CN108878228A - 模块化塑壳断路器及脱扣方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化塑壳断路器及脱扣方法，模块化塑壳断路器包括底座(1)、操作机构(3)、通讯单元(22)和脱扣单元(4)；所述操作机构(3)、所述通讯单元(22)和所述脱扣单元(4)均为模块化结构，集成装配到所述底座(1)；脱扣单元(4)包括基座(7)、上盖(13)、互感器(16)、导电排(21)、磁通脱扣器(8)、弹性元件(10)、顶板(14)和顶杆(12)；互感器采用双线圈结构。优点为：塑壳断路器为一种模块式结构，具有安装简单、功能全面、易于扩展、分断能力强以及可靠性高等优点。

Description

模块化塑壳断路器及脱扣方法

技术领域

本发明属于低压断路器技术领域，具体涉及一种模块化塑壳断路器及脱扣方法。

背景技术

未来断路器朝向“小型化、智能化”方向发展，并且随着电网对断路器的性能和功能的要求不断提升，现有的断路器的分断能力逐渐不能满足市场需求，针对市场的不断变化，需要研发新类型的断路器。

另外，现有的低压塑壳断路器的测量部分采用单线圈结构，开关短路时测量精度和可靠性较差，大电流易造成误动作。脱扣单元为一种非模块化结构，防护性能及可生产性较差，已经不能满足时代需求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种模块化塑壳断路器及脱扣方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种模块化塑壳断路器，包括底座(1)、操作机构(3)、通讯单元(22)和脱扣单元(4)；

所述操作机构(3)、所述通讯单元(22)和所述脱扣单元(4)均为模块化结构，集成装配到所述底座(1)；

其中，所述脱扣单元(4)包括基座(7)、上盖(13)、互感器(16)、导电排(21)、磁通脱扣器(8)、弹性元件(10)、顶板(14)和顶杆(12)；所述磁通脱扣器(8)安装于所述基座(7)的上部空间，所述磁通脱扣器(8)的前端连接执行件(9)，在所述执行件(9)的前方安装有所述顶板(14)；当所述执行件(9)向前动作时，驱动所述顶板(14)沿旋转轴转动；所述磁通脱扣器(8)的后端设置所述弹性元件(10)进行限位；所述顶杆(12)采用浮动结构安装，所述顶杆(12)的前部与所述顶板(14)配合并限位，所述顶杆(12)的后部与漏电保护装置配合；当漏电保护装置动作后，驱动所述顶杆(12)向前运动，所述顶杆(12)前部与所述顶板(14)接触后驱动所述顶板(14)沿旋转轴转动；

所述互感器(16)的内孔轴线与底座(1)底面平行，所述互感器(16)采用双线圈结构，包括线圈A(19)、外壳A(17)、线圈B(20)和外壳B(18)；所述线圈A(19)安装在所述外壳A(17)中，所述线圈A(19)的输出线通过所述外壳A(17)的上部孔输出；所述线圈B(20)安装在所述外壳B(18)中，所述线圈B(20)的输出线通过所述外壳B(18)的上部孔输出；所述外壳A(17)和所述外壳B(18)安装在一起并固定；所述导电排(21)的一端位于所述外壳B(18)的外部，所述导电排(21)的另一端穿过所述线圈A(19)和所述线圈B(20)的中心孔后，延伸到所述外壳A(17)的外部，所述互感器(16)和所述导电排(21)非接触安装，组成一极导电测量系统；

所述操作机构(3)包括手柄(6)和推杆(5)；所述推杆(5)与所述手柄(6)安装在机构上；当所述脱扣单元(4)需要执行脱扣时，所述顶板(14)沿旋转轴转动，转动一定行程后，与所述推杆(5)接触，并进一步驱动所述推杆(5)旋转，达到脱扣行程后操作机构(3)脱扣。

优选的，所述脱扣单元(4)包括防护壳(11)；

所述防护壳(11)为独立零件，设置有导线限位结构及互感器让位结构，所述防护壳(11)通过固定卡扣与基座(7)配合并安装固定。

优选的，所述互感器(16)的数量与产品极数相同。

优选的，所述外壳A(17)和所述外壳B(18)的外部面及底部凹槽与基座(7)配合定位。

优选的，所述通讯单元(22)包括底壳(23)、上壳(24)、端子A(25)和端子B(26)；端子B(26)与脱扣单元(4)中的端子C(27)连接，端子A(25)与外部设备连接进行信号输出。

本发明还提供一种基于模块化塑壳断路器的脱扣方法，包括控制器控制脱扣和漏电保护脱扣两种模式：

控制器控制脱扣的方法为：

磁通脱扣器(8)接收控制器(15)发出的动作信号后，磁通脱扣器(8)中的执行件(9)驱动顶板(14)沿旋转轴转动，转动一定行程后与操作机构(3)上的推杆(5)接触，接触后驱动推杆(5)旋转，从而带动手柄(6)旋转，达到脱扣行程后操作机构(3)脱扣，脱扣后执行件(9)处于弹出位置；

当需要再扣时，转动手柄(6)，手柄(6)与顶板(14)接触后驱动顶板(14)绕旋转轴反向转动，顶板(14)驱动磁通脱扣器(8)的执行件(9)移动复位，磁通脱扣器(8)的执行件(9)达到复位行程后磁通脱扣器(8)整体运动直至操作机构(3)再扣，再扣后手柄(6)到达行程末端，磁通脱扣器(8)复位；合闸后手柄(6)与顶板(14)脱离接触，弹性元件(10)驱动磁通脱扣器(8)恢复到初始位置，完成一个工作循环；

漏电保护脱扣的方法为：

漏电保护装置动作后，驱动顶杆(12)向前运动，顶杆(12)前部与顶板(14)接触后驱动顶板(14)绕旋转轴旋转，转动一定行程后与操作机构(3)上的推杆(5)接触，接触后驱动推杆(5)旋转，达到脱扣行程后操作机构(3)动作脱扣；

当漏电保护装置复位后，推动手柄(6)进行再扣操作，即：手柄(6)驱动顶板(14)绕旋转轴反向转动，顶板(14)驱动顶杆(12)向后移动，操作机构(3)再扣后手柄(6)达到行程末端，顶杆(12)恢复到初始位置。

本发明提供的模块化塑壳断路器及脱扣方法具有以下优点：

塑壳断路器为一种模块式结构，具有安装简单、功能全面、易于扩展、分断能力强以及可靠性高等优点。

附图说明

图1为本发明提供的塑壳断路器的整体结构图；

图2为本发明提供的脱扣单元的分解结构图；

图3为本发明提供的脱扣单元的组装结构图；

图4为本发明提供的脱扣单元的内部正面结构图；

图5为本发明提供的脱扣单元的内部背面结构图；

图6为本发明提供的脱扣单元的俯视图；

图7为磁通脱扣器、弹性元件、顶板和顶杆的位置关系图；

图8为本发明提供的互感器在一个角度下的立体图；

图9为本发明提供的互感器在另一个角度下的立体图；

图10为本发明提供的互感器的分解状态图；

图11为线圈A和外壳A的装配关系图；

图12为线圈B和外壳B的装配关系图；

图13为断路器保护动作时脱扣示意图；

图14为断路器保护动作时再扣示意图；

图15为断路器漏电保护动作时脱扣示意图；

图16为断路器漏电保护动作时再扣示意图；

图17为通讯单元在底座上的装配图；

图18为通讯单元的立体图；

图19为通讯单元的安装示意图。

其中：

1底座、2中盖、3操作机构、4脱扣单元、5推杆、6手柄、7基座、8磁通脱扣器、9执行件、10弹性元件、11防护壳、12顶杆、13上盖、14顶板、15控制器、16互感器、17外壳A、18外壳B、19线圈A、20线圈B、21导电排、22通讯单元、23底壳、24上壳、25端子A、26端子B、27端子C。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了应对电网对断路器的新要求，现提出了一种模块式结构、安装简单、功能全面、易于扩展、分断能力强以及可靠性高的新型电子塑壳断路器。

参考附图，本发明提供的一种模块化塑壳断路器，参考图1，包括底座1、操作机构3、通讯单元22和脱扣单元4；操作机构3、通讯单元22和脱扣单元4均为模块化结构，集成装配到底座1。断路器为双断点、模块化结构。脱扣单元4安装在底座1上作为保护模块，脱扣单元4直接或间接作用于操作机构3进行各种保护脱扣。通讯单元22与脱扣单元4及外部设备连接，实现通讯功能。

下面分别对脱扣单元4、操作机构3和通讯单元22详细说明：

(1)脱扣单元4

脱扣单元4为模块化独立结构，安装在底座1上作为保护单元，与底座1通过螺钉固定。脱扣单元4直接或间接作用于操作机构3进行各种保护脱扣。断路器可扩展通讯功能、漏电保护功能，并设计有与之对应的接口或驱动装置。顶杆安装在基座7上，安装漏电模块后可进行漏电保护，通过顶板14驱动操作机构3脱扣，顶板14驱动顶杆12复位。

脱扣单元4包括基座7、上盖13、互感器16、导电排21、磁通脱扣器8、弹性元件10、顶板14和顶杆12。

具体的，参考图2-图7，脱扣单元4包括上盖13、基座7、互感器16、导电排21、磁通脱扣器8、顶板14、防护壳11、控制器15、顶杆12等零部件。上盖13内安装控制器15及参数设定装置等，保证了调节参数装置与上盖13配合孔的对中性，上盖13前部设置有附件限位结构，配合附件安装，上盖13与基座7安装固定。磁通脱扣器8安装在基座7上，互感器16安装在基座7上，导电排21一端与静触头通过螺栓固定，另一端作为断路器出线端。防护壳11为独立零件，对脱扣单元4进行防护，设置有导线限位结构及互感器16让位结构，安装在基座7上，通过固定卡扣及其他结构与基座7配合并安装固定。

(1.1)磁通脱扣器

磁通脱扣器8安装于基座7的上部空间，参考图6和图7，磁通脱扣器8的前端连接执行件9，在执行件9的前方安装有顶板14；当执行件9向前动作时，驱动顶板14沿旋转轴转动；磁通脱扣器8的后端设置弹性元件10进行限位；顶杆12采用浮动结构安装，顶杆12的前部与顶板14配合并限位，顶杆12的后部与漏电保护装置配合；当漏电保护装置动作后，驱动顶杆12向前运动，顶杆12前部与顶板14接触后驱动顶板14沿旋转轴转动；

可见，磁通脱扣器8内置于脱扣单元4，采用屏蔽电磁干扰外壳，具有较好的抗干扰性。磁通脱扣器8安装在脱扣单元4的基座7上，通过顶板14驱动机构3上的推杆5进行脱扣，手柄6通过顶板14推动执行件9对磁通脱扣器8复位。磁通脱扣器8后部安装弹性元件10，对磁通脱扣器8行程进行补偿。

脱扣单元4还包括防护壳11，防护壳11为独立零件，设置有导线限位结构及互感器让位结构，防护壳11通过固定卡扣与基座7配合并安装固定。防护壳11通过固定结构与基座7配合固定，对整个模块进行防护，防止分断气体及电弧进入脱扣单元4内部，在结构上，提高脱扣单元4各个方向上的防护等级。

(1.2)互感器

互感器16的内孔轴线与底座1底面平行，互感器16的数量与产品极数相同。互感器16采用双线圈结构，每个线圈单独安装在一个壳体内，在壳体端面位置进行绝缘处理，提高了线圈的防护性能。两个线圈所在的壳体可通过边缘的固定装置扣合在一起，组成一极互感器，每极采用一组线圈。互感器安装在导电排21上进行测量。互感器与导电排21组成一极，三极产品采用三组互感器，四极采用四组互感器。每个互感器输出端与控制器15相连，互感器16与导电排21单独定位安装，安装后互感器16内孔周向与导电排21存在电气间隙，有两方面优势，一是提高了电气绝缘性和互感器16可靠性，二是降低互感器16温升，延长使用寿命。

具体的，参考图8-图12，互感器16包括线圈A19、外壳A17、线圈B20和外壳B18；线圈A19安装在外壳A17中，线圈A19的输出线通过外壳A17的上部孔输出；线圈B20安装在外壳B18中，线圈B20的输出线通过外壳B18的上部孔输出；线圈A19、线圈B20安装后对其端面采取绝缘处理。两部分结构通过外壳A17、外壳B18上的固定装置安装在一起并固定，组成互感器16。互感器16内孔轴线与底座1底面平行。将互感器16装入导电排21，导电排21的一端位于外壳B18的外部，导电排21的另一端穿过线圈A19和线圈B20的中心孔后，延伸到外壳A17的外部，组成一极导电测量系统，互感器16数量与产品极数相同。互感器16与导电排21非接触安装且具有较好的对中性，测量精度及介电性能能高。外壳A17顶部凸耳为导线布线引导装置，隔离导线与导电排21。互感器16上的外壳A17、外壳B18外部面及底部凹槽与基座7定位，限制互感器16运动，提高振动条件下测量精度。

(2)操作机构

操作机构3包括手柄6和推杆5；推杆5与手柄6安装在机构上；当脱扣单元4需要执行脱扣时，顶板14沿旋转轴转动，转动一定行程后，与推杆5接触，并进一步驱动推杆5旋转，达到脱扣行程后操作机构3脱扣。

(3)通讯单元

断路器可扩展通讯功能，并设计有与之对应的接口或驱动装置。通讯单元22安装在操作机构3右侧，通过端子B26与脱扣单元4连接，另一端通过螺钉固定在中盖2上，通过端子A25输出或接收通讯信号。通讯单元22接收通讯信号后通过端子B26将信号输入到控制器15，控制器15控制磁通脱扣器8脱扣或其他装置进行相应操作。

参考图17-图19，通讯单元22采用模块化结构，通讯单元22由底壳23、上壳24、端子A25、端子B26等部分组成。端子B26与脱扣单元4中的端子C27连接，端子A25与外部设备连接进行信号输出。通讯单元22依靠其外部面及端子B26、固定孔进行定位固定。安装时按照工作方位将通讯单元22放置于操作机构3右侧安装位置，与中盖2接触后到达限位面，将端子B26与脱扣单元4中的端子C27配合，推动通讯单元22向脱扣单元4方向运动，底壳23定位孔与中盖2定位孔对齐后即安装到位，安装固定螺钉，拧紧后完成安装。

本发明设计特点如下：

(1)脱扣单元4为独立结构，包括上盖13、基座7、互感器16、导电排21、磁通脱扣器8、顶板14、防护壳11、控制器15、顶杆12等零部件。上盖13内安装控制器15，上盖13前部设置有附件限位结构，可配合附件安装，上盖13与基座7安装固定。磁通脱扣器8、互感器16、顶杆12安装在基座7上。防护壳11为独立零件，对脱扣单元4进行防护，设置有导线限位结构及互感器16让位结构，安装在基座7上，可采用卡扣固定，也可采用其他方式。

其中，顶杆12为独立零件，安装在基座7上，采用浮动结构，通过基座7与上盖13进行定位，顶杆12只能沿一个方向运动。顶杆12前部与顶板14配合并限位，后部与漏电脱扣装置配合。顶杆12驱动顶板14带动机构3脱扣进行漏电保护。

(2)互感器16采用双线圈结构。每个线圈单独安装在一个外壳内，端面采取绝缘处理，两个外壳固定在一起组成互感器16，外壳A17凸耳为布线结构，隔离互感器16输出线与导电排。

互感器16中的线圈A19、线圈B20是独立结构，功能可相同也可不同，可采用圆形也可采用其他形状，两个线圈间设置绝缘层，固定在相应的外壳中。外壳A17、外壳B18可采用卡扣但不限于卡扣，也可采用其他一种或几种方式的组合进行安装，卡扣方位可相同也可不同。

(3)磁通脱扣器8是独立结构，金属封闭外壳，安装在基座7上，端部安装弹性元件10，复位操作时可进行行程补偿。

(4)通讯单元22采用模块化结构，与脱扣单元4通过端子进行固定连接。安装时将通讯单元22放入机构右侧区域，向靠近上盖13方向推动通讯单元22，到位后利用螺钉及限位孔进行固定。

本发明还提供一种模块化塑壳断路器的脱扣方法，包括控制器控制脱扣和漏电保护脱扣两种模式：

控制器控制脱扣的方法为：

在图13中，磁通脱扣器8安装在基座7上，由弹性元件10及基座7进行限位固定。磁通脱扣器8接收控制器15发出的动作信号后，磁通脱扣器8中的执行件9驱动顶板14沿旋转轴转动，转动一定行程后与操作机构3上的推杆5接触，接触后驱动推杆5旋转，从而带动手柄6旋转，达到脱扣行程后操作机构3脱扣，脱扣后执行件9处于弹出位置；

在图14中，当需要再扣时，转动手柄6进行再扣操作，手柄6与顶板14接触后驱动顶板14绕旋转轴反向转动，顶板14驱动磁通脱扣器8的执行件9移动复位，磁通脱扣器8的执行件9达到复位行程后磁通脱扣器8整体运动直至操作机构3再扣，再扣后手柄6到达行程末端，磁通脱扣器8复位；合闸后手柄6与顶板14脱离接触，弹性元件10驱动磁通脱扣器8恢复到初始位置，完成一个工作循环；

漏电保护脱扣的方法为：

在图15，顶杆12安装在基座7上，采用浮动结构，通过基座7与上盖13进行定位，顶杆12只能沿一个方向运动，顶杆12前部与顶板14配合并限位，后部与漏电脱扣装置配合。漏电保护装置动作后，驱动顶杆12向前运动，顶杆12前部与顶板14接触后驱动顶板14绕旋转轴旋转，转动一定行程后与操作机构3上的推杆5接触，接触后驱动推杆5旋转，达到脱扣行程后操作机构3动作脱扣；

在图16中，当漏电保护装置复位后，推动手柄6进行再扣操作，即：手柄6驱动顶板14绕旋转轴反向转动，顶板14驱动顶杆12向后移动，操作机构3再扣后手柄6达到行程末端，顶杆12恢复到初始位置。

本发明提供的模块化塑壳断路器，断路器采用模块化结构，可进行功能扩展。脱扣单元为独立结构，内置磁通脱扣器，可进行保护脱扣。互感器采用双线圈结构，外壳设有布线结构，互感器安装防护壳，与触头部分隔离，互感器与导电排独立定位固定。内置接口和动作元件可连接通讯单元及漏电保护模块，具有设计新颖，结构简单，功能全面，易于扩展、分断能力强以及可靠性高的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种模块化塑壳断路器，其特征在于，包括底座(1)、操作机构(3)、通讯单元(22)和脱扣单元(4)；

所述操作机构(3)、所述通讯单元(22)和所述脱扣单元(4)均为模块化结构，集成装配到所述底座(1)；

其中，所述脱扣单元(4)包括基座(7)、上盖(13)、互感器(16)、导电排(21)、磁通脱扣器(8)、弹性元件(10)、顶板(14)和顶杆(12)；所述磁通脱扣器(8)安装于所述基座(7)的上部空间，所述磁通脱扣器(8)的前端连接执行件(9)，在所述执行件(9)的前方安装有所述顶板(14)；当所述执行件(9)向前动作时，驱动所述顶板(14)沿旋转轴转动；所述磁通脱扣器(8)的后端设置所述弹性元件(10)进行限位；所述顶杆(12)采用浮动结构安装，所述顶杆(12)的前部与所述顶板(14)配合并限位，所述顶杆(12)的后部与漏电保护装置配合；当漏电保护装置动作后，驱动所述顶杆(12)向前运动，所述顶杆(12)前部与所述顶板(14)接触后驱动所述顶板(14)沿旋转轴转动；

所述互感器(16)的内孔轴线与底座(1)底面平行，所述互感器(16)采用双线圈结构，包括线圈A(19)、外壳A(17)、线圈B(20)和外壳B(18)；所述线圈A(19)安装在所述外壳A(17)中，所述线圈A(19)的输出线通过所述外壳A(17)的上部孔输出；所述线圈B(20)安装在所述外壳B(18)中，所述线圈B(20)的输出线通过所述外壳B(18)的上部孔输出；所述外壳A(17)和所述外壳B(18)安装在一起并固定；所述导电排(21)的一端位于所述外壳B(18)的外部，所述导电排(21)的另一端穿过所述线圈A(19)和所述线圈B(20)的中心孔后，延伸到所述外壳A(17)的外部，所述互感器(16)和所述导电排(21)非接触安装，组成一极导电测量系统；

所述操作机构(3)包括手柄(6)和推杆(5)；所述推杆(5)与所述手柄(6)安装在机构上；当所述脱扣单元(4)需要执行脱扣时，所述顶板(14)沿旋转轴转动，转动一定行程后，与所述推杆(5)接触，并进一步驱动所述推杆(5)旋转，达到脱扣行程后操作机构(3)脱扣。

2.根据权利要求1所述的模块化塑壳断路器，其特征在于，所述脱扣单元(4)包括防护壳(11)；

所述防护壳(11)为独立零件，设置有导线限位结构及互感器让位结构，所述防护壳(11)通过固定卡扣与基座(7)配合并安装固定。

3.根据权利要求1所述的模块化塑壳断路器，其特征在于，所述互感器(16)的数量与产品极数相同。

4.根据权利要求1所述的模块化塑壳断路器，其特征在于，所述外壳A(17)和所述外壳B(18)的外部面及底部凹槽与基座(7)配合定位。

5.根据权利要求1所述的模块化塑壳断路器，其特征在于，所述通讯单元(22)包括底壳(23)、上壳(24)、端子A(25)和端子B(26)；端子B(26)与脱扣单元(4)中的端子C(27)连接，端子A(25)与外部设备连接进行信号输出。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的模块化塑壳断路器的脱扣方法，其特征在于，包括控制器控制脱扣和漏电保护脱扣两种模式：

控制器控制脱扣的方法为：

磁通脱扣器(8)接收控制器(15)发出的动作信号后，磁通脱扣器(8)中的执行件(9)驱动顶板(14)沿旋转轴转动，转动一定行程后与操作机构(3)上的推杆(5)接触，接触后驱动推杆(5)旋转，从而带动手柄(6)旋转，达到脱扣行程后操作机构(3)脱扣，脱扣后执行件(9)处于弹出位置；

当需要再扣时，转动手柄(6)，手柄(6)与顶板(14)接触后驱动顶板(14)绕旋转轴反向转动，顶板(14)驱动磁通脱扣器(8)的执行件(9)移动复位，磁通脱扣器(8)的执行件(9)达到复位行程后磁通脱扣器(8)整体运动直至操作机构(3)再扣，再扣后手柄(6)到达行程末端，磁通脱扣器(8)复位；合闸后手柄(6)与顶板(14)脱离接触，弹性元件(10)驱动磁通脱扣器(8)恢复到初始位置，完成一个工作循环；

漏电保护脱扣的方法为：

漏电保护装置动作后，驱动顶杆(12)向前运动，顶杆(12)前部与顶板(14)接触后驱动顶板(14)绕旋转轴旋转，转动一定行程后与操作机构(3)上的推杆(5)接触，接触后驱动推杆(5)旋转，达到脱扣行程后操作机构(3)动作脱扣；

当漏电保护装置复位后，推动手柄(6)进行再扣操作，即：手柄(6)驱动顶板(14)绕旋转轴反向转动，顶板(14)驱动顶杆(12)向后移动，操作机构(3)再扣后手柄(6)达到行程末端，顶杆(12)恢复到初始位置。