CN1067763A - 保护性断路器 - Google Patents

Abstract

一种保护性断路器有电磁跳闸机构，跳闸机构对 过电流、特别是短路电流起反应，跳闸机构有线圈与 PTC电阻器并联连接。为使并联电路的内阻特别是 在短路电流的情况下与目前市售的线路断路器的内 阻相当，并在短路电流情况下起限流作用，将并联电 路和与PTC电阻器构成一个结构单元的串联电阻器 连接。该结构单元这样构成：在PTC电阻器的一触 点凸部上设一凹口，将制成导线形式的串联电阻器插 入凹口中，并电气固定在凹口中，同时用触点套固定 连接导线。

Description

本发明涉及一种保护性断路器，特别是这样一种线路断路器，该线路断路器有一个对过电流、特别是短路电流起反应的电磁跳闸机构，跳闸机构的脱扣线圈与一个有正温度特性的电阻器并联连接。

保护性断路器，特别是线路断路器，必须对过电流起反应，即切断如同短路电流或过载电流那样出现的过电流。

为切断过载，市售的一般线路断路器有一个恒温型双金属片，该双金属片是直接受热或间接受热的，而且当为过载电流所加热时会弯曲，从而使断路机构中的锁定点打开，使线路上要保护的触点打开。

大家都知道，可以不用恒温型双金属片而采用与正温度系数（PTC）电阻器并联连接的电磁跳闸机构。这种PTC电阻器通常制成氧化钒电阻器，其彼此相对的两端有接触连接点，相应的线路导线即接到这些接触连接点上。PTC钒电阻器的冷态电阻低，因而这种电路能达到现行线路断路器额定电流范围内的额定载流能力，因此这种电路一般适用于线路断路器中。

这适用于使PTC电阻器和脱扣线圈组成的并联电路在短路情况下具有限流性能的应用场合。这样做，一方面可以减小断路器个别组件（即PTC电阻器、脱扣线圈、灭弧室（quenching chamber）和隔离触点组成的组件）的负荷，另一方面可以对进一步减小正向电流积分值I²dt起作用，后者正是保护性断路器在短路情况下的主要任务。可是，一般说来，由于PTC元件的阻值范围有限，因而用上述电路是达不到上述限流性能，或在特殊情况下只能部分达到上述限流性能的，例如，当该电路的阻抗值约为电源电压与预期的短路电流相除所得的商时。

因此，本发明的目的是创造一种保护性断路器，特别是一开始就提到的那一种线路断路器的能起限流作用的限流电路，同时使电路装置的功率损失尽可能低。

按照本发明，上述目的是通过给线圈和PTC电阻器组成的并联电路串联连接一个串联电阻器达到的。

考虑到节约生产成本，在接线上将串联电阻器与PTC电阻器构成一个单元，这样做有利。

一个特别有益的改进在于将PTC电阻器的其中一个触点端子制成带盲孔状凹口的触点套，制成一般导线那样的串联电阻器即插入该凹口中，从触点套伸出的这段导线面积取得使其达到所要求的电阻系数那样的尺寸。

串联电阻器由市售的电阻合金导线所构成，其电阻值的大小取决于电阻合金的电阻率和导线的横截面和长度。最好采用铁素体合金（FeCrAl），因为这种合金抗氧化性能强，电阻率较高，密度较低;因为电阻率较高可以节省材料，而密度较低就可在体积不变的情况下增加元件的数目。

举例说，若要采用阻值为100毫欧、电阻率为ρ＝1.4×10^-4欧厘米的串联电阻器，就要有一个直径0.6毫米长20.2毫米的圆柱形电阻器。于是这段导线的尺寸应取得使其20.2毫米长的一段处在触点套外。

为减小由于触点套的接触电阻（即从PTC电阻器的接触端子至导线），将这段导线钎焊固定到凹口中是有利的。

按照本发明所作的另一个改进是在触点套上开一个横向孔，钎焊料即可以在这段导线插入之后通过该孔引入触点套内部。当然，导线与PTC电阻器之间所需要的机构强度和规定的电接触也可以通过压接（crimp）连接而形成，但最好采用钎焊连接、硬钎焊连接或焊接连接，特别是点焊连接。

现在结合展示本发明的一个实施例的附图更详细说明和叙述本发明及其所作的其它有益的改进和提高。

附图中，图1示出了PTC电阻器与串联的电磁跳闸机构线圈和串联电阻器所组成的并联电路的等效电路;

图2示出了串联电阻器相对于PTC电阻器的基本配置方式;

图3示出了PTC电阻器与串联电阻器连接的一个实施例。

市售的线路断路器通常其外壳中装有带动触点构件和定触点构件的接触点，外壳上装有一堆灭弧叠片。此外，线路断路器还有一个断路机构以及热和电磁跳闸机构;这些元件本来就是众所周知的，因而这里无需进一步详述。

图1中所示的电路装置是电磁跳闸机构的等效电路，跳闸机构的线圈有一个欧姆电阻器10和电感11。这两者一起构成电磁跳闸机构12，图1中没有示出电磁跳闸机构的锤式（striker-type）衔铁。

正温度特性的电阻器13（也叫做PTC电阻器）与电阻器10及电感11并联连接。串联电阻器14作为限流电阻元件与线圈或跳闸机构12和PTC电阻器13所组成的并联电路串联。

如果没有串联电阻器14，则并联电路的内阻小于现行的线路断路器，从而使流过的电流大于目前市售线路断路器中的相应电流，这当然只用来表示短路电流的情况。如果只存在过载电流，则即使没有串联电阻器，PTC电阻器也会起作用。

因此，串联电阻器14的尺寸应取得使串并联电路的电阻相当于目前市售线路断路器的内阻。

图2示出了串联电阻器14相对于PTC电阻元件13的配置方式。市售的PTC电阻元件13的结构如图2中所示。PTC电阻元件13有一个盘形PTC陶瓷件15，陶瓷件15两面在各情况下附有触点端子16和17。各触点端子具有凸部18和19，电气连接导体即可接到该凸部上。按照本发明，凸部18设有盲孔状凹口20，制成一段导线的串联电阻器14即可插入凹口20中。串联电阻器14的另一个自由端配备有接到线路断路器一个端子上的触点21。位于凸部18前自由端与触点21之间的B区取决于所要求的电阻值。当串联电阻器14由电阻率ρ＝1.4×10^-4欧厘米的材料制成时，要获得例如100毫欧的阻值，则B的长度应取20.2毫米，串联电阻器14的直径应取0.6毫米。具有这样电阻率的材料的例子有市售的电阻线Kanthal A。

图3示出了触点构件16，其上附有凸部18。制成一段导线的串联电阻器14插入凹口20中。凸部18有一个垂直于凹口20的横向孔22，孔22朝外锥形扩展，钎焊料23就穿过孔22填入凹口20的内部。凸部18前端也敷有钎焊料24。

钎焊料用来产生所要求的机械强度和规定的电接触，同时使串联电阻器14与连接触点16之间的接触电阻相应地较低;钎焊可以是软钎焊或硬钎焊;此外还可以借助于压接连接或焊接进行电连接和机械连接。

脱扣线圈10、11与凸部18和19电连接。由于外加的电流遍布整个电路，PTC电阻器13和脱扣线圈10、11组成的并联电路，其热跳闸作用的基本性能不受附加串联电阻器14的影响。

在图3的实施例中，串联电阻器14这段导线的直径为0.6毫米时，孔的长度，即凹口20的长度不应小于5毫米，凹口20的直径比导线电阻器14的直径大0.1毫米。钎焊点24、23起降低凸部18与串联电阻器14之间的接触电阻的作用。

Claims (5)

1、一种保护性断路器，包括一个对过电流、特别是短路电流起反应的电磁跳闸机构，该跳闸机构的脱扣线圈与一个具有正温度特性的电阻器(PTC电阻器)并联连接，其特征在于，脱扣线圈(10，11)即跳闸机构12与PTC电阻器(13)组成的并联电路与串联电阻器(14)串联连接。

2、根据权利要求1所述的保护性断路器，其特征在于，所述串联电阻器（14）与PTC电阻器（13）构成一个结构单元。

3、根据权利要求1或2所述的保护性断路器，其特征在于，PTC电阻器（13）的其中一个触点端子（18）制成触点套，该触点套有一个盲孔状的凹口（20），制成一段导线的所述串联电阻器（14）即插入该凹口（20）中，触点套（18，21）所限定的这段导线（14）的的面积其大小取得使该导线达到所要求的阻值。

4、根据权利要求1至3任一项所述的保护性断路器，其特征在于，这段导线（14）借助于压接和/或钎焊或者借助于压接和/或焊接固定在凹口（20）中。

5、根据权利要求4所述的保护性断路器，其特征在于，所述触点套（18）有一个横向孔（22），钎焊料（23）在串联电阻器（14）插入之后可以通过横向孔（22）引入该触点套内部。