CN108493074A - 一种漏电保护断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏电保护断路器，包括壳体和枢接于所述壳体的手柄，所述壳体的内部设有动触头机构、热元系统、L相静触头、零序互感器、L相负载接线片、灭弧室、试验电阻、磁轭、试验按钮接触片、漏电脱扣系统、N相负载接线片、漏电保护电路板和N相接线片。本发明的制造成本低、实用性强，采用电子式的控制模式，能够在过载、短路或漏电时迅速断开电路，而且，当漏电电流较小时，本发明亦能检测到漏电电流，在漏电电流接近30mA时便可断开电路，从而提升断路器的安全性能。

Description

一种漏电保护断路器

技术领域

本发明涉及电气设备领域，具体是涉及一种漏电保护断路器。

背景技术

漏电保护断路器是一种具有过载、短路和漏电保护功能的设备，当线路过载、短路和漏电时，可用来保护设备和防止发生人身触电事故。但现有的漏电保护断路器在线路发生过载、短路和漏电时，反应不够迅速。

发明内容

本发明的目的是提供一种漏电保护断路器，所述漏电保护断路器的制造成本低、实用性强，采用电子式的控制模式，能够在过载、短路和漏电时迅速断开电路，而且，当漏电电流较小时，本发明亦能检测到漏电电流，在漏电电流接近30mA时便可断开电路，从而提升断路器的安全性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种漏电保护断路器，包括壳体和枢接于所述壳体的手柄，所述壳体的内部设有动触头机构、热元系统、L相静触头、零序互感器、L相负载接线片、灭弧室、试验电阻、磁轭、试验按钮接触片、漏电脱扣系统、N相负载接线片、漏电保护电路板和N相接线片；其中，所述手柄通过U型连杆与所述动触头机构连接，所述动触头机构与所述壳体可转动连接，所述L相静触头紧靠于所述动触头机构的动触头，所述零序互感器电气连接于所述漏电保护电路板，所述试验电阻和所述动触头机构通过耐高温绝缘线串联连接于所述漏电保护电路板，所述L相负载接线片、N相负载接线片分别电气连接于所述零序互感器，所述试验电阻分别电气连接于所述试验按钮接触片和所述磁轭，所述漏电脱扣系统电气连接于所述零序互感器。

优选的，所述漏电保护电路板集成有三极晶闸管，所述三极晶闸管分别电气连接于所述零序互感器和所述漏电脱扣系统；所述控制电路板电气连接于所述零序互感器。

优选的，所述漏电脱扣系统包括线圈骨架、动铁芯、漏电脱扣线圈、绝缘纸层、瞬时脱扣线圈、铁芯弹簧、静铁芯和脱扣顶杆，所述瞬时脱扣线圈包覆于所述线圈骨架的外壁面，所述绝缘纸层设于所述瞬时脱扣线圈与所述线圈骨架之间，所述动铁芯可滑动地设置于所述线圈骨架中，并紧靠于所述静铁芯，所述漏电脱扣线圈包覆于所述动铁芯和所述静铁芯的外壁面，所述脱扣顶杆与所述静铁芯固定连接。

优选的，所述动触头机构包括压缩弹簧、动触头座、N相动触头扭簧、跳扣、锁扣、脱扣连杆、N相动触头、L相动触头、锁扣复位扭簧和L相动触头扭簧，所述压缩弹簧的一端固定连接于所述动触头座，另一端固定连接于所述壳体，所述N相动触头扭簧的弹性端紧靠于所述动触头座，所述跳扣、脱扣连杆、N相动触头、L相动触头分别可转动地连接于所述动触头座，所述锁扣复位扭簧的弹性端紧靠于所述锁扣，所述L相动触头扭簧的弹性端紧靠于所述锁扣，所述L相动触头紧靠于所述L相静触头，所述N相动触头紧靠于所述N相接线片。

优选的，所述跳扣包括跳扣本体，所述跳扣本体设有转轴孔和U型连杆孔，所述跳扣通过所述转轴孔与所述动触头座枢接，所述U型连杆通过所述U型连杆孔与所述跳扣连接；所述锁扣包括锁扣本体，所述锁扣本体设有转动轴、脱扣连杆孔和定位钩，所述转动轴与所述锁扣本体一体成型，所述锁扣通过所述转动轴枢接于所述动触头座，所述脱扣连杆通过所述脱扣连杆孔与所述锁扣连接，所述定位钩卡接于所述动触头座的锁止部。

优选的，所述动触头座包括跳扣轴、锁扣轴孔、L相动触头转轴、锁扣复位扭簧槽、N相动触头转轴、锁止部和压缩弹簧固定槽，所述跳扣通过所述跳扣轴与所述动触头座连接，所述锁扣通过所述锁扣轴孔与所述动触头座连接，所述L相动触头通过所述L相动触头转轴与所述动触头座连接，所述N相动触头通过所述N相动触头转轴与所述动触头座连接，所述锁扣复位扭簧的一端固定设置于所述锁扣复位扭簧槽中，所述压缩弹簧的一端固定设置于所述压缩弹簧固定槽中。

优选的，所述L相动触头和所述N相动触头分别设有扭簧固定部，所述L相动触头扭簧和所述N相动触头扭簧分别相对应设有轴定位圈，所述L相动触头扭簧的轴定位圈固定设置于所述L相动触头的扭簧固定部，所述N相动触头扭簧的轴定位圈固定设置于所述N相动触头的扭簧固定部。

优选的，所述热元系统包括引弧片、软连接线、双金属片、接线螺钉、接线座、接线片和连接片，所述引弧片固定连接于所述双金属片，所述引弧片还连接有导磁片，所述软连接线的一端电气连接于所述双金属片，另一端电气连接于所述动触头机构，所述接线螺钉螺纹连接于所述接线座，所述接线板固定连接于所述接线座，所述连接片的一端固定连接于所述接线板，另一端固定连接于所述双金属片。

优选的，所述壳体的外壁面设有负载端N相接线座、负载端L相接线座、漏电试验按钮、断路器通断状态指示屏、进线端N相接线座和进线端L相接线座，所述负载端N相接线座、进线端N相接线座、负载端L相接线座、进线端L相接线座分别电气连接于漏电保护电路板，所述漏电试验按钮通过弹簧连接于所述壳体，所述漏电试验按钮中设有试验按钮接触片，所述试验按钮接触片电气连接于所述试验电阻，所述断路器通断状态指示屏电气连接于所述漏电保护电路板。

优选的，所述N相动触头与所述N相静触头之间的直线距离小于所述L相动触头与所述L相静触头之间的直线距离，从而确保动触头机构在闭合和断开时N相动触头和N相静触头总是比L相动触头和L相静触头先接触、慢断开。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用电子式的控制模式，能够在过载、短路和漏电时迅速断开电路，而且，当漏电电流较小时，本发明亦能检测到漏电电流，在漏电电流接近30mA便可断开电路，从而提升断路器的安全性能；

2、本发明的动触头机构采用整体模块，只有动触头座、锁扣和跳扣3个塑料件，相比于现有的动触头机构需要6个塑料件组成，本发明可以减少制造3个塑料件，从而使得本发明的制造成本更低，装配也简单，实用性更强，而且动触头不需要烫焊也不需要用螺钉固定，直接用扭簧装设在动触头座上便可，制造工艺更简单便捷。

附图说明

图1a为本发明的壳体内部结构示意图；

图1b为图1a的后视结构示意图；

图2a为本发明的壳体的主视图；

图2b为图2a的右视图；

图2c为图2a的仰视图；

图2d为图2a的俯视图；

图3为本发明的漏电脱扣系统的结构示意图；

图4为本发明的热元系统的结构示意图；

图5a为本发明的漏电脱扣系统的结构示意图；

图5b为图5a的后视图；

图5c为图5a的右视图；

图5d为图5b拆下锁扣后的结构示意图；

图6为本发明的跳扣的结构示意图；

图7a为本发明的锁扣的主视图‘

图7b为图7a的后视图；

图7c为图7a的俯视图；

图8a为本发明的动触头座的主视图；

图8b为图8a的后视图；

图9为本发明的漏电保护的电路原理图。

附图说明：图9中TA表示零序互感器；TR表示漏电脱扣系统；IC表示集成电路；SCR表示三极晶闸管；SB表示试验按钮。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1a～图8b所示，本发明为一种漏电保护断路器，包括壳体和枢接于所述壳体的手柄21，所述壳体的内部设有动触头机构2、热元系统3、L相静触头4、零序互感器7、L相负载接线片8、灭弧室9、试验电阻10、磁轭11、试验按钮接触片13、漏电脱扣系统15、N相负载接线片16、漏电保护电路板17和N相接线片20；其中，所述手柄21通过U型连杆1与所述动触头机构2连接，所述动触头机构2与所述壳体可转动连接，所述L相静触头4紧靠于所述动触头机构2的动触头，所述零序互感器7电气连接于所述漏电保护电路板17，所述试验电阻10和所述动触头机构2通过耐高温绝缘线19串联连接于所述漏电保护电路板17，所述L相负载接线片8、N相负载接线片16分别电气连接于所述零序互感器7，所述试验电阻10分别电气连接于所述试验按钮接触片13和所述磁轭11，所述漏电脱扣系统15电气连接于所述零序互感器7。

需要说明的是，所述漏电保护电路板17集成有三极晶闸管，所述三极晶闸管分别电气连接于所述零序互感器7和所述漏电脱扣系统15。

需要说明的是，所述漏电脱扣系统15包括线圈骨架151、动铁芯152、漏电脱扣线圈153、绝缘纸层154、瞬时脱扣线圈155、铁芯弹簧156、静铁芯157和脱扣顶杆158，所述瞬时脱扣线圈155包覆于所述线圈骨架151的外壁面，所述绝缘纸层154设于所述瞬时脱扣线圈155与所述线圈骨架151之间，所述动铁芯152可滑动地设置于所述线圈骨架151中，并紧靠于所述静铁芯157，所述漏电脱扣线圈153包覆于所述动铁芯152和所述静铁芯157的外壁面，所述脱扣顶杆158与所述静铁芯157固定连接。

需要说明的是，所述动触头机构2包括压缩弹簧201、动触头座202、N相动触头扭簧203、跳扣204、锁扣205、脱扣连杆206、N相动触头207、L相动触头208、锁扣复位扭簧209和L相动触头扭簧210，所述压缩弹簧201的一端固定连接于所述动触头座202，另一端固定连接于所述壳体，所述N相动触头扭簧203的弹性端紧靠于所述动触头座202，所述跳扣204、脱扣连杆206、N相动触头207、L相动触头208分别可转动地连接于所述动触头座202，所述锁扣复位扭簧209的弹性端紧靠于所述锁扣205，所述L相动触头扭簧210的弹性端紧靠于所述锁扣205，所述L相静触头4还连接有导磁片6，所述L相动触头208紧靠于所述L相静触头4，所述N相动触头207紧靠于所述N相接线片20。

需要进一步说明的是，所述跳扣包括跳扣本体，所述跳扣本体设有转轴孔2041和U型连杆孔2042，所述跳扣204通过所述转轴孔2041与所述动触头座202枢接，所述U型连杆1通过所述U型连杆孔2042与所述跳扣204连接；所述锁扣205包括锁扣本体，所述锁扣本体设有转动轴2051、脱扣连杆孔2052和定位钩2053，所述转动轴2051与所述锁扣本体一体成型，所述锁扣205通过所述转动轴2051枢接于所述动触头座202，所述脱扣连杆206通过所述脱扣连杆孔2052与所述锁扣205连接，所述定位钩2053卡接于所述动触头座202的锁止部2026。

需要进一步说明的是，所述动触头座202包括跳扣轴2021、锁扣轴孔2022、L相动触头转轴2023、锁扣复位扭簧槽2024、N相动触头转轴2025、锁止部2026和压缩弹簧固定槽2027，所述跳扣204通过所述跳扣轴2021与所述动触头座202连接，所述锁扣204通过所述锁扣轴孔2022与所述动触头座202连接，所述L相动触头208通过所述L相动触头转轴2023与所述动触头座202连接，所述N相动触头207通过所述N相动触头转轴2025与所述动触头座202连接，所述锁扣复位扭簧209的一端固定设置于所述锁扣复位扭簧槽2024中，所述压缩弹簧201的一端固定设置于所述压缩弹簧固定槽2027中。

需要进一步说明的是，所述L相动触头208和所述N相动触头207分别设有扭簧固定部，所述L相动触头扭簧210和所述N相动触头扭簧203分别相对应设有轴定位圈，所述L相动触头扭簧210的轴定位圈固定设置于所述L相动触头208的扭簧固定部，所述N相动触头扭簧203的轴定位圈固定设置于所述N相动触头207的扭簧固定部。

需要再进一步说明的是，所述热元系统3包括引弧片31、软连接线32、双金属片33、接线螺钉34、接线座35、接线片36和连接片37，所述引弧片31固定连接于所述双金属片33，所述引孤片31还连接有导磁片5，所述软连接线32的一端电气连接于所述双金属片33，另一端电气连接于所述动触头机构，所述接线螺钉34螺纹连接于所述接线座35，所述接线板固定连接于所述接线座35，所述连接片37的一端固定连接于所述接线板，另一端固定连接于所述双金属片33。

需要再进一步说明的是，所述壳体的外壁面设有负载端N相接线座22、负载端L相接线座23、漏电试验按钮24、断路器通断状态指示屏25、进线端N相接线座27和进线端L相接线座26，所述负载端N相接线座22、进线端N相接线座27、负载端L相接线座23、进线端L相接线座26分别电气连接于漏电保护电路板17，所述漏电试验按钮24通过弹簧12连接于所述壳体，所述漏电试验按钮24中设有试验按钮接触片13，所述试验按钮接触片13电气连接于所述试验电阻10，所述手柄21通过压缩弹簧14连接于所述壳体，所述断路器通断状态指示屏25电气连接于所述漏电保护电路板17。

需要再进一步说明的是，所述N相动触头与所述N相静触头之间的直线距离小于所述L相动触头与所述L相静触头4之间的直线距离，从而确保动触头机构在闭合和断开时N相动触头和N相静触头总是比L相动触头和L相静触头4先接触、后断开。

如图9所示，本发明的漏电保护原理如下：

通过调整电路原理图9中磁环信号输入端R5电阻大小来设置漏电动作电流在IΔno和IΔn之间。

电路正常时，电路中除了工作电流外没有漏电电流通过漏电开关，此时经过零序互感器的电流大小相等，方向相反，总和为零，互感器铁芯中的感应磁通量也等于零；零序互感器没有产生输出信号，漏电开关正常工作，保持接通状态。

当线路或被保护电器发生漏电或有人触电时，当漏电电流接近漏电动作电流30mA，使流过零序互感器的电流矢量和不为零，零序互感器铁芯产生磁通。其内部二次绕组有感生电流产生，感应电流经过集成电路放大后输出信号给三极晶闸管，使三极晶闸管立即导通，此时漏电脱扣系统中的漏电脱扣线圈通电，产生磁力压缩动芯弹簧，动铁芯进一步推动脱扣顶杆，脱扣顶杆冲击锁扣，使得锁扣开关断开，脱扣时间＜0.1秒，从而达到漏电保护目的。

本发明还设有漏电试验按钮，漏电试验按扭用于定期(可每月检测一次)检测漏电开关的可靠性。

在按下漏电试验按钮时，L相和N相发生短路产生泄漏电流。使流过零序互感器电流矢量和不为零，零序互感器铁芯产生磁通。其内部的二次绕组有感生电流产生，经过集成电路中放大后输出信号给三极晶闸管，使三极晶闸管立即导通，此时漏电脱扣系统中的漏电脱扣线圈通电，产生磁力推动动铁芯，动铁芯进一步撞击静铁芯157上的脱扣顶杆，脱扣顶杆冲击锁扣，使得锁扣开关断开，脱扣时间＜0.1秒，从而达到漏电检测目的。

本发明实现对电路过载保护的工作原理如下：

在正常工作状态时，动触头座上端顺时针旋转一定的角度，挤压压缩弹簧，此时压缩弹簧储存有一定的动能。L相动触头、N相动触头分别与L相静触头和N相静触头上的触点紧密接触，L相动触头、N相动触头分别在L相动触头扭簧和N相动触头扭簧的作用下产生一定的压力。

当额定工作电流In≤32A，正常负载电流为1.0In(A)时本发明可正常工作。

当负载电流为1.13In(A)时，在过载的情况下工作1小时内，锁扣不会脱扣；当负载电流5S内上升并稳定在1.45In(A)时，本发明在1小时内脱扣；当负载电流为2.55In(A)时，小型断路器在1～60S内脱扣，以上就是本发明对电路过载保护的原理。

在本发明对电路过载保护过程中，断路器的具体工作过程如下：双金属片向右弯曲，带动脱扣连杆拖动锁扣旋转，使跳扣也旋转；动触头座上端在压缩弹簧释放的动能作用下，下端逆时针旋转一定的角度，L相动触头和N相动触头与L相静触头和N相静触头快速分离，L相动触头和N相动触头在2～6毫秒内达到断开状态，同时使电弧电压降在2～6毫秒内达到最大值，在触头断开瞬间产生电弧，电弧在触头分开时流过导电回路，并在电流产生的磁场力的作用下沿L相静触头和L相动触头的表面做法线运动，当L相动触头运动至接近开距极限时，L相动触头的顶端接近引弧片，此时电弧断裂并在磁场力的作用下，沿引弧片和静触头进入灭弧室中，电弧在灭弧室中被金属栅片切割成多段电弧，从而使电弧熄灭。

本发明实现对电路短路保护的工作原理如下：

本发明的瞬时脱扣动作电流设计为C型(5In～10In)：当负载端发生短路，且短路电流达到产生动作电流的条件时，瞬时脱扣线圈产生的磁力吸引动铁芯压缩铁芯弹簧，脱扣顶杆撞击锁扣，此时跳扣旋转，开关断开，脱扣时间＜0.1秒，这便是小型断路器的短路保护原理。本发明在对电路短路保护过程中，产生电弧和电弧熄灭的原理和过程同对电路过载保护的原理和过程一样。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种漏电保护断路器，包括壳体和枢接于所述壳体的手柄，其特征在于，所述壳体的内部设有动触头机构、热元系统、L相静触头、零序互感器、L相负载接线片、灭弧室、试验电阻、磁轭、试验按钮接触片、漏电脱扣系统、N相负载接线片、漏电保护电路板和N相接线片；其中，所述手柄通过U型连杆与所述动触头机构连接，所述动触头机构与所述壳体可转动连接，所述L相静触头紧靠于所述动触头机构的动触头，所述零序互感器电气连接于所述漏电保护电路板，所述试验电阻和所述动触头机构通过耐高温绝缘线串联连接于所述漏电保护电路板，所述L相负载接线片、N相负载接线片分别电气连接于所述零序互感器，所述试验电阻分别电气连接于所述试验按钮接触片和所述磁轭，所述漏电脱扣系统电气连接于所述零序互感器。

2.根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述漏电保护电路板集成有三极晶闸管，所述三极晶闸管分别电气连接于所述零序互感器和所述漏电脱扣系统。

3.根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述漏电脱扣系统包括线圈骨架、动铁芯、漏电脱扣线圈、绝缘纸层、瞬时脱扣线圈、铁芯弹簧、静铁芯和脱扣顶杆，所述瞬时脱扣线圈包覆于所述线圈骨架的外壁面，所述绝缘纸层设于所述瞬时脱扣线圈与所述线圈骨架之间，所述动铁芯可滑动地设置于所述线圈骨架中，并紧靠于所述静铁芯，所述漏电脱扣线圈包覆于所述动铁芯和所述静铁芯的外壁面，所述脱扣顶杆与所述静铁芯固定连接。

4.根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述动触头机构包括压缩弹簧、动触头座、N相动触头扭簧、跳扣、锁扣、脱扣连杆、N相动触头、L相动触头、锁扣复位扭簧和L相动触头扭簧，所述压缩弹簧的一端固定连接于所述动触头座，另一端固定连接于所述壳体，所述N相动触头扭簧的弹性端紧靠于所述动触头座，所述跳扣、脱扣连杆、N相动触头、L相动触头分别可转动地连接于所述动触头座，所述锁扣复位扭簧的弹性端紧靠于所述锁扣，所述L相动触头扭簧的弹性端紧靠于所述锁扣，所述L相动触头紧靠于所述L相静触头，所述N相动触头紧靠于所述N相接线片。

5.根据权利要求4所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述跳扣包括跳扣本体，所述跳扣本体设有转轴孔和U型连杆孔，所述跳扣通过所述转轴孔与所述动触头座枢接，所述U型连杆通过所述U型连杆孔与所述跳扣连接；所述锁扣包括锁扣本体，所述锁扣本体设有转动轴、脱扣连杆孔和定位钩，所述转动轴与所述锁扣本体一体成型，所述锁扣通过所述转动轴枢接于所述动触头座，所述脱扣连杆通过所述脱扣连杆孔与所述锁扣连接，所述定位钩卡接于所述动触头座的锁止部。

6.根据权利要求4所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述动触头座包括跳扣轴、锁扣轴孔、L相动触头转轴、锁扣复位扭簧槽、N相动触头转轴、锁止部和压缩弹簧固定槽，所述跳扣通过所述跳扣轴与所述动触头座连接，所述锁扣通过所述锁扣轴孔与所述动触头座连接，所述L相动触头通过所述L相动触头转轴与所述动触头座连接，所述N相动触头通过所述N相动触头转轴与所述动触头座连接，所述锁扣复位扭簧的一端固定设置于所述锁扣复位扭簧槽中，所述压缩弹簧的一端固定设置于所述压缩弹簧固定槽中。

7.根据权利要求4所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述L相动触头和所述N相动触头分别设有扭簧固定部，所述L相动触头扭簧和所述N相动触头扭簧分别相对应设有轴定位圈，所述L相动触头扭簧的轴定位圈固定设置于所述L相动触头的扭簧固定部，所述N相动触头扭簧的轴定位圈固定设置于所述N相动触头的扭簧固定部。

8.根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述热元系统包括引弧片、软连接线、双金属片、接线螺钉、接线座、接线片和连接片，所述引弧片固定连接于所述双金属片，所述引弧片还连接有导磁片，所述软连接线的一端电气连接于所述双金属片，另一端电气连接于所述动触头机构，所述接线螺钉螺纹连接于所述接线座，所述接线板固定连接于所述接线座，所述连接片的一端固定连接于所述接线板，另一端固定连接于所述双金属片。

9.根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述壳体的外壁面设有负载端N相接线座、负载端L相接线座、漏电试验按钮、断路器通断状态指示屏、进线端N相接线座和进线端L相接线座，所述负载端N相接线座、进线端N相接线座、负载端L相接线座、进线端L相接线座分别电气连接于漏电保护电路板，所述漏电试验按钮通过弹簧连接于所述壳体，所述漏电试验按钮中设有试验按钮接触片，所述试验按钮接触片电气连接于所述试验电阻，所述断路器通断状态指示屏电气连接于所述漏电保护电路板。

10.根据权利要求1所述的漏电保护断路器，其特征在于，所述N相动触头与所述N相静触头之间的直线距离小于所述L相动触头与所述L相静触头之间的直线距离。