CN104795260B - 一种电能表外置断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电能表外置断路器，其特征在于：包括与若干极小型断路器的手柄联动的电动合闸机构及与电动合闸机构联动的跳闸机构，所述的电动合闸机构包括平面竖齿从动轮、伞形主动轮及电机，该平面竖齿从动轮通过传动轴与若干极小型断路器的手柄联动，该伞形主动轮包括伞形主动轮本体及设于伞形主动轮本体一侧面的传动柱，该传动柱的侧面设置有传动齿，该传动齿与平面竖齿从动轮啮合，且传动齿的行程与若干极小型断路器的手柄的行程相等，电机通过传动伞齿轮与伞形主动轮本体联动；本发明在于：该电能表外置断路器使小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求。

Description

一种电能表外置断路器
技术领域
本发明涉及低压电器自动控制领域，尤其是一种电能表外置断路器。
背景技术
为了实现国家供电网络的智能控制，2015年2月，国家电网公司公布了一种电能表外置断路器的技术规范，要求该电能表外置断路器与小型断路器配合使用时，能使小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求；还要求在小型断路器合闸的情况下，电能表外置断路器必须处于动力脱离状态，目前，国内外尚无完全符合该规范的产品及其控制方案。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电能表外置断路器处于分闸的情况下小型断路器在欠费时不能合闸且电能表外置断路器在合闸后实现动力脱离的电能表外置断路器。
本发明的技术方案是这样实现的：一种电能表外置断路器，其特征在于：包括与若干极小型断路器的手柄联动的电动合闸机构及与电动合闸机构联动的跳闸机构，所述的电动合闸机构包括平面竖齿从动轮、伞形主动轮及电机，该平面竖齿从动轮通过传动轴与若干极小型断路器的手柄联动，该伞形主动轮包括伞形主动轮本体及设于伞形主动轮本体一侧面的传动柱，该传动柱的侧面设置有传动齿，该传动齿与平面竖齿从动轮啮合，且传动齿的行程与若干极小型断路器的手柄的行程相等，电机通过传动伞齿轮与伞形主动轮本体联动。
优选为，所述的跳闸机构包括设置于伞形主动轮本体另一侧面的活动槽及 设于该活动槽内的拨动弹簧，该拨动弹簧的尾部与活动槽固定连接，拨动弹簧的中部与活动槽之间构成活动余量，且拨动弹簧的头部与小型断路器的脱扣针活动连接，且小型断路器的脱扣针位于拨动弹簧的头部的运动路径上。
优选为，还包括有控制机构，该控制机构包括永磁体及导电弹片，该导电弹片包括一端向上翘起的接触片，该永磁体嵌设于伞形主动轮本体另一侧面上。
优选为，所述的伞形主动轮本体另一侧面设置有弧形挡块及分布于弧形挡块周围的定位块，拨动弹簧的头部沿着弧形挡块的内表面分布，且拨动弹簧的头部卡设于弧形挡块上，拨动弹簧的中部呈弧形状，拨动弹簧的中部与弧形挡块的外表面存在间隙，拨动弹簧的尾部超出伞形主动轮本体的边缘设置。
优选为，所述的伞形主动轮本体另一侧面上设置有挡柱，该挡柱位于拨动弹簧的尾部的回弹路径上。
优选为，所述的传动轴的截面为等腰三角形。
优选为，还包括有控制电路，该控制电路包括电机控制电路、反馈信号电路及控制信号电路；
该电机控制电路包括二极管D9、二极管D10、三极管G2及三极管G3，电机的输入端与电源正极相连，电机的输出端与二极管D9的输入端连接，该二极管D9的输出端与三极管G2的输入端连接，该三极管G2的输出端与电源负极相连，电机的输出端还与二极管D10的输入端连接，该二极管D10的输出端与三极管G3的输入端连接，该三极管G3的输出端与电源负极相连；
反馈信号电路包括能感应电能表外置断路器的输出端是否有电的反馈信号输入端、全桥D5-8、光电耦合器OC3及单向可控硅SCR，该反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端连接，全桥D5-8的输出端、光电耦合器OC3及电源负极依次串联，全桥D5-8的输出端还与单向可控硅SCR的控制端串联；
控制信号电路包括信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及光电耦合器OC2，信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及电源负极依次串联，信号输入端还与光电耦合器OC2及电源负极依次串联。
优选为，所述的反馈信号电路还包括有电阻R7，该电阻R7串联于反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端之间。
优选为，控制信号电路还包括电容C、电阻R1及电阻R2，电容C的两端分别与全桥D1-4及电源负极连接，电阻R2串联于全桥D1-4及光电耦合器OC1之间，电阻R2的两端并联于电容C的两端。
一种适用于权利要求7所述的电能表外置断路器的控制方法，其特征在于：
通过信号输入端判断高电平或低电平；
a、合闸过程：如若信号输入端输出高电平，接着光电耦合器OC1导通，三极管G1截止，单向可控硅SCR截止，三极管G2导通，电机转动，驱动电能表外置断路器合闸；此时反馈信号输入端便可感知电能表外置断路器的输出端带电，接着可控硅SCR导通并保持嵌位，三极管G2截止，电机停止；
b、分闸并保持过程：如若信号输入端输出低电平，接着光电耦合器OC2截止，三极管G1导通嵌位，三极管G2截止；光电耦合器OC3导通嵌位，三极管G4截止，三极管G3导通，电机M继续转动，驱动电能表外置断路器分闸，分闸到位时；此时反馈信号输入端便可感知电能表外置断路器的输出端无电，三极管G4导通嵌位，三极管G3截止，电机停止。
通过采用上述技术方案，其中电机驱动伞形主动轮转动带动传动柱上的传动齿驱动平面竖齿从动轮转动，直至传动齿与平面竖齿从动轮分离，此时小型断路器实现合闸，此时实现了电能表外置断路器在合闸后，电机与伞形主动轮实现动力脱离，结构简单，降低了生产成本；如若让小型断路器分闸，只需驱 动电机继续转动，此时拨动弹簧便会拨动小型断路器上的脱扣针，直至拨动弹簧的尾部利用自身的弹性抵住脱扣针，此时人工手动将小型断路器合闸时，小型断路器的触头始终处于分闸状态，即能满足小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求。
附图说明
图1是本发明具体实施方式结构爆炸示意图；
图2为本发明具体实施方式中电动合闸机构结构示意图；
图3为本发明具体实施方式中伞形主动轮结构示意图；
图4为本发明具体实施方式中跳闸机构结构示意图；
图5为本发明具体实施方式中导电弹片结构示意图；
图6为本发明具体实施方式中控制电路的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1—图6所示，本发明公开了一种电能表外置断路器，在本发明具体实施例中，包括与若干极小型断路器的手柄6联动的电动合闸机构及与电动合闸机构联动的跳闸机构，所述的电动合闸机构包括平面竖齿从动轮1、伞形主动轮2及电机3，该平面竖齿从动轮1通过传动轴9与若干极小型断路器的手柄6联动，其中传动轴9的截面为等腰三角形，该伞形主动轮2包括伞形主动轮本体21及设于伞形主动轮本体21一侧面的传动柱24，该传动柱24的侧面设置有传动齿241，该传动齿241与平面竖齿从动轮1啮合，且传动齿241的行程与若干极小型断路器的手柄6的行程相等，电机3通过传动伞齿轮7与伞形主动轮本体21联动。
在本发明具体实施例中，所述的跳闸机构包括设置于伞形主动轮本体21另一侧面的活动槽及设于该活动槽内的拨动弹簧11，该拨动弹簧11的尾部与活动槽固定连接，拨动弹簧11的中部与活动槽之间构成活动余量，且拨动弹簧11的头部与小型断路器的脱扣针7活动连接，且小型断路器的脱扣针7位于拨动弹簧 11的头部的运动路径上，即拨动弹簧11的尾部在转动过程中可驱动脱扣针运动。
在本发明具体实施例中，还包括有控制机构，该控制机构包括永磁体12及导电弹片13，该导电弹片13包括一端向上翘起的接触片131，该永磁体12嵌设于伞形主动轮本体21另一侧面上。
在本发明具体实施例中，所述的伞形主动轮本体21另一侧面设置有弧形挡块22及分布于弧形挡块22周围的定位块23，拨动弹簧11的头部沿着弧形挡块22的内表面分布，且拨动弹簧11的头部卡设于弧形挡块22上，拨动弹簧11的中部呈弧形状，拨动弹簧11的中部与弧形挡块22的外表面存在间隙10，拨动弹簧11的尾部超出伞形主动轮本体21的边缘设置。
在本发明具体实施例中，所述的伞形主动轮本体21另一侧面上设置有挡柱8，该挡柱8位于拨动弹簧11的尾部的回弹路径上。
优选为，还包括有控制电路，该控制电路包括电机控制电路、反馈信号电路及控制信号电路；
该电机控制电路包括二极管D9、二极管D10、三极管G2及三极管G3，电机的输入端与电源正极相连，电机的输出端与二极管D9的输入端连接，该二极管D9的输出端与三极管G2的输入端连接，该三极管G2的输出端与电源负极相连，电机的输出端还与二极管D10的输入端连接，该二极管D10的输出端与三极管G3的输入端连接，该三极管G3的输出端与电源负极相连；
反馈信号电路包括能感应电能表外置断路器的输出端是否有电的反馈信号输入端、全桥D5-8、光电耦合器OC3及单向可控硅SCR，该反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端连接，全桥D5-8的输出端、光电耦合器OC3及电源负极依次串联，全桥D5-8的输出端还与单向可控硅SCR的控制端串联；
控制信号电路包括信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及光电耦合器OC2，信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及电源负极依次串联，信号输入端还与光电耦合器OC2及电源负极依次串联；
其中光电耦合器OC1与三极管G2之间连接有三极管G1，三极管的另一端与电源负极连接，电阻R3的一端与电源正极相连，电阻R3的另一端连接于光电耦合器OC1与三极管G1之间，该电阻R3提供三极管G1偏流；单向可控硅SCR与信号输入端之间连接有电阻R4，该电阻R4提供单向可控硅SCR维持电流；电阻R5的两端分别与电源正极及三极管G3连接，电阻R5提供三极管G3偏流；电阻R6 的两端分别与电源正极及三极管G4连接，电阻R6提供三极管G4偏流。
优选为，所述的反馈信号电路还包括有电阻R7，该电阻R7串联于反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端之间。
优选为，控制信号电路还包括电容C、电阻R1及电阻R2，电容C的两端分别与全桥D1-4及电源负极连接，电阻R2串联于全桥D1-4及光电耦合器OC1之间，电阻R2的两端并联于电容C的两端，其中电容C、电阻R1及电阻R2的连接方式，对信号的传输起到滤波延时的作用。
一种适用于权利要求7所述的电能表外置断路器的控制方法，在本发明具体实施例中：
通过信号输入端判断高电平或低电平；
a、合闸过程：如若信号输入端输出高电平，接着光电耦合器OC1导通，三极管G1截止，单向可控硅SCR截止，三极管G2导通，电机转动，驱动电能表外置断路器合闸；此时反馈信号输入端便可感知电能表外置断路器的输出端带电，接着可控硅SCR导通并保持嵌位，三极管G2截止，电机停止；
b、分闸并保持过程：如若信号输入端输出低电平，接着光电耦合器OC2截止，三极管G1导通嵌位，三极管G2截止；光电耦合器OC3导通嵌位，三极管G4截止，三极管G3导通，电机M继续转动，驱动电能表外置断路器分闸，分闸到位时；此时反馈信号输入端便可感知电能表外置断路器的输出端无电，三极管G4导通嵌位，三极管G3截止，电机停止。
通过采用上述技术方案，其中电机驱动伞形主动轮转动带动传动柱上的传动齿驱动平面竖齿从动轮转动，直至传动齿与平面竖齿从动轮分离，此时小型断路器实现合闸，此时实现了电能表外置断路器在合闸后，电机与伞形主动轮实现动力脱离，结构简单，降低了生产成本；如若让小型断路器分闸，只需驱动电机继续转动，此时拨动弹簧便会拨动小型断路器上的脱扣针，直至拨动弹簧的尾部利用自身的弹性抵住脱扣针，此时人工手动将小型断路器合闸时，小型断路器的触头始终处于分闸状态，即能满足小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求。
该电能表外置断路器通过该断路器输出端的反馈电平控制电机的旋转过程来实现断路器工作状态：
1、如果断路器需要合闸，电机旋转，至触头合闸到位，反馈信号为高电平， 此时反馈信号至控制电路板，控制电机停止转动，完成合闸过程。此时动力脱离；
2、如果需要分闸，电机继续转动，一直到拨动弹簧抵触脱扣针，断路器跳闸，输出端为低电平，此时反馈信号至控制路板，控制电机停止转动。完成跳闸过程。如果需要合闸，电机继续旋转，拨动弹簧扫过脱扣针，动力齿合，重复上述过程循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电能表外置断路器，其特征在于：包括与若干极小型断路器的手柄联动的电动合闸机构及与电动合闸机构联动的跳闸机构，所述的电动合闸机构包括平面竖齿从动轮、伞形主动轮及电机，该平面竖齿从动轮通过传动轴与若干极小型断路器的手柄联动，该伞形主动轮包括伞形主动轮本体及设于伞形主动轮本体一侧面的传动柱，该传动柱的侧面设置有传动齿，该传动齿与平面竖齿从动轮啮合，且传动齿的行程与若干极小型断路器的手柄的行程相等，电机通过传动伞齿轮与伞形主动轮本体联动；所述的跳闸机构包括设置于伞形主动轮本体另一侧面的活动槽及设于该活动槽内的拨动弹簧，该拨动弹簧的尾部与活动槽固定连接，拨动弹簧的中部与活动槽之间构成活动余量，且拨动弹簧的头部与小型断路器的脱扣针活动连接，且小型断路器的脱扣针位于拨动弹簧的头部的运动路径上；所述的伞形主动轮本体另一侧面设置有弧形挡块及分布于弧形挡块周围的定位块，拨动弹簧的头部沿着弧形挡块的内表面分布，且拨动弹簧的头部卡设于弧形挡块上，拨动弹簧的中部呈弧形状，拨动弹簧的中部与弧形挡块的外表面存在间隙，拨动弹簧的尾部超出伞形主动轮本体的边缘设置。
2.根据权利要求1所述的电能表外置断路器，其特征在于：还包括有控制机构，该控制机构包括永磁体及导电弹片，该导电弹片包括一端向上翘起的接触片，该永磁体嵌设于伞形主动轮本体另一侧面上。
3.根据权利要求1或2所述的电能表外置断路器，其特征在于：所述的伞形主动轮本体另一侧面上设置有挡柱，该挡柱位于拨动弹簧的尾部的回弹路径上。
4.根据权利要求1所述的电能表外置断路器，其特征在于：所述的传动轴的截面为等腰三角形。
5.根据权利要求1所述的电能表外置断路器，其特征在于：还包括有控制电路，该控制电路包括电机控制电路、反馈信号电路及控制信号电路；
该电机控制电路包括二极管D9、二极管D10、三极管G2及三极管G3，电机的输入端与电源正极相连，电机的输出端与二极管D9的输入端连接，该二极管D9的输出端与三极管G2的输入端连接，该三极管G2的输出端与电源负极相连，电机的输出端还与二极管D10的输入端连接，该二极管D10的输出端与三极管G3的输入端连接，该三极管G3的输出端与电源负极相连；
反馈信号电路包括能感应电能表外置断路器的输出端是否有电的反馈信号输入端、全桥D5-8、光电耦合器OC3及单向可控硅SCR，该反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端连接，全桥D5-8的输出端、光电耦合器OC3及电源负极依次串联，全桥D5-8的输出端还与单向可控硅SCR的控制端串联；
控制信号电路包括信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及光电耦合器OC2，信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及电源负极依次串联，信号输入端还与光电耦合器OC2及电源负极依次串联。
6.根据权利要求5所述的电能表外置断路器，其特征在于：所述的反馈信号电路还包括有电阻R7，该电阻R7串联于反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端之间。
7.根据权利要求6所述的电能表外置断路器，其特征在于：控制信号电路还包括电容C、电阻R1及电阻R2，电容C的两端分别与全桥D1-4及电源负极连接，电阻R2串联于全桥D1-4及光电耦合器OC1之间，电阻R2的两端并联于电容C的两端。
8.一种适用于权利要求5所述的电能表外置断路器的控制方法，其特征在于：
通过信号输入端判断高电平或低电平；
a、合闸过程：如若信号输入端输出高电平，接着光电耦合器OC1导通，三极管G1截止，单向可控硅SCR截止，三极管G2导通，电机转动，驱动电能表外置断路器合闸；此时反馈信号输入端便可感知电能表外置断路器的输出端带电，接着可控硅SCR导通并保持嵌位，三极管G2截止，电机停止；
b、分闸并保持过程：如若信号输入端输出低电平，接着光电耦合器OC2截止，三极管G1导通嵌位，三极管G2截止；光电耦合器OC3导通嵌位，三极管G4截止，三极管G3导通，电机M继续转动，驱动电能表外置断路器分闸，分闸到位时；此时反馈信号输入端便可感知电能表外置断路器的输出端无电，三极管G4导通嵌位，三极管G3截止，电机停止。
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