CN108091527A - 具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，包括智能控制模块、与智能控制模块并列设置的至少一断路器模块，所述智能控制模块包括控制电路和电机齿轮操纵机构，所述控制电路与所述电机齿轮操纵机构连接，所述断路器模块包括传感器连接组件和手柄，所述传感器连接组件与所述控制电路连接，所述手柄与所述电机齿轮操纵机构连接，所述传感器连接组件用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电信号，所述控制电路接收到所述传感器连接组件的电信号，并控制所述电机齿轮操纵机构带动所述手柄运动，以切断或导通断路器模块。本发明提出的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器旨在解决现有断路器过载检测值不稳定，精确度低的问题。

Description

具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器。

背景技术

低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，断路器具有自动重合闸功能，用来对人进行间接接触保护，也可用来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，并可用来分配电能和保护线路及电源设备的过载和短路，还可作为线路的不频繁转换和电动机不频繁启动之用。

目前，市场上主流的低压断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构和脱扣器等构成。当低压断路器所在用电回路短路时，电流变大，大电流产生的磁力克服反力弹簧，使脱扣器拉动操作机构动作，低压断路器瞬时跳闸。由此可知，低压断路器跳闸的判断依据是判断电流是否过载。这种判断方式所存在的弊端是由于采用机械结构进行测量，过载检测值不稳定，检测精确度低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，旨在解决现有断路器过载检测值不稳定，精确度低的问题。

为实现上述目的，本发明提出的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，包括智能控制模块、与智能控制模块并列设置的至少一断路器模块；

所述智能控制模块包括控制电路和电机齿轮操纵机构，所述控制电路与所述电机齿轮操纵机构连接；

所述断路器模块包括传感器连接组件和手柄，所述传感器连接组件与所述控制电路连接，所述手柄与所述电机齿轮操纵机构连接，所述传感器连接组件用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电信号，所述控制电路接收到所述传感器连接组件的电信号，并控制所述电机齿轮操纵机构带动所述手柄运动，以切断或导通断路器模块。

进一步地，所述传感器连接组件包括设于所述断路器模块的电流传感器连接板，所述电流传感器连接板用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电流值；

且/或，所述传感器连接组件包括设于所述断路器模块的电压传感器连接板，所述电压传感器连接板用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电压值。

进一步地，所述电机齿轮操纵机构包括设于所述智能控制模块的电机、与所述电机连接的蜗杆齿轮及传动齿轮组，所述电机与所述控制电路连接，所述蜗杆齿轮与所述传动齿轮组的输入端啮合，所述传动齿轮组的输出端与所述手柄传动连接。

进一步地，所述传动齿轮组包括联动齿轮、第一传递齿轮、第二传递齿轮及联动涡轮，所述蜗杆齿轮与所述联动齿轮一级啮合转动，所述第一传递齿轮包括同轴转动的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述联动齿轮与第一传动齿轮啮合，所述第二传递齿轮与第二传动齿轮啮合，所述联动涡轮与所述所述第二传递齿轮啮合，所述联动涡轮连接有与所述手柄联动的连杆轴。

进一步地，第一传动齿轮的直径大于所述第二传动齿轮的直径，所述第二传递齿轮的直径大于所述第二传动齿轮的直径。

进一步地，所述第二传递齿轮为1/4不完全齿轮；且/或，所述联动涡轮为1/4不完全齿轮。

进一步地，所述断路器模块还包括进线端子、短路电磁铁、与短路电磁铁抵接的脱扣组件、电流互感器、出线端子及线路板，所述线路板依次连接所述进线端子和短路电磁铁，并穿过所述电流互感器与所述出线端子连接，所述短路电磁铁和电流互感器均与所述控制电路连接，所述短路电磁铁连接有静触头，所述脱扣组件连接有动触头，所述控制电路控制所述短路电磁铁推动脱扣组件，以使所述动触头与所述静触头抵接或分离。

进一步地，所述断路器模块还包括引弧片、与引弧片连接的灭弧组件，所述引弧片与所述线路板连接，所述灭弧组件设于所述短路电磁铁的下端。

进一步地，所述具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器还包括插针连接板，所述智能控制模块通过插针连接板与所述断路器模块连接。

进一步地，所述具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器包括与智能控制模块依次并列设置四个断路器模块。

本发明技术方案中，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器包括并列设置智能控制模块和至少一断路器模块，智能控制模块包括控制电路和电机齿轮操纵机构，控制电路与电机齿轮操纵机构连接，断路器模块包括传感器连接组件和手柄，传感器连接组件与控制电路连接，手柄与电机齿轮操纵机构连接。

本发明提出的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器通过在断路器模块上设置传感器连接组件，传感器连接组件用于采集和传递断路器模块用电回路的电信号，利用智能控制模块的控制电路接收到传感器连接组件的电信号，并控制电机齿轮操纵机构带动手柄运动，以切断或导通断路器模块。相比单纯通过机械机构进行电流过载检测，本发明的技术方案可以通过传感器连接组件进行电信号的数据采集，检测值稳定，检测精确度高；进一步地，传感器连接组件采集的电信号的数据集中传递至智能控制模块的控制电路，控制电路实现集中控制，有利于具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器的结构装配设置，从而实现对具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器的装配结构的优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器的结构示意图；

图2为本发明具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器的爆炸示意图；

图3为本发明智能控制模块的结构示意图；

图4为本发明断路器模块的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100。

请结合参照图1至图4所示，在本发明中，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100包括智能控制模块10、与智能控制模块10并列设置的至少一断路器模块20，智能控制模块10包括控制电路和电机齿轮操纵机构11，控制电路与电机齿轮操纵机构11连接，断路器模块20包括传感器连接组件21和手柄22，传感器连接组件21与控制电路连接，手柄22与电机齿轮操纵机构11连接，传感器连接组件21用于采集和传递断路器模块20用电回路的电信号，控制电路接收到传感器连接组件21的电信号，并控制电机齿轮操纵机构11带动手柄22运动，以切断或导通断路器模块20。

具体地，如图1至图4所示，在本发明中，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100还包括插针连接板30，智能控制模块10通过插针连接板30与断路器模块20连接。可以理解的，在本发明中，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100包括与智能控制模块10并列设置的多个断路器模块20。优选的，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100包括一个、两个、三个或四个断路器模块20。

可以理解的，每一断路器模块20设有一传感器连接组件21，用于采集该断路器模块20用电回路的电信号，并将电信号传递至智能控制模块10的控制电路，控制电路接收到传感器连接组件21的电信号，并控制电机齿轮操纵机构11带动手柄22运动，以对具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100的过流、短路等现象进行及时监控，实现对具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100的保护。

现有低压断路器采用机械结构对电流是否过载进行测量，导致过载检测值不稳定，检测精确度低，不能及时对过流、短路等现象进行监控。本发明提出的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100通过在断路器模块20上设置传感器连接组件21，传感器连接组件21用于采集和传递断路器模块20用电回路的电信号，利用智能控制模块10的控制电路接收到传感器连接组件21的电信号，并控制电机齿轮操纵机构11带动手柄22运动。相比单纯通过机械机构进行电流过载检测，本发明的技术方案可以通过传感器连接组件21进行电信号的数据采集，检测值稳定，检测精确度高；进一步地，传感器连接组件21采集的电信号的数据集中传递至智能控制模块10的控制电路，控制电路实现及时、集中控制，有利于具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100的结构装配设置，从而实现对具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100的装配结构的优化。

进一步地，如图2和图4所示，在本发明中，传感器连接组件21包括设于断路器模块20的电流传感器连接板211，电流传感器连接板211用于采集和传递断路器模块20用电回路的电流值。

可以理解的，通过电流传感器连接板211能够清楚的获知断路器模块20的具体电流值，电流传感器连接板211将采集的电信号的数据传递至智能控制模块10的控制电路，控制电路合理判断电路故障，如根据用电回路电流大小，判断断路器模块20是否过流，而导致断路器模块20出现故障。当用电回路电流太大，表明当前断路器模块20过流故障。

进一步地，如图2和图4所示，在本发明中，传感器连接组件21包括设于断路器模块20的电压传感器连接板212，电压传感器连接板212用于采集和传递断路器模块20用电回路的电压值。

可以理解的，通过电压传感器连接板212能够清楚的获知断路器模块20的具体电压值，电压传感器连接板212将采集的电信号的数据传递至智能控制模块10的控制电路，控制电路合理判断电路故障，如根据用电回路电压大小，判断断路器模块20是否过压欠压，而导致断路器模块20出现故障。当用电回路电压太大，表明当前断路器模块20过流故障。

进一步地，作为本发明的优选实施方案，传感器连接组件21包括设于断路器模块20的电流传感器连接板211和电压传感器连接板212，通过电流传感器连接板211和电压传感器连接板212同时采集断路器模块20用电回路的电流和电压值，并将采集的电信号的数据传递至智能控制模块10的控制电路，控制电路通过电流和电压值合理判断电路故障，检测值稳定，检测精确度高。

进一步地，如图2和图3所示，在本发明中，电机齿轮操纵机构11包括设于智能控制模块10的电机111、与电机111连接的蜗杆齿轮112及传动齿轮组113，电机111与控制电路连接，蜗杆齿轮112与传动齿轮组113的输入端啮合，传动齿轮组113的输出端与手柄22传动连接。

具体地，智能控制模块10具有壳体，控制电路和电机齿轮操纵机构11均设于壳体内，壳体有利于保护控制电路、电机齿轮操纵机构11及智能控制模块10内的其他部件。可以理解的，智能控制模块10用于控制断路器模块20出现的过流、短路、漏电现象，并作出判断和处理，也即控制电路用于控制整体具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100。此时，电机111、蜗杆齿轮112及传动齿轮组113配合组成具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100的自动分合闸装置。电机111与控制电路连接，蜗杆齿轮112与传动齿轮组113的输入端啮合。

进一步地，如图2和图3所示，在本发明中，传动齿轮组113包括联动齿轮114、第一传递齿轮115、第二传递齿轮116及联动涡轮117，蜗杆齿轮112与联动齿轮114一级啮合转动，第一传递齿轮115包括同轴转动的第一传动齿轮和第二传动齿轮，联动齿轮114与第一传动齿轮啮合，第二传递齿轮116与第二传动齿轮啮合，联动涡轮117与第二传递齿轮116啮合，联动涡轮117连接有与手柄22联动的连杆轴118。

可以理解的，通过电机111驱动蜗杆齿轮112，蜗杆齿轮112又与联动齿轮114啮合转动，使传动齿轮组113的传动方向改变，最终通过传动齿轮组113改变连杆轴118的转动方向，从而使断路器100的手柄22实现手动分合闸操作或自动分合闸操作。当传动齿轮组113的第二传递齿轮116与联动涡轮117啮合时，控制电路控制电机111转动，使断路器100得手柄22实现自动分合闸操作；当传动齿轮组113的第二传递齿轮116与联动涡轮117分离时，传动齿轮组113无法带动连杆轴118转动手柄22，此时手柄22结合脱扣组件25实现手动分合闸操作。通过电机111驱动蜗杆齿轮112和传动齿轮组113，并结合第二传递齿轮116与联动涡轮117啮合或分离，相比原来单一的扳动手柄22及将驱动机构放在壳体外部，提升了短路器的标准度，降低了安装难度，提高了操作稳定性。

进一步地，第一传动齿轮的直径大于第二传动齿轮的直径，第二传递齿轮116的直径大于第二传动齿轮的直径。不同大小直径的设置，能够较好地匹配传动齿轮组113的安装工况，保证了传动齿轮组113的稳定运行。

进一步地，第二传递齿轮116为1/4不完全齿轮，第二传递齿轮116的齿轮面分为两部分，其中一部分为整个第二传递齿轮116的圆周都具有齿轮，其中一部分的齿廓中有1/4周长具有齿轮，3/4为弧形结构。联动涡轮117为1/4不完全齿轮，该1/4不完全齿轮定义为该联动涡轮117的齿廓中有1/4周长具有齿轮，3/4为弧形结构。通过第二传递齿轮116的不完全齿轮和联动涡轮117的不完全齿轮的齿轮啮合，实现了传动齿轮组113的第二传递齿轮116与联动涡轮117之间的啮合或分离，为具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100提供了简单易实现的技术支持。

进一步地，如图1、图2和图4所示，在本发明中，断路器模块20还包括进线端子23、短路电磁铁24、与短路电磁铁24抵接的脱扣组件25、电流互感器26、出线端子27及线路板，线路板依次连接进线端子23和短路电磁铁24，并穿过电流互感器26与出线端子27连接，短路电磁铁24和电流互感器26均与控制电路连接，短路电磁铁24连接有静触头241，脱扣组件25连接有动触头251，控制电路控制短路电磁铁24推动脱扣组件25，以使动触头251与静触头241抵接或分离。

具体地，断路器模块20具有外壳，短路电磁铁24、脱扣组件25、静触头241、动触头251及电流互感器26均设于外壳内，壳体有利于保护短路电磁铁24、脱扣组件25、静触头241、动触头251、电流互感器26及智能控制模块10内的其他部件。线路板依次连接进线端子23和短路电磁铁24，并穿过电流互感器26与出线端子27连接，以形成完整的回路。

可以理解的，电流互感器26有利于对断路器模块20自身的内部电路电流实现检测，防止断路器模块20发生过流或短路引起起火等现象。短路电磁铁24连接有静触头241，脱扣组件25连接有动触头251，短路电磁铁24的一端与脱扣组件25抵接，且短路电磁铁24与智能控制模块10的控制电路电连接。

当电流互感器26检测到过流或短路现象时，电流互感器26将信号传递至智能控制模块10的控制电路，智能控制模块10作出判断后，控制电路控制短路电磁铁24推动脱扣组件25运动。此时，脱扣组件25包括转动杠杆和脱扣，动触头251连接于脱扣，短路电磁铁24的一端与转动杠杆抵接，智能控制模块10控制短路电磁铁24推动转动杠杆转动，以使脱扣转动，进而使得动触头251与静触头241分离，以实现断路器模块20断开连接，达到保护电路的目的。

当断路器100正常工作时，也即不出现过流或短路现象时，动触头251与静触头241抵接导通。可以理解的，短路电磁铁24可通过脱扣组件25带动动触头251与静触头241抵接或分离。在本发明中，脱扣组件25的结构可以是现有断路器中脱扣组件的结构，在此不再详细叙述。

进一步地，断路器模块20还包括引弧片28、与引弧片28连接的灭弧组件29，引弧片28与线路板连接，灭弧组件29设于短路电磁铁24的下端。

具体地，断路器模块20内设有引弧片28和灭弧组件29，引弧片28用于将电流通过静触头241和动触头251时产生的电弧引至灭弧组件29，灭弧组件29用于将引弧片28引来的电弧分散并灭弧，以保护断路器模块20的安全使用。引弧片28与线路板连接，以实现引弧。可以理解，为了断路器模块20的结构更加紧凑，灭弧组件29设于短路电磁铁24的下端。

进一步地，如图1和图2所示，在本发明中，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100包括与智能控制模块10依次并列设置四个断路器模块20。具体地，智能控制模块10通过插针连接板30与第一个断路器模块20连接，第一个断路器模块20在背向智能控制模块10一侧通过插针连接板30与第二个断路器模块20连接，第二个断路器模块20在背向第一个断路器模块20一侧通过插针连接板30与第三个断路器模块20连接，第三个断路器模块20在背向第二个断路器模块20一侧通过插针连接板30与第四个断路器模块20连接，依次类推，本发明不限于此。

可以理解的，在本发明中，具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器100可以包括并列设置两个、三个或四个断路器模块20。每一个断路器模块20都设置有传感器连接组件21，用于采集该断路器模块20用电回路的电信号，并向智能控制模块10传递电信号。传感器连接组件21可以是电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212。

此时，第四个个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212与第三个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212连接，第三个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212与第二个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212连接，第二个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212与第一个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212连接，第一个断路器模块20的电流传感器连接板211和/或电压传感器连接板212与智能控制模块10的控制电路连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，包括智能控制模块、与智能控制模块并列设置的至少一断路器模块；

所述智能控制模块包括控制电路和电机齿轮操纵机构，所述控制电路与所述电机齿轮操纵机构连接；

所述断路器模块包括传感器连接组件和手柄，所述传感器连接组件与所述控制电路连接，所述手柄与所述电机齿轮操纵机构连接，所述传感器连接组件用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电信号，所述控制电路接收到所述传感器连接组件的电信号，并控制所述电机齿轮操纵机构带动所述手柄运动，以切断或导通断路器模块。

2.如权利要求1所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述传感器连接组件包括设于所述断路器模块的电流传感器连接板，所述电流传感器连接板用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电流值；

且/或，所述传感器连接组件包括设于所述断路器模块的电压传感器连接板，所述电压传感器连接板用于采集和传递所述断路器模块用电回路的电压值。

3.如权利要求2所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述电机齿轮操纵机构包括设于所述智能控制模块的电机、与所述电机连接的蜗杆齿轮及传动齿轮组，所述电机与所述控制电路连接，所述蜗杆齿轮与所述传动齿轮组的输入端啮合，所述传动齿轮组的输出端与所述手柄传动连接。

4.如权利要求3所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述传动齿轮组包括联动齿轮、第一传递齿轮、第二传递齿轮及联动涡轮，所述蜗杆齿轮与所述联动齿轮一级啮合转动，所述第一传递齿轮包括同轴转动的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述联动齿轮与第一传动齿轮啮合，所述第二传递齿轮与第二传动齿轮啮合，所述联动涡轮与所述所述第二传递齿轮啮合，所述联动涡轮连接有与所述手柄联动的连杆轴。

5.如权利要求4所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，第一传动齿轮的直径大于所述第二传动齿轮的直径，所述第二传递齿轮的直径大于所述第二传动齿轮的直径。

6.如权利要求4所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述第二传递齿轮为1/4不完全齿轮；且/或，所述联动涡轮为1/4不完全齿轮。

7.如权利要求1至6中任一项所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述断路器模块还包括进线端子、短路电磁铁、与短路电磁铁抵接的脱扣组件、电流互感器、出线端子及线路板，所述线路板依次连接所述进线端子和短路电磁铁，并穿过所述电流互感器与所述出线端子连接，所述短路电磁铁和电流互感器均与所述控制电路连接，所述短路电磁铁连接有静触头，所述脱扣组件连接有动触头，所述控制电路控制所述短路电磁铁推动脱扣组件，以使所述动触头与所述静触头抵接或分离。

8.如权利要求7所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述断路器模块还包括引弧片、与引弧片连接的灭弧组件，所述引弧片与所述线路板连接，所述灭弧组件设于所述短路电磁铁的下端。

9.如权利要求1至6中任一项所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器还包括插针连接板，所述智能控制模块通过插针连接板与所述断路器模块连接。

10.如权利要求1至6中任一项所述的具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器，其特征在于，所述具有电压和电流传感器的可拼接小型断路器包括与智能控制模块依次并列设置四个断路器模块。