CN108493072A - 一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，它由短路脱扣器和齿轮延时器，以及连杆机构组成；所述短路脱扣器是由动铁芯组件和静铁芯组件组成；所述齿轮延时器由齿轮传动组件构成，包括主动齿轮，延时齿轮，传动齿轮，挡块；连杆一连接连杆二，连杆二连接连杆三，该连杆三连接连杆四，该连杆四的另一端与脱扣轴连接；传动杆连接连杆一的一端还连接一个反力弹簧；短路脱扣器和齿轮延时器以及连杆机构均与断路器框架连接。本发明为断路器短路短延时保护的实现提供了一种新的不依靠外部电源、且稳定地解决方案，所提供的短路延时可调装置结构简单，可靠性高。

Description

一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置
技术领域
本发明涉及一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，是一种全机械运动传递的延时机构，属于电器控制技术领域。
背景技术
目前采用电子式脱扣器实现断路器短路短延时保护功能，但电子式脱扣器的运行易受外部使用环境的影响，降低了系统的可靠性。例如：当外部控制电源断电时，断路器无法正常工作；当主回路出现短路电流时，无法对主回路进行保护作用。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，解决断路器不依靠外部控制电源而能稳定、可靠的实现短路短延时保护功能；能通过短路脱扣器调节主回路短路电流的整定值，通过齿轮延时器调节所述短路延时可调装置的延时时间，即根据不同的应用场合，根据整定值的不同，调节适合实际的延时时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，它由用于监测主回路短路电流并发出动作指令的短路脱扣器和用于调节延时时间的齿轮延时器，以及用于实现运动传递的连杆机构组成；所述短路脱扣器是由连接在断路器框架上的动铁芯组件和静铁芯组件组成；动铁芯组件有一个传动杆，该传动杆的一端连接衔铁，另一端与连杆组件的连杆一连接；所述传动杆其连接衔铁处的相对方有支撑柱；连杆组件的一个固定在主动齿轮轴上的拐臂与一个复位弹簧相连，用于断路器完成分断后使连杆组件通过复位弹簧实现复位；静铁芯组件包括静铁芯和铜排；所述齿轮延时器由齿轮传动组件构成，包括主动齿轮，延时齿轮，传动齿轮，挡块；连杆二与主动齿轮上的主动齿轮轴偏心处或该齿轮轮缘上通过螺钉连接固定一起，用于带动主动齿轮以主动齿轮轴为轴转动，进一步带动传动齿轮转动，从而驱动延时齿轮运动，实现运动传递的延时作用；连杆一连接连杆二，连杆二连接连杆三，该连杆三连接连杆四，该连杆四的另一端与脱扣轴连接；传动杆连接连杆一的一端还连接一个反力弹簧，用于为脱扣器提供反力，通过调节反力弹簧的初始伸长量实现脱扣器整定值的调节，通过电磁吸力和弹簧力的作用使动铁芯组件及连杆组件转动，并通过连杆四转动使脱扣轴转动，使断路器完成分断；短路脱扣器和齿轮延时器以及连杆机构均与断路器框架连接固定。
进一步的技术方案是：
所述短路延时可调装置，其衔铁包括2个安装于外侧的侧夹板，该2个侧夹板内侧分别为第一硅钢片组件板和第二硅钢片组件板，在该两块硅钢片组件板中间为环氧板，该5块板叠置后通过铆钉连接固定为一体。
所述短路延时可调装置，其反力弹簧与用于调节该反力弹簧预紧力从而实现短路脱扣器整定值调节的整定块连接，该整定块固定在断路器框架上。
所述短路延时可调装置，其延时齿轮为半圆齿轮，与挡块匹配，用于依据不同的应用场合调节挡块和延时齿轮之间相对滑动的齿数，确定短路延时可调装置的不同的延时时间。
所述短路延时可调装置，其环氧板为非导磁材料制成，用于增加磁感应回路磁阻，实现短路电流在整定值到极限值范围内衔铁受到电磁吸力不变。
所述短路延时可调装置，其传动齿轮与延时齿轮共传动齿轮轴，该传动齿轮轴和挡块的挡块轴以及主动齿轮轴均固定在断路器框架上；主动齿轮与传动齿轮啮合。
所述短路延时可调装置，其短路延时可调装置的延时时间以挡块相对于延时齿轮滑动一个齿的时间确定，短路延时可调装置的延时时间选定范围为5～50ms。
所述短路延时可调装置，其短路延时可调装置的延时时间以挡块相对于延时齿轮滑动一个齿的时间确定，短路延时可调装置的延时时间选定为25ms。
本发明应用的效果为：所述短路延时可调装置使断路器不依靠外部控制电源能稳定、可靠地实现短路短延时保护功能，且断路器的短延时的时间可根据应用场合要求进行调节，断路器实现短路短延时保护的短路电流整定值可根据使用要求进行调节。
附图说明
图1 为本发明一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置结构示意图。
图2为本发明短路延时可调装置结构原理图。
图3 为图1中短路脱扣器A的结构示意图。
图4 为构成短路脱扣器A的动铁芯组件的衔铁结构示意图。
图5 为图1中齿轮延时器B的结构示意图。
图中附图标记名称为：
A -短路脱扣器，B -齿轮延时器，C-连杆机构；
1-动铁芯组件，1.1-传动杆，1.1’-传动杆轴，1.2-衔铁，1.21-侧夹板，1.22-第一硅钢片组件板，1.23-环氧板，1.24-第二硅钢片组件板，1.25-铆钉，1.3-支撑柱，1.4-反力弹簧，1.5-整定块；
2-静铁芯组件，2.1-静铁芯，2.2-铜排；
3- 连杆组件，3.1-连杆一，3.2-连杆二，3.3-连杆三，3.4-连杆四；
4-齿轮传动组件，4.1-主动齿轮，4.2-延时齿轮，4.3-传动齿轮，4.4-挡块，4.4’-挡块轴， 4.5-主动齿轮轴，4.6-传动齿轮轴，4.7-复位弹簧，4.8-固定侧板；
5-断路器框架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：是一个基本实施例。如图1-5所示：一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，它由用于监测主回路短路电流并发出动作指令的短路脱扣器A和用于调节延时时间的齿轮延时器B，以及用于实现运动传递的连杆机构C组成；所述短路脱扣器A是由连接在断路器框架上的动铁芯组件1和静铁芯组件2组成；如图2、3所示，动铁芯组件1有一个传动杆1.1，该传动杆的一端连接衔铁1.2，另一端与连杆组件3的连杆一3.1连接；所述传动杆1.1其连接衔铁1.2处的相对方有支撑柱1.3；如图1所示，连杆组件3的一个固定在主动齿轮轴4.5上的拐臂与一个复位弹簧4.7相连，用于断路器完成分断后使连杆组件3通过复位弹簧4.7实现复位；如图1、3所示，静铁芯组件2包括静铁芯2.1和铜排2.2；如图1、2、5所示，所述齿轮延时器B由齿轮传动组件4构成，包括主动齿轮4.1，延时齿轮4.2，传动齿轮4.3，挡块4.4；连杆二3.2与主动齿轮4.1上的主动齿轮轴4.5偏心处或该齿轮轮缘上通过螺钉连接固定在一起，用于带动主动齿轮4.1以主动齿轮轴4.5为轴转动，进一步带动传动齿轮4.3转动，从而驱动延时齿轮4.2运动，实现运动传递的延时作用；如图1、2所示，连杆一3.1连接连杆二3.2，连杆二3.2连接连杆三3.3，该连杆三3.3连接连杆四3.4，该连杆四3.4的另一端与脱扣轴3.5连接；传动杆1.1连接连杆一3.1的一端还连接一个反力弹簧1.4，用于为脱扣器提供反力，通过调节反力弹簧1.4的初始伸长量实现脱扣器整定值的调节，通过电磁吸力和弹簧力的作用使动铁芯组件1及连杆组件3转动，并通过连杆四3.4转动使脱扣轴3.5转动，使断路器完成分断；短路脱扣器A和齿轮延时器B以及连杆机构C均与断路器框架5连接固定。
实施例2：是在实施例1的基础上进一步的实施例。如图4所示，所述衔铁1.2包括2个安装于外侧的侧夹板1.21，该2个侧夹板内侧分别为第一硅钢片组件板1.22和第二硅钢片组件板1.24，在该两块硅钢片组件板中间为环氧板1.23，该5块板叠置后通过铆钉1.25连接固定为一体。如图1、3所示，所述反力弹簧1.4与用于调节该反力弹簧预紧力从而实现短路脱扣器整定值调节的整定块1.5连接，该整定块1.5固定在断路器框架5上。如图1所示，所述延时齿轮4.2为半圆齿轮，与挡块4.4匹配，用于依据不同的应用场合调节挡块4.4和延时齿轮4.2之间相对滑动的齿数，确定短路延时可调装置的不同的延时时间。在图4中，所述环氧板1.23为非导磁材料制成，用于增加磁感应回路磁阻，实现短路电流在整定值到极限值范围内衔铁1.2受到电磁吸力不变。在图5中，所述传动齿轮4.3与延时齿轮4.2共传动齿轮轴4.6，该传动齿轮轴4.6和挡块4.4的挡块轴4.4’以及主动齿轮轴4.5均固定在断路器框架5上；主动齿轮4.1与传动齿轮4.3啮合。所述短路延时可调装置的延时时间以挡块4.4相对于延时齿轮4.2滑动一个齿的时间确定，短路延时可调装置的延时时间选定范围为5～50ms。
实施例3：是在实施例2的基础上的优选的实施例。如图1、2、4所示，所述短路延时可调装置的延时时间以挡块4.4相对于延时齿轮4.2滑动一个齿的时间确定，短路延时可调装置的延时时间选定为25ms。
结合本发明的结构和工作原理及效果对本发明作进一步说明如下：
如图2、3所示，本发明短路延时可调装置短路脱扣器系统A的工作过程如下：当铜排2.2有短路电流流过时，静铁芯2.1对动铁芯组件1上的衔铁1.2施加电磁吸力，且铜排2.2流过的短路电流越大电磁吸力越大。当铜排2.2流过的短路电流小于整定值时，动铁芯组件1在电磁吸力、反力弹簧1.4的弹簧力和支撑力作用下平衡。当主回路电流值达到整定值时，动铁芯组件1受到电磁吸力大于反力弹簧1.4的弹簧力，进一步的动铁芯组件1的传动杆1.1绕传动杆轴1.1’逆时针旋转。当短路电流在整定值到极限值范围内变化时，动铁芯组件1受到的电磁吸力相同，经过仿真计算，如图3、4所示，当衔铁1.2与静铁芯2.1选择合适的距离时，短路电流在整定值到极限值范围内变化，动铁芯组件1受到电磁吸力相同，保证短路电流在所述范围内时动铁芯组件1的运动规律相同，进而保证短路电流在整定值到极限值范围内变化时，所述短路延时可调装置的延时时间相同。
为实现短路延时可调装置延时功能，需进一步实现运动传递的延时，短路延时可调装置是通过齿轮延时器B实现运动传递的延时功能。
如图5所示，本发明提供的齿轮延时器B的结构示意图，所述齿轮延时器B工作过程如下：如图1、2所示，动铁芯组件1的传动杆1.1转动带动连杆一3.1转动，进一步带动连杆二3.2转动，进一步带主动齿轮轴4.5转动，进一步带动主动齿轮4.1转动，该主动齿轮4.1和传动齿轮4.3啮合，延时齿轮4.2与传动齿轮4.3同轴，进一步使延时齿轮4.2转动，进一步挡块4.4相对于延时齿轮4.2的齿滑动（类似于钟表结构），通过获得挡块4.4相对延时齿轮4.2滑动的齿数，从而得到挡块4.4相对延时齿轮4.2滑动的时间，进一步得到连杆二3.2转动的时间，进一步得到连杆机构C传递运动的时间，进一步得到短路延时可调装置的延时时间。优选的实施例：当挡块4.4相对延时齿轮4.2滑动一个齿时，所述短路延时可调装置的延时时间为25ms。
本发明提供的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置的工作过程如下：如图2、3所示，当铜排2.2流过短路电流达到整定值时，动铁芯组件1受到静铁芯2.1电磁吸力大于反力弹簧1.4的弹簧力，使得动铁芯组件1转动，并通过连杆一3.1使连杆二3.2转动，进一步通过连杆三3.3使连杆四3.4转动，进一步通过连杆连杆四3.4使脱扣轴3.5转动，使断路器完成分断；通过齿轮延时器B获得并延长连杆3.2转动时间，从而实现运动传递的延时功能，进一步实现所述短路延时可调装置的延时功能，并且可通过齿轮延时器B使所述短路延时可调装置的延时时间确定。所述短路延时可调装置的延时时间的调节通过所述齿轮延时器B实现，短路电流的整定值通过所述短路脱扣器A实现。
本发明的权利要求保护范围不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于：它由用于监测主回路短路电流并发出动作指令的短路脱扣器（A）和用于调节延时时间的齿轮延时器（B），以及用于实现运动传递的连杆机构（C）组成；所述短路脱扣器（A）是由连接在断路器框架上的动铁芯组件（1）和静铁芯组件（2）组成；动铁芯组件（1）有一个传动杆（1.1），该传动杆的一端连接衔铁（1.2），另一端与连杆组件（3）的连杆一（3.1）连接；所述传动杆（1.1）其连接衔铁（1.2）处的相对方有支撑柱（1.3）；连杆组件（3）的一个固定在主动齿轮轴（4.5）上的拐臂与一个复位弹簧（4.7）相连，用于断路器完成分断后使连杆组件（3）通过复位弹簧（4.7）实现复位；静铁芯组件（2）包括静铁芯（2.1）和铜排（2.2）；所述齿轮延时器（B）由齿轮传动组件（4）构成，包括主动齿轮（4.1），延时齿轮（4.2），传动齿轮（4.3），挡块（4.4）；连杆二（3.2）与主动齿轮（4.1）固定连接的主动齿轮轴（4.5）偏心处或该齿轮轮缘上通过螺钉连接固定一起，用于带动主动齿轮（4.1）以主动齿轮轴（4.5）为轴转动，进一步带动传动齿轮（4.3）转动，从而驱动延时齿轮（4.2）运动，实现运动传递的延时作用；连杆一（3.1）连接连杆二（3.2），连杆二（3.2）连接连杆三（3.3），该连杆三（3.3）连接连杆四（3.4），该连杆四（3.4）的另一端与脱扣轴（3.5）连接；传动杆（1.1）连接连杆一（3.1）的一端还连接一个反力弹簧（1.4），用于为脱扣器提供反力，通过调节反力弹簧（1.4）的初始伸长量实现脱扣器整定值的调节，通过电磁吸力和弹簧力的作用使动铁芯组件（1）及连杆组件（3）转动，并通过连杆四（3.4）转动使脱扣轴（3.5）转动，使断路器完成分断；短路脱扣器（A）和齿轮延时器（B）以及连杆机构（C）均与断路器框架（5）连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述衔铁（1.2）包括2个安装于外侧的侧夹板（1,21），该2个侧夹板内侧分别为第一硅钢片组件板（1.22）和第二硅钢片组件板（1.24），在该两块硅钢片组件板中间为环氧板（1.23），该5块板叠置后通过铆钉（1.25）连接固定为一体。
3.根据权利要求1所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述反力弹簧（1.4）与用于调节该反力弹簧预紧力从而实现短路脱扣器整定值调节的整定块（1.5）连接，该整定块（1.5）固定在断路器框架（5）上。
4.根据权利要求1所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述延时齿轮（4.2）为半圆齿轮，与挡块（4.4）匹配，用于依据不同的应用场合调节挡块（4.4）和延时齿轮（4.2）之间相对滑动的齿数，确定短路延时可调装置的不同的延时时间。
5.根据权利要求2所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述环氧板（1.23）为非导磁材料制成，用于增加磁感应回路磁阻，实现短路电流在整定值到极限值范围内衔铁（1.2）受到电磁吸力不变。
6.根据权利要求1所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述传动齿轮（4.3）与延时齿轮（4.2）共传动齿轮轴（4.6），该传动齿轮轴（4.6）和挡块（4.4）的挡块轴（4.4’）以及主动齿轮轴（4.5）均固定在断路器框架（5）上；主动齿轮（4.1）与传动齿轮（4.3）啮合。
7.根据权利要求4所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述短路延时可调装置的延时时间以挡块（4.4）相对于延时齿轮（4.2）滑动一个齿的时间确定，短路延时可调装置的延时时间选定范围为5～50ms。
8.根据权利要求4所述的一种大电流框架式直流断路器用短路延时可调装置，其特征在于，所述短路延时可调装置的延时时间以挡块（4.4）相对于延时齿轮（4.2）滑动一个齿的时间确定，短路延时可调装置的延时时间选定为25ms。
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