CN106098487A - 电能表外置断路器脱扣控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电能表外置断路器脱扣控制装置，包括电动操作单元及一个以上的断路器单元，每一断路器单元的回路上设有接线板，接线板为检测电流的分流元件，接线板的分流部与采样电流导线连接并采样回路中电流信号，电流信号传输到电动操作单元的主线路板，主线路板将检测到的电流信号进行分析比对，判断正常负载电流或过载电流，当电流为过载时，主线路板上CPU发出脱扣指令，驱动电动操作机构触发断路器跳闸，实现断路器的过载保护。本发明替换了传统断路器中双金属片及关联元件，采用线路板进行过电流判定，保护精度更高，断路器可以不进行调试，方便生产。

Description

电能表外置断路器脱扣控制装置

技术领域

本发明公开一种电能表外置断路器脱扣控制装置，按国际专利分类表(IPC)划分属于断路器制造技术领域。

背景技术

电能表外置断路器是配合智能电能表实现智能费控功能的关键器件，电能表外置断路器需要符合国家电网技术规范 （Q/GDW11421-2015）和南方电网技术规范要求。现有电能表外置断路器采用热脱扣器原理进行过载保护，热元件采用双金属片，并配合连接双金属片的软连接及调试螺钉、螺母等，用来进行长延时保护，但双金属片安装、调试繁锁，如安装时与关联元件焊接时金属片易产生不可回复性弯曲，焊接过程中定位不可靠使金属片在产品内定位不准确，易于其他元件产生干涉，而双金属片安装后要进行工作端零位调整，此时需要专用工具配合，因此，现有断路器装配双金属片，效率低，同时断路器热元件过载保护受环境温度影响较大，难以保证在国家电网中要求的全国范围内使用的环境温度要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电能表外置断路器脱扣控制装置，采用线路板进行过电流判定，并由电动操作机构执行脱扣，从而触发断路器跳闸，实现断路器的过载保护

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电能表外置断路器脱扣控制装置，包括电动操作单元及一个以上的断路器单元，每一断路器单元的回路上设有接线板，接线板为检测电流的分流元件，接线板的分流部与采样电流导线连接并采样回路中电流信号，电流信号传输到电动操作单元的主线路板，主线路板将检测到的电流信号进行分析比对，判断正常负载电流或过载电流，当电流为过载时，主线路板上CPU发出脱扣指令，驱动电动操作机构触发断路器跳闸，实现断路器的过载保护。

进一步，所述每一断路器单元内设有线路板，线路板通过采样电流导线与接线板的分流部电连接，断路器单元之间以及断路器单元与电动操作单元通过插针传输实现各线路板与主线路板之间电流信号传输。

进一步，所述每一断路器单元内采样到的电流信号通过导线直接传输到电动操作单元的主线路板。

进一步，所述接线板是由两侧接线部及中间分流部一体成型，接线部及中间分流部电阻率不同，分流部引出两个端子用于采样回路电流。

进一步，所述电动操作单元与各断路器单元通过脱扣推杆实现脱扣传动，电动操作单元内设有电动操作机构，电动操作机构包括电机、齿轮组和拨动齿轮，电机通过齿轮组与拨动齿轮啮合传动，所述拨动齿轮的正面设有第一凸部和第二凸部，拨动齿轮的背面设有第三凸部及斜面凸部，其中斜面凸部推动脱扣推杆使断路器跳闸。

进一步，所述脱扣推杆包括枢接部、止挡部及连杆部，枢接部有套孔套接在电动操作单元外壳的轴上，止挡部与拨动齿轮的斜面凸部作用，连杆部穿过主线路板及电动操作单元外壳并插接到断路器单元内脱扣机构以实现分闸动作。

进一步，所述拨动齿轮的斜面凸部与第三凸部连接形成凸台。

进一步，所述拨动齿轮背面的凸台上设有磁钢安装孔用于容置磁钢，该磁钢与主线路板上的一个以上霍尔元件配合定位。

进一步，所述电动操作单元与断路器单元通过转轴联动而合闸，转轴上设有上拨杆，拨动齿轮的第一凸部和第二凸部依次与上拨杆作用使转轴加速突变带动断路器快速合闸，转轴上设有与第三凸部相配合的下拨杆，拨动齿轮的第三凸部推动下拨杆及转轴继续转动，此时，转轴速度减速突变而完成断路器合闸。

进一步，所述转轴上的上拨杆和下拨杆具有一定角度，上拨杆与拨动齿轮正面的两凸部作用后，下拨杆承接与拨动齿轮背面的凸部作用实现柔性控制快速合闸。

进一步，所述拨动齿轮上的第一凸部和第二凸部连接形成连接体或第一凸部和第二凸部不连接形成分开的作用点。

本发明与传统热磁断路器相比，此断路器减少了热脱扣器，包含热元件双金属片和连接热元件的软连接及调节热元件脱扣位置的零件，如调试螺钉、螺母，其优点如下：

1、本发明断路器发热减少，同样尺寸断路器可以提高电流等级使用；

2、本发明采用线路板进行过电流判定，保护精度更高，断路器可以不进行调试，方便生产；

3、本发明断路器过载保护不受环境温度影响，可以在宽泛的环境温度下使用；

4、本发明电流信号直接采样到主线路板，可以通过主线路板扩展出更多的功能，如断路器具有电流、电能计量，远程监控等功能。

附图说明

图1是本发明实施例示意图。

图2是本发明断路器单元局部剖视图。

图3是本发明具有检测功能的接线板示意图。

图4是本发明电动操作单元示意图。

图5是本发明电动操作机构示意图。

具体实施方式

面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例：请参阅图1至图5，一种电能表外置断路器脱扣控制装置，包括电动操作单元1及一个以上的断路器单元2，每一断路器单元2的回路上设有接线板3，接线板3为检测电流的分流元件，接线板3的分流部31与采样电流导线4连接并采样回路中电流信号，电流信号传输到电动操作单元1的主线路板5，主线路板5将检测到的电流信号进行分析比对，判断正常负载电流或过载电流，当电流为过载时，主线路板5上CPU发出脱扣指令，驱动电动操作机构6触发断路器跳闸，实现断路器的过载保护。如图2所示，本发明中每一断路器单元2内设有线路板21，线路板21通过采样电流导线4与接线板3的分流部电连接，断路器单元2之间以及断路器单元与电动操作单元1通过插针传输实现各线路板21与主线路板5之间电流信号传输。作为另一实例，本发明的每一断路器单元2内采样到的电流信号通过导线直接传输到电动操作单元1的主线路板5，分析比对电流信号。如图3所示，本发明采用的接线板3是由两侧接线部32及中间分流部31一体成型，接线部32及中间分流部31电阻率不同，接线部32可以为紫铜或黄铜，分流部31与接线部32材料不一致，可以为康铜等，分流部31引出两个端子310用于采样回路电流。如图4、图5所示，本发明中电动操作单元1与各断路器单元2通过脱扣推杆7实现脱扣传动，电动操作单元1内设有电动操作机构6，电动操作机构6包括电机61、齿轮组62和拨动齿轮63，电机61通过齿轮组62与拨动齿轮63啮合传动，齿轮组62由一级齿轮621和二级齿轮622组成，所述拨动齿轮63的正面设有第一凸部631和第二凸部632，拨动齿轮63的背面设有第三凸部633及斜面凸部634，其中斜面凸部634推动脱扣推杆7使断路器跳闸。脱扣推杆7包括枢接部71、止挡部72及连杆部73，枢接部71有套孔套接在电动操作单元外壳100的轴上，止挡部72与拨动齿轮的斜面凸部634作用，连杆部73穿过主线路板5及电动操作单元外壳100并插接到断路器单元2内脱扣机构以实现分闸动作，上述脱扣机构与断路器操作机构即合分闸机构联动。拨动齿轮63的斜面凸部634与第三凸部633可以连接形成凸台。拨动齿轮63背面的凸台上设有磁钢安装孔601用于容置磁钢，该磁钢与主线路板5上的一个以上霍尔元件配合定位。拨动齿轮63的斜面凸部与第三凸部也可以分开布置能达到设计要求即可。电动操作单元1与断路器单元2通过转轴8联动而合闸，转轴8上设有上拨杆81，拨动齿轮63的第一凸部和第二凸部依次与上拨杆作用使转轴加速突变带动断路器快速合闸，转轴8上设有与第三凸部相配合的下拨杆82，拨动齿轮63的第三凸部推动下拨杆及转轴继续转动，此时，转轴速度减速突变而完成断路器合闸。转轴8上的上拨杆81和下拨杆82具有一定角度，上拨杆与拨动齿轮正面的两凸部作用后，下拨杆承接与拨动齿轮背面的凸部作用实现柔性控制快速合闸。拨动齿轮63上的第一凸部和第二凸部连接形成连接体或第一凸部和第二凸部不连接形成分开的作用点。

本发明电动操作机构拨动齿轮结构设计，在电能表智能费控中用于驱动断路器实现自动合分闸，合分闸过程是电能表断路器控制的连续循环状态，第一凸部、第二凸部、第三凸部作用于加减速合闸，斜面凸部用于脱扣分闸，而背面第三凸部与斜面凸部更是可以连续形成凸台从而具有上述两种属性，拨动齿轮的各凸部设计是一个有机整体，具有密切关联性。

本发明方案说明如下：

1、将传统断路器接线板设计成为一个分流元件，如图3所示，采用两种不同电阻率的材料，并将接线板3分为三段（部），通过工艺手段复合在一起。将中间段或中间部引出两个端子，当电流流过接线板时，中间段的两个端子将采样到一个电流，为正常电流的若干分子一。

2、将采样到的电流信号通过线路板21及线路板上的插针传输到电动操作单元中的主线路板，或者通过导线直接连接到电动操作单元1中的主线路板5。

3、主线路板5通过检测到的电流进行分析比对，判断正常负载电流或过载电流，当电流为过载时，主线路板上CPU发出脱扣指令，驱动电机61带动齿轮组进而推动脱扣连杆或推杆7，脱扣连杆或推杆触发断路器跳闸，实现断路器的过载保护。

4、与传统热磁断路器相比，此断路器减少了热脱扣器，包含热元件双金属片和连接热元件的软连接及调节热元件脱扣位置的零件，如调试螺钉、螺母。

5、与传统热磁断路器相比，其优点有：①断路器发热减少，同样尺寸断路器可以提高电流等级使用；②采用线路板进行过电流判定，保护精度更高，断路器可以不进行调试，方便生产；③断路器故障后，由于没有热元件，不用冷却时间，在排除故障后可以立即复位；④不受环境温度影响，可以在宽泛的环境温度下使用；⑤电流信号直接采样到主线路板，可以通过主线路板扩展出更多的功能，如断路器具有电流、电能计量，远程监控等功能。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：包括电动操作单元及一个以上的断路器单元，每一断路器单元的回路上设有接线板，接线板为检测电流的分流元件，接线板的分流部与采样电流导线连接并采样回路中电流信号，电流信号传输到电动操作单元的主线路板，主线路板将检测到的电流信号进行分析比对，判断正常负载电流或过载电流，当电流为过载时，主线路板上CPU发出脱扣指令，驱动电动操作机构触发断路器跳闸，实现断路器的过载保护。

2.根据权利要求1所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述每一断路器单元内设有线路板，线路板通过采样电流导线与接线板的分流部电气连接，断路器单元之间以及断路器单元与电动操作单元通过插针传输实现各线路板与主线路板之间电流信号传输。

3.根据权利要求1所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述每一断路器单元内采样到的电流信号通过导线直接传输到电动操作单元的主线路板。

4.根据权利要求1至3之一所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述接线板是由两侧接线部及中间分流部一体成型，接线部及中间分流部电阻率不同，分流部引出两个端子用于采样回路电流。

5.根据权利要求1所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述电动操作单元与各断路器单元通过脱扣推杆实现脱扣传动，电动操作单元内设有电动操作机构，电动操作机构包括电机、齿轮组和拨动齿轮，电机通过齿轮组与拨动齿轮啮合传动，所述拨动齿轮的正面设有第一凸部和第二凸部，拨动齿轮的背面设有第三凸部及斜面凸部，其中斜面凸部推动脱扣推杆使断路器跳闸。

6.根据权利要求5所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述脱扣推杆包括枢接部、止挡部及连杆部，枢接部有套孔套接在电动操作单元外壳的轴上，止挡部与拨动齿轮的斜面凸部作用，连杆部穿过主线路板及电动操作单元外壳并插接到断路器单元内脱扣机构以实现分闸动作。

7.根据权利要求5所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述拨动齿轮的斜面凸部与第三凸部连接形成凸台。

8.根据权利要求7所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述拨动齿轮背面的凸台上设有磁钢安装孔用于容置磁钢，该磁钢与主线路板上的一个以上霍尔元件配合定位。

9.根据权利要求5至8之一所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述电动操作单元与断路器单元通过转轴联动而合闸，转轴上设有上拨杆，拨动齿轮的第一凸部和第二凸部依次与上拨杆作用使转轴加速突变带动断路器快速合闸，转轴上设有与第三凸部相配合的下拨杆，拨动齿轮的第三凸部推动下拨杆及转轴继续转动，此时，转轴速度减速突变而完成断路器合闸。

10.根据权利要求9所述的电能表外置断路器脱扣控制装置，其特征在于：所述转轴上的上拨杆和下拨杆具有一定角度，上拨杆与拨动齿轮正面的两凸部作用后，下拨杆承接与拨动齿轮背面的凸部作用实现柔性控制快速合闸，所述拨动齿轮上的第一凸部和第二凸部连接形成连接体或第一凸部和第二凸部不连接形成分开的作用点。