CN106328455B - 一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置。本发明涉及中压开关电器领域，尤其是中压断路器的双稳态分闸操动装置。为解决现有断路器单稳态分闸操动装置需要电源维持的问题，本发明采用双稳态线圈通过永磁铁实现合闸状态的保持，不需要外部电源供电，分闸后通过连接在断路器拉杆上的缓冲器撞击线圈铁芯使得双稳态线圈进入合闸状态，为下一次分闸做好准备。本发明提高了断路器分闸的可靠性，同时节省能源的有益效果。

Description

一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置
技术领域
本发明涉及中压开关电器领域，尤其是中压环网配电柜中的断路器分闸操动装置。
背景技术
电力系统中，中压环网配电柜得到了大量使用，特别是适应智能电网需求的断路器使用量剧增。现有的户内断路器保护跳闸时，操动机构的脱扣方式上多采用单稳态脱扣线圈，当断路器需要保护跳闸时，需要提供控制电源来驱动操动机构的脱扣线圈来撞击操动机构上的分闸半轴使断路器分闸。这种脱扣方式为单稳态脱扣，需要装设专门电源设备,增加了设备成本和运行成本；而户外断路器保护跳闸时多数采用的是过流脱扣器加电流互感器，当输电线路出现过负荷时，电流互感器感应出二次过负荷电流驱动过流脱扣器使断路器分闸，这种保护方式比较简单，但是对于复杂的电网运行情况不能随时监控，不利于配网自动化的实现。双稳态的线圈磁场在永磁体上与永磁体自身磁场总是同方向的，所以不存在退磁的危险。在分闸过程中线圈磁场在永磁体上与永磁体自身磁场的方向是相反的，只有在合闸过程中两者的方向才是一致的。为解决上述问题，有必要开发一种不需要电源维持的断路器分闸驱动装置，提高配电网自动化水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，解决现有分闸操作需要电源的问题。
为解决上述问题，本发明一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置的技术方案是：一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，包括操动机构、分闸半轴、传动臂、线圈安装架、双稳态线圈、屏蔽罩、复位缓冲器、断路器拉杆，操动机构装有储能弹簧和分闸拉簧，储能弹簧上端通过轴固定在操动机构安装板上，储能弹簧下端与驱动轴连接，分闸半轴通过机械卡位与驱动轴连接，分闸拉簧上端固定在操动机构安装板上，分闸拉簧下端连接分闸拐臂，分闸拐臂的另一端与断路器拉杆连接，分闸拐臂通过轴连接在操动机构安装板上，其特征在于：传动臂上端位于分闸半轴后面，传动臂中部开有孔套入线圈安装架上的销钉再用挡卡或卡簧固定，传动臂下端有孔穿过双稳态线圈铁芯，通过限位螺母调节传动臂与双稳态线圈的距离；线圈安装架固定在操动机构上，双稳态线圈固定在线圈安装架上；断路器拉杆前面装有复位缓冲器。
复位缓冲器由本体、撞针、缓冲弹簧和限位盖组成。复位缓冲器本体为不锈钢材料，一端开有内螺牙与断路器拉杆连接，另一端开有外螺牙和孔。缓冲弹簧放置在本体的孔内。撞针后部有圆柱形台阶，其外径小于本体内开的孔，大于复位缓冲弹簧外径；撞针前部为半球形，中间为圆柱型。限位盖中间开有与撞针适配的通孔，限位盖与本体通过螺纹连接。
双稳态线圈外面有屏蔽罩，通过螺钉固定在线圈安装架，线圈安装架用螺栓固定在操动机构的安装板上。
双稳态线圈中间是线圈铁芯，线圈铁芯的一端是连接杆，连接杆上有限位螺母，另一端有动作弹簧。双稳态线圈外部是框架，框架和线圈铁芯之间是线圈和永磁铁。当线圈有电流时，线圈产生的磁力克服永磁铁产生的磁力并在动作弹簧的共同作用下将铁芯保持在永磁铁端，拉动传动臂下端向永磁铁方向运动，传动臂上端则撞击分闸半轴，从而使分闸半轴从驱动轴卡位装置中脱扣，利用储能弹簧储存的力驱动断路器分闸。当线圈没有电流且断路器合闸时，断路器拉杆驱动复位缓冲器撞击线圈铁芯，在永磁铁产生的磁力共同作用下将线圈铁芯保持在线圈端，松开传动臂的下端，传动臂上端与分闸半轴分离，储能弹簧处于拉伸储能状态，分闸半轴通过机械卡位与驱动轴连接，保持断路器合闸状态。
采用上述措施的本发明的有益效果：1、采用了双稳态线圈，提高了分闸驱动的可靠性。2、断路器合闸时，双稳态线圈由永磁铁提供磁力不需要另外提供电源，为断路器的无源保护提供了基础；同时为用户节省了成本和电源维护工作。3、为配电网智能化提供了一种比较好的选择方案。
附图说明
图1、操动机构分闸状态左视图
图2、操动机构合闸状态右试图
图3、操动机构局部正视图
图4、双稳态线圈剖视图
附图标记说明：1、操动机构；2、分闸半轴；3、传动臂；4、线圈安装架；4.1、挡卡；4.2、螺钉；5、双稳态线圈；5.1、限位螺母；5.2、线圈铁芯；5.3、线圈；5.4、永磁铁；5.5、框架；5.6、动作弹簧；5.7、连接杆；6、屏蔽罩；7、复位缓冲器；8、断路器拉杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：如附图1、图2、图3所示，一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，包括操动机构1、分闸半轴2、传动臂3、线圈安装架4、双稳态线圈5、屏蔽罩6、复位缓冲器7、断路器拉杆8，操动机构装有储能弹簧和分闸拉簧，储能弹簧上端通过轴固定在操动机构1安装板上，储能弹簧下端与驱动轴连接，分闸半轴通过机械卡位与驱动轴连接，分闸半轴上装有拨片，拨片后方是传动臂3上端；分闸拉簧上端固定在操动机构安装板上，分闸拉簧下端连接分闸拐臂，分闸拐臂的另一端与断路器拉杆8连接，分闸拐臂通过轴连接在操动机构安装板上，其特征在于：传动臂3上端位于分闸半轴2后面，传动臂3中部开有孔套入线圈安装架4上的销钉再用挡卡4.1或卡簧固定，传动臂3下端有孔穿过双稳态线圈铁芯，通过限位螺母5.1调节传动臂与双稳态线圈的距离；线圈安装架4固定在操动机构1上，双稳态线圈5固定在线圈安装架4上；断路器拉杆8前面装有复位缓冲器7。
复位缓冲器7由本体、撞针、缓冲弹簧和限位盖组成。复位缓冲器本体为不锈钢材料，一端开有内螺牙与断路器拉杆连接，另一端开有外螺牙和孔。缓冲弹簧放置在本体的孔内。撞针后部有圆柱形台阶，其外径小于本体内开的孔，大于复位缓冲弹簧外径；撞针前部为半球形，中间为圆柱型。限位盖中间开有与撞针适配的通孔，限位盖与本体通过螺纹连接。
双稳态线圈外面有屏蔽罩6，通过螺钉固定在线圈安装架4，线圈安装架4用螺栓固定在操动机构1的安装板上。屏蔽罩6使用为无磁性材料，优选无磁性的不锈钢。屏蔽罩6的主要作用是屏蔽双稳态线圈的磁场，避免含铁杂物被吸附到永磁铁5.4或线圈5.3。
如图4所示，双稳态线圈5中间是线圈铁芯5.2，线圈铁芯5.2的一端与连接杆5.7固定，连接杆5.7有限位螺母5.1，另一端有动作弹簧5.6。双稳态线圈5外部是框架5.5，框架5.5和线圈铁芯5.2之间是线圈5.3和永磁铁5.4。连接杆5.7何限位螺母均为不锈钢材料。当线圈5.3有电流时，线圈5.3产生的磁力克服永磁铁5.4产生的磁力并在动作弹簧5.6的共同作用下将铁芯5.2保持在永磁铁5.4端，拉动传动臂下端向永磁铁方向运动，传动臂上端则撞击分闸半轴，从而使分闸半轴2从驱动轴卡位装置中脱扣，利用储能弹簧储存的力驱动断路器分闸。当线圈没有电流且断路器合闸时，断路器拉杆驱动复位缓冲器撞击线圈铁芯，在永磁铁产生的磁力共同作用下将线圈铁芯保持在线圈端5.3，松开传动臂3的下端，传动臂3上端与分闸半轴2分离，储能弹簧处于拉伸储能状态，分闸半轴通过机械卡位与驱动轴连接，保持断路器合闸状态。
采用本技术方案相对于现有的单稳态技术方案，提高了分闸可靠性，节约了能源，减少了电源的维护工作量。

Claims (5)

1. 一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，包括操动机构（1）、分闸半轴（2）、传动臂（3）、线圈安装架（4）、双稳态线圈（5）、屏蔽罩（6）、复位缓冲器（7）、断路器拉杆（8），操动机构装有储能弹簧和分闸拉簧，储能弹簧上端通过轴固定在操动机构（1）安装板上，储能弹簧下端与驱动轴连接，分闸半轴通过机械卡位与驱动轴连接，分闸半轴上装有拨片，拨片后方是传动臂（3）上端；分闸拉簧上端固定在操动机构安装板上，分闸拉簧下端连接分闸拐臂，分闸拐臂的另一端与断路器拉杆（8）连接，分闸拐臂通过轴连接在操动机构安装板上，其特征在于：传动臂（3）上端位于分闸半轴（2）后面，传动臂（3）中部开有孔套入线圈安装架（4）上的销钉再用挡卡（4.1）或卡簧固定，传动臂（3）下端有孔穿过双稳态线圈铁芯，通过限位螺母（5.1）调节传动臂与双稳态线圈的距离；线圈安装架（4）固定在操动机构（1）上，双稳态线圈（5）固定在线圈安装架（4）上；断路器拉杆（8）前面装有复位缓冲器( 7) 。
2.如权利要求1所述一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，其特征在于：所述复位缓冲器（7）由本体、撞针、缓冲弹簧和限位盖组成，复位缓冲器（7）本体为不锈钢材料，一端开有内螺牙与断路器拉杆（8）连接，另一端开有外螺牙和孔，缓冲弹簧放置在本体的孔内，撞针后部有圆柱形台阶，其外径小于本体内开的孔，大于复位缓冲弹簧外径；撞针前部为半球形，中间为圆柱型，限位盖中间开有与撞针适配的通孔，限位盖与本体通过螺纹连接。
3.如权利要求1所述一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，其特征在于：所述双稳态线圈（5）外面有屏蔽罩（6），通过螺钉固定在线圈安装架（4），线圈安装架（4）用螺栓固定在操动机构（1）的安装板上，屏蔽罩（6）使用为无磁性材料。
4.如权利要求3所述一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，其特征在于：所述屏蔽罩（6）为不锈钢材料。
5.如权利要求3所述一种断路器操动机构的双稳态脱扣装置，其特征在于：所述双稳态线圈（5）中间是线圈铁芯（5.2），线圈铁芯（5.2）的一端与连接杆（5.7）固定，连接杆（5.7）有限位螺母（5.1），另一端有动作弹簧（5.6）；连接杆（5.7）和限位螺母（5.1）均为不锈钢材料；双稳态线圈（5）外部是框架（5.5），框架（5.5）和线圈铁芯（5.2）之间是线圈（5.3）和永磁铁（5.4）。
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