CN105741654A - 空气断路器教学实验演示装置 - Google Patents

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CN105741654A CN201610289383.8A CN201610289383A CN105741654A CN 105741654 A CN105741654 A CN 105741654A CN 201610289383 A CN201610289383 A CN 201610289383A CN 105741654 A CN105741654 A CN 105741654A
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高玄怡
马玲
徐允谦
王勇
叶勤
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Abstract

本发明涉及一种空气断路器教学实验演示装置，属于实验教学领域。该装置可以在实验教学中作为演示实验使用，也可以作为一种辅助教具在课堂教学中使用。该装置包括：熔断器；控制开关；调压器；升流器；显示电流表，空气断路器；其中熔断器、控制开关、调压器、升流器、显示电流表和空气断路器为依次连接；本发明将高电压转换成低电压、增大驱动电流的技术思路，确保了设备在教学使用中的安全。其空气断路器装置主要结构的透明化设计，保证了教学演示中的直观性，可以在电工学教学实验中取得较好效果。且该装置形象直观，能够清晰演示空气断路器工作原理和过程，可靠安全，对改善教学效果能起到重要作用。

Description

空气断路器教学实验演示装置
技术领域
本发明涉及一种空气断路器教学实验演示装置，属于实验教学领域。
背景技术
目前，在国内外的电工技术实验教学中，尚缺少专门的短路保护实验教学装置。由于短路保护实验属于高压强电和破坏性的实验，具有一定风险性，往往这部分内容以课堂讲授为主。单纯的理论讲授中缺少身临其境的体验，学生学习缺少直观认识和学习积极性，影响学习效果。如果能够借助本实验装置在课堂演示，不仅丰富课堂教学手段，还能使学生深刻体会空气断路器的作用和动作原理。提升“学以致用”的教学理念，增强理论课程的实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种空气断路器教学实验演示装置，该装置可以在实验教学中作为演示实验使用，也可以作为一种辅助教具在课堂教学中使用。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种空气断路器教学实验演示装置，包括：熔断器；控制开关；调压器；升流器；显示电流表，空气断路器；
连接关系：连接熔断器、控制开关、调压器、升流器、显示电流表和空气断路器依次连接；
工作过程：控制开关控制电压的传输，打开控制开关，220V电源电压经调压器降压；降压后的电流经升流器升流，然后传输给空气断路器，进而控制空气断路器工作；升流器升流的电流值能够通过显示电流表显示；
所述升流器的升流最大值为60安；
空气断路器包括：主触头，锁键，自由脱扣搭钩，轴，杠杆，分闸弹簧，过流脱扣电磁铁，过流脱扣衔铁，失压脱扣电磁铁，失压脱扣器衔铁，反作用力弹簧，热脱扣器双金属片，加热元件，
连接关系：升流器输出端接入空气断路器的一对主触头，主触头出来后依次串联过流脱扣电磁铁上的线圈及加热元件。失压脱扣电磁铁上的线圈串接主触头；主触头由分闸弹簧连接杠杆及自由脱扣搭钩，正常工作时所有控制杠杆的元件都不动作，自由脱扣搭钩不脱钩，主触头吸合，电流顺利通过。电器负载正常工作。
工作过程：当电路正常运行时，过流脱扣电磁铁的电磁线圈虽然串接在电路中，但所产生的电磁吸力不能使过流脱扣衔铁动作；只有当电路发生短路或严重过载时，过流脱扣电磁铁上的线圈电流很大，产生足够的磁场吸力，足以使过流脱扣电磁铁与过流脱口衔铁吸合，撞击顶开杠杆，使自由脱扣搭钩绕转轴座向上转动与锁键脱扣，主触头被分闸弹簧迅速拉开将主电路分断，起到短路保护电路电器安全。
当电路长时间过载时，加热元件电流增大，使热脱扣双金属片慢慢向上弯曲；经过一定时间顶开杠杆，使自由脱扣搭钩绕转轴座向上转动与锁键脱扣，主触头被分闸弹簧迅速拉开将主电路分断，起到过载保护电路电器安全。
有益效果
1、本发明的一种空气断路器教学实验演示装置，为电工学实验课程提供了一种形象直观的教学工具。其将高电压转换成低电压、增大驱动电流的技术思路，确保了设备在教学使用中的安全。其空气断路器装置主要结构的透明化设计，保证了教学演示中的直观性，可以在电工学教学实验中取得较好效果。
2、本发明的一种空气断路器教学实验演示装置，采用塑壳透明结构，直观明了，可以看清器件内部的真实结构和动作过程。且把高压转成低电压，用升流器提升大电流确保安全行动前提下实现动作过程的设计思路和实现方法，确保了安全性。避免了对仪器的破坏。
附图说明
图1为空气断路器工作原理图；
图2为空气断路器实验装置布线图。
图中，1主触头，2锁键，3自由脱扣搭钩，4轴，5杠杆，6分闸弹簧，7过流脱扣电磁铁，8过流脱扣衔铁，9失压脱扣电磁铁，10失压脱扣器衔铁，11反作用力弹簧，12热脱扣器双金属片，13加热元件，14为熔断器，15为控制开关，16为调压器，17为升流器，18为显示电流表，19为空气断路器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种空气断路器教学实验演示装置，包括：熔断器14、控制开关15、调压器16、升流器17、显示电流表18、空气断路器19；
连接关系：熔断器14、控制开关15、调压器16、升流器17、显示电流表18和空气断路器19依次连接；
空气断路器19包括：，1主触头，2锁键，3自由脱扣搭钩，4轴，5杠杆，6分闸弹簧，7过流脱扣电磁铁，8过流脱扣衔铁，9失压脱扣电磁铁，10失压脱扣器衔铁，11反作用力弹簧，12热脱扣器双金属片，13加热元件。
连接关系：升流器17输出端接入空气断路器19的一对主触头1，这对主触头1输出依次串联过流脱扣电磁铁7上的线圈及加热元件13。主触头1由分闸弹簧6连接杠杆5及自由脱扣搭钩3，正常工作时所有控制杠杆5的元件都不动作，自由脱扣搭钩3不脱钩，主触头1吸合，电流顺利通过。电器负载正常工作。
工作过程：本空气断路器实验演示装置特点：外壳为透明塑料制成，内部元件真实结构清晰可见。设计思路：为了安全起见，把高压强电转换成低压弱电，在输入供电电压220V情况下，把电压降至6V；然后由升流器17增大驱动电流，增加工作有效性。应用升流器17进行电流转换，驱动电流达到60A，大于空气断路器19额定电流40A，能达到动作要求；还可以在0～60A范围内调节电流，通过调节不同电流值实现控制空气断路器19不同时间动作。不同的电流值驱动空气断路器19的脱扣动作时间不同，可以分别操作当20A，40A或60A时，让学生观察空气断路器19的内部器件变化，观察空气断路器的动作时间。深刻理解过载保护和短路保护的作用不同点。
当电路正常运行时，过流脱扣电磁铁7的电磁线圈虽然串接在电路中，但所产生的电磁吸力不能使过流脱口衔铁8动作；只有当电路达到动作电流40A时，模拟电路发生短路或严重过载，为了安全起见，由调压器16把高压强电转换成低压弱电，在输入供电电压220V情况下，把电压降至6V；然后由升流器17增大驱动电流。同时由显示电流表18观察显示的电流值，调节驱动电流达到50A，大于空气断路器额定电流40A时，过流脱扣电磁铁7上的线圈电流很大，产生足够的磁场吸力，足以使过流脱扣电磁铁7与过流脱口衔铁8吸合，撞击顶开杠杆5，使自由脱扣搭钩3绕转轴4座向上转动与锁键2脱扣，主触头1被分闸弹簧6迅速(可以观察时间约5s左右)拉开将主电路分断，演示了起到短路保护的作用。
当电路长时间过载时，调节升流器17的驱动电流模拟过载(电流没有达到短路电流40A)，同时由显示电流表18观察显示的电流值。加热元件13电流增大，使热脱扣双金属片12向上弯曲；经过一定时间(可以观察时间约40s左右)带动杠杆5动作与自由脱扣3搭钩脱扣，主触头1被分闸弹簧6拉开将主电路分断，演示起到过载保护作用。
选择的DZ15LE40/490系列漏电断路器(以下简称断路器)，它是一种中性对地的漏电保护装置，适用于交流50Hz，额定电压380V，额定电流40A的电路中，作漏电保护之用，也可用来子防止因设备绝缘损坏，产生接地故障电流而引起的火灾危险。并可用来保护线路和电动机的过载及短路，亦可作为线路的不频繁转换及电动机不频繁起动之用。漏电断路器的额定漏电动作值根据实际使用要求可拨动调整。
本装置还可以实现过载保护功能，当额定电流在20A～40A时,断路器内部的热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。能观察到在时间上变化缓慢.
空气断路开关是一种集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机的电路装置。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。当过载时使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。电磁脱扣是当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。复式脱扣指开关的脱扣机构是一套连杆装置。当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。
上述断路器的短路、严重过载保护功能在本装置采用的DZ15LE系列漏电断路器模块中有集中体现。

Claims (5)

1.一种空气断路器教学实验演示装置，其特征在于：包括：熔断器(14)；控制开关(15)；调压器(16)；升流器(17)；显示电流表(18)，空气断路器(19)；其中熔断器(14)、控制开关(15)、调压器(16)、升流器(17)、显示电流表(18)和空气断路器(19)依次连接。
2.如权利要求1所述的一种空气断路器教学实验演示装置，其特征在于：演示过程为：控制开关(15)控制电压的传输，打开控制开关(15)，220V电源电压经调压器(16)降压；降压后的电流经升流器(17)升流，然后传输给空气断路器(19)，进而控制空气断路器(19)工作；升流器(17)升流的电流值能够通过显示电流表(18)显示。
3.如权利要求1或2所述的一种空气断路器教学实验演示装置，其特征在于：所述升流器(17)的升流最大值为60安。
4.如权利要求1或2所述的一种空气断路器教学实验演示装置，其特征在于：所述空气断路器(19)包括：主触头(1)，锁键(2)，自由脱扣搭钩(3)，轴(4)，杠杆(5)，分闸弹簧(6)，过流脱扣电磁铁(7)，过流脱扣衔铁(8)，失压脱扣电磁铁(9)，失压脱扣器衔铁(10)，反作用力弹簧(11)，热脱扣器双金属片(12)，加热元件(13)。升流器(17)输出端接入空气断路器的一对主触头(1)，主触头(1)出来后依次串联过流脱扣电磁铁(7)上的线圈及加热元件(13)。失压脱扣电磁铁(9)上的线圈串接主触头(1)；主触头(1)由分闸弹簧(6)连接杠杆(5)及自由脱扣搭钩(3)，正常工作时所有控制杠杆(5)的元件都不动作，自由脱扣搭钩(3)不脱钩，主触头(1)吸合，电流顺利通过。电器负载正常工作。
5.如权利要求4所述的一种空气断路器教学实验演示装置，其特征在于：所述空气断路器(19)的工作过程为：当电路正常运行时，过流脱扣电磁铁(7)的电磁线圈虽然串接在电路中，但所产生的电磁吸力不能使过流脱扣衔铁(8)动作；只有当电路发生短路或严重过载时，过流脱扣电磁铁(7)上的线圈电流很大，产生足够的磁场吸力，使过流脱扣电磁铁(7)与过流脱口衔铁(8)吸合，撞击顶开杠杆(5)，使自由脱扣搭钩(3)绕转轴(4)座向上转动与锁键(2)脱扣，主触头(1)被分闸弹簧(6)迅速拉开将主电路分断，起到短路保护电路电器安全。
当电路长时间过载时，加热元件(13)电流增大，使热脱扣双金属片(12)慢慢向上弯曲；经过一定时间顶开杠杆(5)，使自由脱扣搭钩(3)绕转轴(4)座向上转动与锁键(2)脱扣，主触头(1)被分闸弹簧(6)迅速拉开将主电路分断，起到过载保护电路电器安全。
CN201610289383.8A 2015-11-20 2016-05-04 空气断路器教学实验演示装置 Pending CN105741654A (zh)

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