头3接触，开断器的回路由上静触头3——动触头4——弹簧触指——下静触头5；绝缘拉杆6上端与动触头4固定连接，下端与连杆底座11固定连接；弹簧内导向杆8套上弹簧12后，将有孔的一端与连杆底座11通过销轴连接起来，另一端穿在弹簧座7的孔中；弹簧座7的转轴固定在开断器上，保证弹簧座能够绕轴旋转，具体的弹簧座7动触头的结构模型图如图3；分闸限位块9固定于开断器上，在开断器分闸状态对连杆底座11起到限位的作用；合闸驱动绝缘拉杆10固定在连杆底座11下端。
将驱动力由原先的炸药爆炸改进成由电磁斥力机构提供，不仅可以保证分闸速度和分闸时间，还可以解决炸药每次动作后都需要更换的问题，以及炸药自身的寿命问题、经济问题等；原先设计的动触头是在炸药爆炸冲击下破坏而产生断口实现开断，本设计的动静触头是在电磁斥力驱动下按竖直方向运动产生断口实现开断，不会对动静触头产生破坏，解决了爆炸桥式开断器只能作为一次性使用的问题；本设计采用双稳态弹簧保持机构，简化了传统机械保持机构，同时，采用双稳态弹簧保持机构时，只要将动触头推过机构的平衡点，大大减小电磁斥力机构所需驱动行程，降低对电磁斥力机构行程设计的要求，从而提高整个设计的可靠性与可行性；本设计的下静触头与动触头之间用弹簧触指的方式连接取代软连接，在获得同样连接效果和同流能力的基础上，大幅度减少了可动部件质量，对电磁斥力机构而言可以产生更好的分闸效果。
开断器在合闸状态时，动触头4与上静触头3紧密接触，并且保证分闸驱动绝缘拉杆2和动触头4也处于接触状态；同时，下静触头5和动触头4通过弹簧触指紧密连接，且保证合适的触头压力；在动触头4下方通过绝缘拉杆6与双稳态弹簧保持机构连接，具体的双稳态弹簧保持机构包括连杆底座11、弹簧内导向杆8、弹簧12、弹簧座7，通过这种保持机构可以提供一定的触头压力，使动触头4与上静触头3紧密接触。
开断器在分闸状态时，动触头4与上静触头3分开，并且保证一定的开断距离；同时，在动触头4下方通过绝缘拉杆6与双稳态弹簧保持机构连接，具体的双稳态弹簧保持机构包括连杆底座11、弹簧内导向杆8、弹簧12、弹簧座7，通过这种保持机构可以提供一定的分闸保持力。
如图1或图3，开断器处于合闸位置，当开断器进行分闸操作过程中，首先由斥力盘1受到外部放电线圈的作用产生一个巨大的分闸驱动力，通过与其固定连接的分闸驱动绝缘拉杆2将动触头4向下推开；在驱动力的作用下，只需要将动触头推过双稳态弹簧保持机构的平衡点位置，即可通过保持机构的特点完成接下来的动作；最终连杆底座11运动到分闸限位块9处，整个分闸过程完成。
如图2或图4，开断器处于分闸位置，当开断器进行合闸操作过程中，首先由合闸驱动装置经合闸驱动绝缘拉杆10将连杆底座11向上推动，带动绝缘拉杆6推动动触头4向上运动，只需要将动触头4推过双稳态弹簧保持机构的平衡点位置，即可通过保持机构的弹簧的推力完成接下来的合闸动作，整个合闸状态完成。
方案一中，在分闸状态时，弹簧12受到挤压对弹簧内导向杆8产生反作用力，在分闸状态下对连杆底座11产生一个向下的合力，可以给动触头4提供一个分闸保持力，在断路器合闸过程中，绝缘拉杆6将连杆底座11拉过平衡点后，可以依靠弹簧12的合力将动触头4推到合闸位置，完成合闸过程，断路器在合闸状态时，弹簧12收到挤压，对弹簧内导向杆8产生反作用力，在合闸状态下对连杆底座11产生一个向上的合力，可以给动触头提供一个合闸保持力，并且该合闸保持力可以通过调节弹簧12的长度以及限位块15的安装位置进行调节。
方案一中，在触头开距较大的情况下，该方案避免了方案一种连杆长度的制约，可以实现触头较大长度的行程。且在分合闸过程中，受到较大的驱动力之后，方案二的拉杆将会对滚针轴承产生一个较大的压力（具体变现为分闸时对下轴承产生较大压力，合闸时对上轴承产生较大压力），一方面易造成滚针轴承的损坏，另一方面在拉杆的运动过程中产生一个与运动方面相反的阻力。
方案二中，在分闸状态时，弹簧12收到挤压对弹簧套筒19产生反作用力，在分闸状态下对连杆底座11产生一个向下的合力，可以给动触头4提供一个分闸保持力；在断路器合闸过程中，绝缘拉杆6将连杆底座11拉过平衡点后，可以依靠弹簧12的合力将动触头4推到合闸位置，完成合闸过程，断路器在合闸状态时，弹簧12受到挤压，对弹簧套筒19产生反作用力，在合闸状态下对连杆底座11产生一个向上的合力，可以给动触头4提供一个合闸保持力，并且该合闸保持力可以通过调节弹簧12以及连杆16的长度进行调节。
方案二中，可动部件较少，质量轻，且同样的角度，获得同样的分合闸保持力，而方案一则需要弹簧提供的力更小，能量损耗相对较少。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，包括斥力盘（1）、分闸驱动绝缘拉杆（2）、上静触头（3）、动触头（4）、下静触头（5）和双稳态弹簧保持机构，所述斥力盘（1）与所述分闸驱动绝缘拉杆（2）固定连接，所述上静触头（3）设有圆心孔，所述绝缘拉杆（2）置于所述上静触头（3）的圆心孔中，所述分闸驱动绝缘拉杆（2）与所述上静触头（3）移动副连接，所述动触头（4）固定在所述绝缘拉杆（2）的下端，所述下静触头（5）设有圆心孔，所述动触头（4）置于所述下静触头（5）的圆心孔中，所述动触头（4）与所述下静触头（5）移动副连接，所述双稳态弹簧保持机构包括绝缘拉杆（6）所述绝缘拉杆（6）固定在所述动触头（4）的下端。
2.根据权利要求1所述的一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，所述双稳态弹簧保持机构还包括弹簧座（7）、弹簧内导向杆（8）、分闸限位块（9），合闸驱动绝缘拉杆（10），连杆底座（11）和弹簧（12），所述连杆底座（11）固定在所述绝缘拉杆（6）的下方，所述连杆底座（11）的左右两端分别与所述弹簧内导向杆（8）的一端转动副连接，所述弹簧内导向杆（8）的另一端插在所述弹簧座（7）中，所述弹簧内导向杆（8）与所述弹簧座（7）移动副连接，所述弹簧内导向杆（8）上设有限位块（15），所述弹簧（12）固定在所述限位块（15）与所述弹簧座（7）之间，所述合闸驱动绝缘拉杆（10）固定在所述连杆底座（11）的下方，所述合闸驱动绝缘拉杆（10）与所述分闸限位块（9）移动副连接。
3.根据权利要求1所述的一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，所述双稳态弹簧保持机构还可以为：包括，连杆底座（11）、连杆（16）、滑道（17）、弹簧（12）、弹簧限位挡板（18）、弹簧套筒（19）、合闸驱动绝缘拉杆（10）和分闸限位块（9），所述连杆底座（11）固定在所述绝缘拉杆（6）的下方，所述连杆底座（11）的两端分别通过连杆（16）与所述弹簧套筒（19）转动副连接，所述套筒（19）位于所述滑道（17）中，所述套筒（19）的末端通过弹簧（12）与所述弹簧限位挡板（18）连接，所述合闸驱动绝缘拉杆（10）固定在所述连杆底座（11）的下方，所述合闸驱动绝缘拉杆（10）与所述分闸限位块（9）移动副连接。
4.根据权利要求1所述的一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，所述动触头（4）与所述下静触头（5）通过弹簧触指连接，所述弹簧触指包括动触头弹簧触指（13）和下静触头弹簧触指（14），所述动触头弹簧触指（13）固定在所述动触头（4）上，所述下静触头弹簧触指（14）固定在所述下静触头（5）圆心孔的内侧。
5.根据权利要求3所述的一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，所述滑道（17）为滚针轴承。
6.根据权利要求1所述的一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路包括斥力线圈L、续流二极管D、晶闸管VT和电容器C，所述斥力线圈L与所述续流二极管D并联后与所述晶闸管VT和电容器C串联。
7.根据权利要求1所述的一种电磁斥力机构开断器，其特征在于，所述斥力盘（1）置于斥力线圈L正下方1-2mm处。
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