CN105931924A - 小型直流断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型直流断路器，包括外壳、手柄、操作机构、热脱扣器单元、磁脱扣器单元、动触头、静触头、灭弧室、控制器、回路电流检测单元、漏电流检测单元、以及断路器状态监测单元，其中：回路电流检测单元实现该小型直流断路器的主回路电流的检测；漏电流检测单元实现该小型直流断路器的主回路漏电流的检测；断路器状态监测单元检测该小型直流断路器的故障报警状态、以及合闸或分闸状态；控制器将有关该小型直流断路器的回路电流、回路漏电流、故障报警状态、合闸或分闸状态的信息发送给外部的监测系统。根据本发明的小型直流断路器可以实现断路器的基本功能、以及对于其自身的回路电流和漏电流、合闸或分闸状态、及故障报警状态的监测。

Description

小型直流断路器

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种小型直流断路器。

背景技术

在直流电源系统中，小型直流断路器应用十分普遍。通常，小型直流断路器、直流漏电互感器、电流传感器、线路故障报警单元、断路器合闸/分闸状态监测单元相对独立，这体现在直流屏面板上“占面积”，体现在直流屏柜体内“占空间”。

现有的线路故障报警单元和/或断路器合闸/分闸状态监测单元必须拼装在小型直流断路器的侧面使用，整体产品的宽度会影响直流屏柜体结构的紧凑性，导致直流屏柜体的体积增大。

通常，对于小型直流断路器，用外接直流漏电互感器实现回路漏电流测量功能；用拼装附件单元实现断路器合闸/分闸状态监测功能；用外置电流传感器实现回路电流测量功能；并且需要通过外置线路与监控系统相连来实现相关数据的传输，安装要求高，且不方便。

专利文献CN 203942170 U中提出了一种组合型断路器，其中零序互感器被放置在该组合型断路器内部。虽然该组合型断路器解决了零序互感器占用空间的问题，但是不能够解决电流传感器和断路器合闸/分闸状态监测单元的放置空间，仍需要在该组合型断路器的外部拼装一个附件来实现回路电流测量和断路器分闸/合闸状态监测功能，因此会增大产品的整体体积。此外，由于该组合型断路器没有通讯功能，所以不能够实现有关该组合型断路器的回路漏电流、回路电流、断路器分闸/合闸状态等的数据的通讯上传，若想获得这些数据仍需要通过增加外置线路与监控系统相连的方式实现。可见，该组合型断路器没有完全有效解决产品的体积和信息数据通信的问题。

专利文献CN 201044352 Y中提出了一种智能微型断路器，其中设置有主线路板、负载电流互感器、零序电流互感器、瞬时分励脱扣断路器、防雷模块、电压互感器、故障指示及按键控制线路板及信号通信端口，实现了功能的多样性，但是它的厚度为4个微型断路器的厚度之和，体积较大，仍然需要占用较大的配电柜内部空间。

发明内容

本发明提供了一种新颖的小型直流断路器。

根据本发明实施例的小型直流断路器，包括外壳、手柄、操作机构、热脱扣器单元、磁脱扣器单元、动触头、静触头、灭弧室、控制器、回路电流检测单元、漏电流检测单元、以及断路器状态监测单元，其中：

外壳包括基座、中座、以及盖，中座位于基座和盖中间，基座、中座、以及盖三者拼装后形成三个腔体，手柄、操作机构、热脱扣器单元、磁脱扣器单元、动触头、静触头、以及灭弧室位于上述三个腔体中的第一和第二腔体内，控制器、回路电流检测单元、以及漏电流检测单元位于上述三个腔体中的第三腔体内；

小型直流断路器的主回路中的一根导线穿过回路电流检测单元中的电流传感器的孔心，电流传感器的二次回路感应信号和控制器相连，从而实现主回路电流的检测；

小型直流断路器的主回路中的二根导线同时穿过漏电流检测单元中的零序互感器的孔心，零序互感器的二次回路感应信号和控制器相连，从而实现主回路漏电流的检测；

断路器状态监测单元包括故障报警触头和辅助触头，故障报警触头和辅助触头位于第一或第二腔体内并与动触头连接在一起，当小型直流断路器中出现故障电流时，故障报警触头在动触头的作用下发生位置改变从而产生第一位置信号，控制器感测到第一位置信号，从而确定小型直流断路器的故障报警状态，当小型直流断路器合闸或分闸时，辅助触头与动触头一起运动产生第二或第三位置信号，控制器感测到第二或第三位置信号，从而确定小型直流断路器的合闸或分闸状态；

控制器将有关小型直流断路器的回路电流、回路漏电流、故障报警状态、合闸或分闸状态的信息发送给外部的监测系统。

在根据本发明实施例的小型直流断路器中，零序互感器和电流互感器沿外壳的长度方向前后依次放置。

在根据本发明实施例的小型直流断路器中，故障报警触头与动触头可转动地安装在一起。

在根据本发明实施例的小型直流断路器中，辅助触头与动触头固定地安装在一起。

在根据本发明实施例的小型直流断路器中，控制器包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器的位置中心位于竖直方向的同一条直线上，并且在水平方向分别正对故障报警触头和辅助触头。

在根据本发明实施例的小型直流断路器中，中座中间设置有透孔。

根据本发明实施例的小型直流断路器，还包括：负载带电指示单元，该负载带电指示单元通过与动触头电连接来生成负载带电指示信号。

在根据本发明实施例的小型直流断路器中，负载带电指示单元包括：指示灯；和与指示灯电连接的取电弹片，该取电弹片经由弹簧与动触头电连接。

根据本发明实施例的小型直流断路器，不仅可以实现断路器的基本功能，而且可以实现对于断路器的回路电流、回路漏电流、合闸或分闸状态、以及故障报警状态的监测。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是根据本发明实施例的小型直流断路器的正视图；

图2是根据本发明实施例的小型直流断路器的剖视图；

图3是图1和图2中所示的小型直流断路器中的故障报警触头和辅助触头的安装位置示例的示意图；

图4是图1中所示的控制器6的示例结构示意图；

图5是图2中所示的基座181的示例结构示意图；

图6是图2中所示的中座182的示例结构示意图；

图7是图1中所示的负载带电指示单元1与壳体18配合使用的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

本发明提出了一种新颖的小型直流断路器，其不仅可以实现断路器的基本功能，而且可以实现对于断路器的回路电流、回路漏电流、故障报警状态、合闸或分闸状态的监测功能。通过一次性安装该小型直流断路器即可实现多种功能，因此可以节省空间和成本。下面结合附图，详细描述根据本发明实施例的小型直流断路器。

图1是根据本发明实施例的小型直流断路器的正视图。如图1所示，根据本发明实施例的小型直流断路器100包括负载带电指示单元1、手柄22、瞬动脱扣器2、拨杆3、灭弧室4、脱扣杆5、控制器6、零序互感器7、电流传感器8、故障报警触头9(图1中未示出)、操作机构10、辅助触头11(图1中未示出)、动触头12、双金属片17、外壳18、引弧片20、以及静触头21。其中：脱扣杆5和双金属片17是热脱扣器单元的组成部分；瞬动脱扣器2、拨杆3、和脱扣杆5是磁脱扣器单元的组成部分；电流传感器8是回路电流检测单元的组成部分，与控制器6关联；零序互感器7是漏电流检测单元的组成部分，与控制器6关联；故障报警触头9和辅助触头11是断路器状态检测单元的组成部分，与控制器6关联。

如图1所示，操作机构10与动触头12关联，通过手柄22绕圆心的转动可以实现动触头12与静触头21的断开与闭合；当动触头12和静触头21闭合时(即，小型直流断路器100合闸时)，小型直流断路器100的主回路通电；当动触头12与静触头21断开时(即，小型直流断路器100分闸时)，小型直流断路器100的主回路断电。

如图1所示，动触头12和静触头21与灭弧室4和引弧片20关联；当动触头12和静触头21断开时，动触头12和静触头21之间会产生电弧；电弧会沿着引弧片20进入灭弧室4，灭弧室4可以快速熄灭电弧。

如图1所示，当线路中出现较小的过载电流时，热脱扣器单元中的双金属片17弯曲，带动脱扣杆5，使动触头12与静触头21断开；当线路中出现较大的过载电流时，磁脱扣器单元中的瞬动脱扣器2推动拨杆3，拨杆3带动脱扣杆5，使操作机构10触发，进而使动触头12与静触头21断开。

图2是根据本发明实施例的小型直流断路器的剖视图。如图2所示，壳体18包括基座181、中座182、和盖183，主要用来承载和保护上述所有单元(即，上述所有单元均位于壳体18内部)；中座182安装在基座181和盖183中间，它们三者拼装后在壳体内部形成三个腔体。

结合图1和图2可以看出，手柄22、操作机构2、动触头12、静触头21、灭弧室4、热脱扣器单元、以及磁脱扣器单元分布在第一腔体和第二腔体内，形成小型直流断路器100的两条主回路，即第一通电回路和第二通电回路；控制器6、回路电流检测单元、以及漏电流检测单元设置于第三腔体内。

在图1和图2所示的小型直流断路器中，第一通电回路和第二通电回路中的一根导线穿过回路电流检测单元中的电流传感器的孔心，电流传感器的二次回路感应信号和控制器相连，从而实现主回路电流的检测；第一通电回路和第二通电回路中的二根导线同时穿过漏电流检测单元中的零序互感器的孔心，零序互感器的二次回路感应信号和控制器相连，从而实现主回路漏电流的检测。

在图1和图2所示的小型直流断路器中，故障报警触头和辅助触头位于第一或第二腔体内并与动触头连接在一起；当小型直流断路器中出现故障电流时，故障报警触头在动触头的作用下发生位置改变从而产生第一位置信号，控制器感测到第一位置信号，从而确定小型直流断路器的故障报警状态；当小型直流断路器合闸或分闸时，辅助触头与动触头一起运动产生第二或第三位置信号，控制器感测到第二或第三位置信号，从而确定小型直流断路器的合闸或分闸状态。

在图1和图2所示的小型直流断路器中，控制器将有关小型直流断路器100的回路电流、回路漏电流、故障报警状态、合闸或分闸状态的信息发送给外部的监测系统。

图3是图1和图2中所示的小型直流断路器中的故障报警触头和辅助触头的安装位置示例的示意图。图4是图1中所示的控制器6的示例结构示意图。图5是图2中所示的基座181的示例结构示意图。

如图1、以及图3-5所示，断路器状态检测单元中的故障报警触头9和辅助触头11均与控制器6关联，故障报警触头9和辅助触头11均设置在动触头12上，并且故障报警触头9和辅助触头11中均置有磁体。

如图1、以及图3-5所示，控制器6固定在基座181的卡槽1811中；控制器6上设置有传感器61和传感器62；传感器61和传感器62的位置中心位于竖直方向的同一条直线上，传感器61和传感器62在水平方向分别正对故障报警触头9和辅助触头11；故障报警触头9可以与动触头12发生相对转动；当线路中出现故障电流时，动触头12会在磁脱扣器单元或热脱扣器单元的作用下触发动作，此时故障报警触头9会在锁扣10和动触头12的共同作用下与动触头12发生转动(即，故障报警触头9的位置发生变化)，传感器61对故障报警触头9此时产生的第一位置信号进行采集并传输给控制器6，从而实现对于小型直流断路器100的故障脱扣状态的检测；辅助触头11固定在动触头12上，与动触头12不会发生转动；当动触头12与静触头21闭合或断开时，动触头12带动辅助触头11一起运动，使辅助触头11相对传感器62的位置发生变化，辅助触头11在不同的位置对传感器62产生不同的信号(即，第二位置信号或第三位置信号)，传感器62进行采集判断后传输给控制器6，从而实现对于小型直流断路器100的合闸或分闸状态的检测。

如图1、以及图3-5所示，电流传感器8、零序互感器7与控制器6关联；电流传感器8位于小型直流断路器100内部，固定于基座181的卡槽1813中；小型直流断路器100的主回路中的一条导线穿过其中，从而使得电流传感器8可以实时检测断路器的回路电流。零序互感器7位于小型直流断路器100内部，固定于基座181的卡槽1812中，小型直流断路器100的主回路中的所有导线通过其中，从而使得零序互感器7可以实时检测小型直流断路器100的回路漏电流。电流传感器8将回路电流信号传输给控制器6，零序互感器7将回路漏电流信号传输给控制器6。

如图1、以及图3-5所示，控制器6接收传感器61传输的第一位置信号、传感器62传输的第二或第三位置信号、零序互感器7传输的回路漏电流信号、以及电流传感器8传输的回路电流信号，将接收到的信号进行分析处理，并通过通讯接口65向外界的监测系统传输；控制器6上还可设置数码管66、LED指示灯63、按钮64等；数码管66和LED指示灯可63可以分别或者联合示出小型直流断路器100的上述状态；用户可以通过按键64对小型直流断路器100进行手动设置；通讯接口65与控制器6连接在一起，共同位于小型直流断路器100内部，可以通过外连接线将数据上传到监测系统。

图6是图2中所示的中座182的示例结构示意图。如图6所示，中座182前半部分具有与基座181和盖183相类似的结构，兼具有二者的功能，后半部分为透孔。与基座181和盖183拼装后，三者的前半部分由于中座182的分割形成第一腔体和第二腔体，后半部分形成了第三腔体。

图7是图1中所示的负载带电指示单元1与壳体18配合使用的示意图。如图1和图7所示，负载带电指示单元为单独模块，其上设置有卡勾26、取电弹片24、以及螺钉孔27，小型直流断路器100的壳体拼装后，会形成卡勾槽26’、取电方孔24’、以及螺钉孔27’，负载带电指示单元1通过卡勾26与壳体上的卡勾槽26’配合后安装在一起。为了加固连接强度，可以再用一个螺钉通过负载带电指示单元1上的螺钉孔和小型直流断路器100的壳体上的螺钉孔27’，将负载带电指示单元1固定在壳体上。负载带电指示单元1的取电弹片24通过壳体的取电方孔27’后，与壳体内部的主拉簧25可靠接触在动触头12上取电。当回路中负载端带电时负载带电指示单元1会亮，否则负载带电指示单元1熄灭，从而实现负载带电指示的功能。

根据本发明实施例的小型直流断路器不仅可以实现断路器的基本功能，而且可以实现以下功能：断路器的过载保护、短路保护，对于断路器的回路电流、回路漏电流、故障脱扣状态、合闸或分闸状态的监测功能，负载带电指示功能，以及通信功能。通过一次性安装该小型直流断路器即可实现多种功能，因此可以节省空间和成本。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (8)

1.一种小型直流断路器，其特征在于，包括：外壳、手柄、操作机构、热脱扣器单元、磁脱扣器单元、动触头、静触头、灭弧室、控制器、回路电流检测单元、漏电流检测单元、以及断路器状态监测单元，其中

所述外壳包括基座、中座、以及盖，所述中座位于所述基座和所述盖中间，所述基座、所述中座、以及所述盖三者拼装后形成三个腔体，所述手柄、所述操作机构、所述热脱扣器单元、所述磁脱扣器单元、所述动触头、所述静触头、以及所述灭弧室位于所述三个腔体中的第一和第二腔体内，所述控制器、所述回路电流检测单元、以及所述漏电流检测单元位于所述三个腔体中的第三腔体内；

所述小型直流断路器的主回路中的一根导线穿过所述回路电流检测单元中的电流传感器的孔心，所述电流传感器的二次回路感应信号和所述控制器相连，从而实现主回路电流的检测；

所述小型直流断路器的主回路中的二根导线同时穿过所述漏电流检测单元中的零序互感器的孔心，所述零序互感器的二次回路感应信号和所述控制器相连，从而实现主回路漏电流的检测；

所述断路器状态监测单元包括故障报警触头和辅助触头，所述故障报警触头和所述辅助触头位于所述第一或第二腔体内并与所述动触头连接在一起，

当所述小型直流断路器中出现故障电流时，所述故障报警触头在所述动触头的作用下发生位置改变从而产生第一位置信号，所述控制器感测到所述第一位置信号，从而确定所述小型直流断路器的故障报警状态，

当所述小型直流断路器合闸或分闸时，所述辅助触头与所述动触头一起运动产生第二或第三位置信号，所述控制器感测到所述第二或第三位置信号，从而确定所述小型直流断路器的合闸或分闸状态；

所述控制器将有关所述小型直流断路器的回路电流、回路漏电流、故障报警状态、合闸或分闸状态的信息发送给外部的监测系统。

2.如权利要求1所述的小型直流断路器，其特征在于，所述零序互感器和所述电流互感器沿所述外壳的长度方向前后依次放置。

3.如权利要求1所述的小型直流断路器，其特征在于，所述故障报警触头与所述动触头可转动地安装在一起。

4.如权利要求1所述的小型直流断路器，其特征在于，所述辅助触头与所述动触头固定地安装在一起。

5.如权利要求1所述的小型直流断路器，其特征在于，所述控制器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器的位置中心位于竖直方向的同一条直线上，并且在水平方向分别正对所述故障报警触头和所述辅助触头。

6.如权利要求1所述的小型直流断路器，其特征在于，所述中座中间设置有透孔。

7.如权利要求1所述的小型直流断路器，还包括：

负载带电指示单元，该负载带电指示单元通过与所述动触头电连接来生成负载带电指示信号。

8.如权利要求7所述的小型直流断路器，其中，所述负载带电指示单元包括：

指示灯；和

与所述指示灯电连接的取电弹片，该取电弹片经由弹簧与所述动触头电连接。