CN109473324A - 无极性低压断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无极性低压断路器，涉及电器开关技术领域，包括操作机构、两组静触头组件、桥式动触头组件和两个灭弧室，桥式动触头组件与静触头组件相对设置，两组静触头组件分别为输入、输出静触头组，桥式动触头组件与两组静触头组件配合形成左、右动静触头断口，所述的左、右动静触头断口紧靠相配合的灭弧室；开断电路时，左、右动静触头断口之间形成的电弧，由于其电流方向相反所产生的自励磁场相互排斥，促使左右断口的电弧自行导入两个灭弧室实现熄弧。本发明断路器具有两个开关断口和两个灭弧室，两个开关断口串联，当开断电路时，产生的电弧能量由两个断口分担，熄弧由两个灭弧室分别承担，有利于快速熄弧。

Description

无极性低压断路器

技术领域

本发明涉及电器开关技术领域，特别是涉及一种无极性低压断路器。

背景技术

现有的低压断路器通常只有一个开关断口，该开关断口由一个旋转的动触头与一个静触头组成，对应开关断口配置有一个灭弧室。开断电路时，所有的电弧能量均由这一个断口开断并且由这一个灭弧室熄弧，其熄弧能力弱，这种结构限制了断路器的分断能力。

开关断口与灭弧室有一段距离，这个距离一般在6～12mm之间，开断电路产生电弧后，需要通过引弧板、引弧片等将电弧引入灭弧室熄灭，导致燃弧时间长、熄弧过程慢、动静触头烧蚀等各种问题，严重影响断路器的使用寿命。

针对直流低压断路器，其开关断口产生的电弧要在外加磁场的作用下依靠引弧板、引弧片等导入灭弧室，既增加了材料成本，又增加了人工装配费用。再者，由于低压断路器的内部空间有限，只能局部固定永久磁铁，需要根据使用的电源极性，事先设定好磁场极性，才能利于吹弧，故只能做成有极性的吹弧特性，限制了其应用领域。

为了避免由于极性安装错误带来的人身以及财产损失，需要一种无需考虑极性、可以实现可靠的引弧和灭弧效果的无极性低压断路器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无极性低压断路器，以克服现有技术无法实现可靠的引弧和灭弧效果问题，并且无需考虑极性，提高了使用安全性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无极性低压断路器，包括操作机构、两组静触头组件、桥式动触头组件和两个灭弧室，桥式动触头组件与静触头组件相对设置，两组静触头组件分别为输入、输出静触头组，桥式动触头组件与两组静触头组件配合形成左、右动静触头断口，当动、静触头在导电状态下开断时，左、右动静触头断口的电弧电流方向相反；两灭弧室为左灭弧室和右灭弧室，所述的左、右动静触头断口紧靠相配合的灭弧室；操作机构控制桥式动触头组件同时与两组静触头组件接触或分离，从而实现断路器的合闸或分闸；开断电路时，左、右动静触头断口之间形成的电弧，由于其电流方向相反所产生的自励磁场相互排斥，促使左右断口的电弧自行导入两个灭弧室实现熄弧。

进一步的，桥式动触头组件直通两组静触头组件左、右静触头，桥式动触头组件包括左、右动触头，左、右动触头与相配合的左、右静触头形成左动静触头组件和右动静触头组件，每一动静触头组件中动、静触头的通路局部设计为当导电时其动静触头的电流方向相反，断路器开断电路时，动、静触头由于电流方向相反所产生的电动斥力推动桥式动触头组件快速离开静触头组件。

进一步的，所述两组静触头组件为左、右静触头组件，左、右静触头组件分别朝对应的灭弧室延伸一倾斜的导弧面，桥式动触头组件两端对应左、右静触头组件上的导弧面各延伸一倾斜的导弧面至左、右灭弧室中。

进一步的，所述桥式动触头组件包括一触桥，左静触头组件和右静触头组件均设有一段平行于该触桥的导电臂，两个导电臂上的电流方向相同并与触桥上的电流方向相反。

进一步的，所述左、右静触头组件的导电臂上紧靠邻近的灭弧室各设有一个静触点，静触点正对触桥，触桥上相对两个静触点设有两个动触点，动、静触点的接触或分离实现电路的合闸或分闸。

进一步的，所述的操作机构包括连接桥式动触头组件的动触头支架，动触头支架位于左、右静触头组件之间，动触头支架上下滑移从而带动桥式动触头组件与静触头组件接触或分离。

进一步的，所述的桥式动触头组件的左、右两个动触头下方各设有一个弹簧，所述的桥式动触头组件、两个弹簧和动触头支架形成超程结构，动触头支架上移并驱动桥式动触头组件与左、右静触头组件接触后，继续上移动触头支架，动触头支架压缩两个弹簧，两个弹簧为桥式动触头组件与静触头组件的闭合提供可靠的接触压力。

进一步的，所述的左、右灭弧室通过一引弧板连接，动触头支架正对该引弧板的部位开设有避位孔，一导电弹簧一端抵接引弧板，其另一端穿过避位孔抵接至桥式动触头组件。

进一步的，所述的动触头支架上设有一竖直放置的主压簧，动、静触头组件闭合时，主压簧压缩并储存为驱动动触头与静触头分断所需的储能弹力。

本发明提供的无极性低压断路器的结构也适用于无极性微型断路器，并且具有以下有益效果：

1.本断路器具有两个开关断口和两个灭弧室，两个开关断口串联，当开断电路时，产生的电弧能量由两个断口分担，熄弧由两个灭弧室分别承担，有利于快速熄弧。

2.本发明的开关断口紧靠灭弧室，动、静触头组件设有延伸至灭弧室的导弧斜面，两个断口产生的电弧在电弧自励磁场作用下相互排斥，并沿导弧斜面快速进入灭弧室进行熄弧，实现了真正意义上的无极性吹弧特性，使该无极性低压断路器适用于所有领域的电路。

3.两个静触头组件上的电流方向与桥式动触头组件上的电流方向相反，动静触头开断时，电流产生的电动力相互排斥，通过采用互相平行的导电臂和触桥结构，使动静触头分断故障电流时产生最大的电动斥力，使桥式动触头组件快速离开静触头组件，其分断时间短，有利于电弧熄灭。

4.两个弹簧也可以由一个弹簧片代替，采用弹簧片式或二个弹簧式超程机构，弹簧片或二个弹簧受压时，桥式动触头组件两端同时受力，使两个动静触头接触点受力均衡，接触可靠。

附图说明

图1示出了实施例1断路器外壳盖合状态的整体示意图；

图2示出了实施例1断路器电路断开状态的内部正视图；

图3示出了实施例1断路器电路闭合状态的内部正视图；

图4示出了实施例1断路器电路断开状态的内部立体示意图；

图5示出了实施例1断路器产生故障电流时的电流方向示意图；

图6示出了实施例1断路器的电弧灭弧原理示意图，动静触头间产生的两段电弧沿箭头方向相互排斥；

图7示出了实施例2的断路器的动静触头断开示意图；

图8示出了实施例2的断路器的动静触头闭合或断开过程示意图；

图9示出了实施例2的断路器的动静触头闭合示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。下文中使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”是参照附图图面设定的，仅是为了描述方便而非对本发明的限制。

本发明所述的无极性低压断路器的结构也适用于无极性微型断路器。

实施例1：如图1至图6所示，本发明提供的无极性低压断路器主要包括：塑料外壳和置于其中的左右接线夹组件、操作机构、磁脱扣系统、热脱扣系统、桥式动触头组件16、两组静触头组件和两个灭弧室。外壳包括底座1和上盖29，断路器的所有内部零件以底座1和上盖29为安装基准。其中，左接线夹组件30连接热脱扣系统和电源，右接线夹组件13连接磁脱扣系统和负载，磁脱扣系统与热脱扣系统通过桥式动触头组件16与静触头组件15的闭合实现电连接。桥式动触头组件16与静触头组件15、21相对设置，两个灭弧室相对于桥式动触头组件16和静触头组件15、21左右对称。桥式动触头组件16与静触头组件15、21相对设置，两组静触头组件15、21分别为输入、输出静触头组件，桥式动触头组件16与两组静触头组件15、21配合形成左、右动静触头断口，当动、静触头在导电状态下开断时，左、右动静触头断口的电弧电流方向相反；两灭弧室为左灭弧室12和右灭弧室14，所述的左、右动静触头断口紧靠相配合的灭弧室；操作机构控制桥式动触头组件16同时与两组静触头组件15、21接触或分离，从而实现断路器的合闸或分闸；开断电路时，左、右动静触头断口之间形成的电弧由于其电流方向相反所产生的自励磁场相互排斥促使左右断口的电弧自行导入两个灭弧室实现熄弧。

桥式动触头组件16直通两组静触头组件15、21左、右静触头，桥式动触头组件16包括左、右动触头，左、右动触头与相配合的左、右静触头形成左动静触头组件36和右动静触头组件37，每一组件中动、静触头的通路局部设计为当导电时其动静触头的电流方向相反，断路器开断电路时，动、静触头由于电流方向相反所产生的电动斥力推动桥式动触头组件16快速离开静触头组件。

桥式动触头组件16包括一触桥26，触桥26正对静触头组件的一面的两端分别设有一个紧靠灭弧室的动触头24。触桥26左、右两端分别延伸至左、右两个灭弧室12、14中，其延伸部分为倾斜的导弧面27。触桥26背离动触头的一面上固定有一弹簧片17，弹簧片17两端的受力点分别位于或紧靠两个动触头24下方。

静触头组件包括左静触头组件15和右静触头组件21，左静触头组件通过热脱扣系统连接电源，右静触头组件通过磁脱扣系统连接负载。左静触头组件15和右静触头组件21均设有一段平行于触桥26的导电臂32、33，两个导电臂上的电流方向相同并与触桥上的电流方向相反。各导电臂均设有一个倾斜延伸至邻近的灭弧室的导弧面，各导电臂对应触桥26上的一个邻近的动触头24设有一个静触头23。

动、静触头组件构成两个开关断口，两个开关断口产生的电弧沿倾斜的导弧面快速进入灭弧室进行熄弧，并且，由于桥式动触头组件和静触头组件上的电流方向相反，桥式动触头组件开断时，桥式动触头组件和静触头组件的电流产生的电动力相互排斥，推动桥式动触头组件快速离开静触头组件，由于分断时间短，有利于电弧熄灭。

操作机构主要包括手柄5、手柄复位簧4、杠杆6、锁扣杆8和动触头支架18，手柄5和杠杆6之间、以及杠杆6和动触头支架18之间采用链接轴3铰接，锁扣杆通过一转轴固定在底座上并与杠杆联动连接。锁扣杆还与一指示器7联动，通过观察指示器7的指示信息来获知断路器处于分闸或合闸状态。

动触头支架18内设有一凹槽，凹槽内竖直放置有主压簧20，底座1上的限位块28延伸至该凹槽中，主压簧20上端抵推限位块28，下端抵推动触头支架18。桥式动触头组件16的触桥26和弹簧片17穿置于动触头支架18末端。操作机构驱动动触头支架18上下移动，使桥式动触头组件16同时与左静触头组件15和右静触头组件21接触或分离，以此实现断路器合闸或开闸。桥式动触头组件与两组静触头组件闭合时，主压簧压缩并储存为驱动动触头与静触头分断所需的储能弹力，电路发生故障时，主压簧反弹推动动触头离开静触头。

左、右灭弧室12、14底部通过一引弧板连接，动触头支架18正对该引弧板的部位开设有避位孔。一导电弹簧19一端抵接引弧板，另一端穿过避位孔抵接至弹簧片17，在桥式动触头组件16上下移动过程中，该导电弹簧19两端始终分别抵接引弧板和弹簧片17。

热脱扣系统包括双金属片25、脱扣杆2等，双金属片25通过电线与左静触头15组件连接，脱扣杆2可转动地固定在底座上，并通过一锁扣面实现对锁扣杆的支撑。磁脱扣系统包括线圈9、磁芯组件10、磁轭11和磁脱扣推杆22，线圈9一端与右静触头组件21连接，另一端与右接线夹组件13连接。短路时，线圈产生的磁作用力驱动磁脱扣推杆朝脱扣杆移动，并推动脱扣杆2旋转，使脱扣杆与锁扣杆解锁。锁扣杆解锁后向下旋转，并带动操作系统断开动静触头。

桥式动触头组件16、弹簧片17和动触头支架18共同组成超程结构，桥式动触头组件16向上移动至与静触头组件接触后，继续向上移动动触头支架18，则动触头支架18压缩弹簧片17。弹簧片17压缩时，其两端的受力平衡，弹簧片17两端的受力点位于或紧靠两个动触头24下方，保证了两个动触头24的受力均衡，为静触头组件15、21和桥式动触头组件16的闭合提供保证电接触可靠的接触压力和超程弹力。

在开关断开状态时，顺时针旋转操作手柄5，在链接轴3的驱动下，使得杠杆6逆时针旋转，并拉动触头支架18向上运动，从而带动桥式动触头组件16与静触头组件接触，使电路闭合。电路闭合后，动触头支架18继续向上运动并压缩弹簧片17，超程结构保证桥式动触头组件16有足够的压力与静触头组件15、21可靠接触。

在开关闭合状态时，当线路发生过载或短路时，开关自动断开。具体为：过载时，双金属片25过热弯曲，推动脱扣杆2顶端以使其顺时针旋转；短路时，线圈9产生强大的磁场，磁芯组件10内部的动铁芯向左运动，与动铁芯固定连接的磁脱扣推杆22向左推动脱扣杆2，使得脱扣杆2顺时针旋转。随着脱扣杆2顺时针旋转，锁扣杆8与脱扣杆2分离，锁扣杆8失去支撑面，其在主压簧储能的作用下逆时针旋转。主压簧20反弹并推动动触头支架18向下运动，带动桥式动触头组件16与静触头组件15分离，从而使电路断开。在此过程中，操作手柄5在手柄复位簧4的作用下逆时针旋转复位。

如图6所示，在开关断开状态下，产生故障电流时，动，静触头之间的断口处产生电弧31，两个开关断口处的电弧31电流方向相反，在两段电弧电流的自励磁场的作用下，两段电弧的弧柱相互排斥，使各电弧快速进入邻近的灭弧室。

桥式动触头组件16和静触头组件15、21延伸至灭弧室的导弧面使电弧31沿斜面向灭弧室内运动，拉长了电弧，利于熄弧。静触头组件15、21的特殊设计，保证静触头组件15、21上的故障电流方向与桥式动触头组件16上的故障电流方向如图5所示始终相反，静触头组件的导电臂32、33和桥式动触头组件的触桥26之间产生电动斥力，推动桥式动触头组件16快速与静触头组件15、21分离，实现开断电路。导电臂32、33和触桥26相互平行，使电动斥力最大化。

实施例2：本实施例2与实施例1的区别在于采用两个弹簧34代替实施例1所述的弹簧片17，如图7和图9所示，两个弹簧34位于触桥和动触头支架18之间、且分别位于两个动触头下方，桥式动触头组件16、两个弹簧34以及动触头支架18组成触头超程机构，其具有更好的稳定性。动触头支架上移并驱动桥式动触头组件与左、右静触头组件接触后，继续上移动触头支架，动触头支架压缩二个弹簧，二个弹簧为桥式动触头组件与静触头组件的闭合提供可靠的接触压力。导电弹簧19上端穿过动触头支架18上的避位孔抵接至触桥26上。

此外，在脱扣杆2上增设了一个连杆35，该连杆35连接脱扣杆2和锁扣杆8。

本发明与现有技术的主要区别在于以下几点：

1.本低压断路器采用桥式双断口开关结构，配置两个灭弧室。

2.桥式动触头组件16的触桥与触头组件15、21的导电臂平行，桥式动触头组件沿垂直方向运动，桥式动触头组件16与静触头组件15、21均设置有斜面导弧结构。

3.由于两个电弧的电流方向相反，其自励磁场相互排斥，依靠两个电弧弧柱的相互排斥力，将两个电弧弧柱推入紧邻的灭弧室熄弧，实现直流分断无极性。

4.由于动、静触头组件的特殊设计，使平行的导电臂和触桥分断故障电流时，产生最大的电动斥力，使得开关快速分离，开断电路。

5.操作机构的机械结构。

6.采用了桥式动触头组件16、弹簧片17(或二个弹簧34)以及动触头支架18组成的触头超程机构。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (9)

1.一种无极性低压断路器，其特征在于：包括操作机构、两组静触头组件、桥式动触头组件和两个灭弧室，桥式动触头组件与静触头组件相对设置，两组静触头组件分别为输入、输出静触头组，桥式动触头组件与两组静触头组件配合形成左、右动静触头断口，当动、静触头在导电状态下开断时，左、右动静触头断口的电弧电流方向相反；两灭弧室为左灭弧室和右灭弧室，所述的左、右动静触头断口紧靠相配合的灭弧室；操作机构控制桥式动触头组件同时与两组静触头组件接触或分离，从而实现断路器的合闸或分闸；开断电路时，左、右动静触头断口之间形成的电弧,由于其电流方向相反所产生的自励磁场相互排斥,促使左右断口的电弧自行导入两个灭弧室实现熄弧。

2.根据权利要求1所述的无极性低压断路器，其特征在于：桥式动触头组件直通两组静触头组件的左、右静触头，桥式动触头组件包括左、右动触头，左、右动触头与相配合的左、右静触头形成左动静触头组件和右动静触头组件，每一动静触头组件中动、静触头的通路局部设计为当导电时其动静触头上的电流方向相反，断路器开断电路时，动、静触头由于电流方向相反所产生的电动斥力推动桥式动触头组件快速离开静触头组件。

3.根据权利要求1所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述两组静触头组件为左、右静触头组件，左、右静触头组件分别朝对应的灭弧室延伸一倾斜的导弧面；桥式动触头组件两端对应左、右静触头组件上的导弧面各延伸一倾斜的导弧面至左、右灭弧室中。

4.根据权利要求2所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述桥式动触头组件包括一触桥，左静触头组件和右静触头组件均设有一段平行于该触桥的导电臂，两个导电臂上的电流方向相同并与触桥上的电流方向相反。

5.根据权利要求4所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述左、右静触头组件的导电臂上紧靠邻近的灭弧室各设有一个静触点，静触点正对触桥，触桥上相对两个静触点设有两个动触点，动、静触点的接触或分离实现电路的合闸或分闸。

6.根据权利要求1所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述的操作机构包括连接桥式动触头组件的动触头支架，动触头支架位于左、右静触头组件之间，动触头支架上下滑移从而带动桥式动触头组件与静触头组件接触或分离。

7.根据权利要求6所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述的桥式动触头组件的左、右两个动触头下方各设有一个弹簧，所述的桥式动触头组件、两个弹簧和动触头支架形成超程结构；动触头支架上移并驱动桥式动触头组件与左、右静触头组件接触后，继续上移动触头支架，动触头支架压缩两个弹簧，两个弹簧为桥式动触头组件与静触头组件的闭合提供可靠的接触压力。

8.根据权利要求6所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述的左、右灭弧室通过一引弧板连接，动触头支架正对该引弧板的部位开设有避位孔，一导电弹簧一端抵接引弧板，其另一端穿过避位孔抵接至桥式动触头组件。

9.根据权利要求6所述的无极性低压断路器，其特征在于：所述的动触头支架上设有一竖直放置的主压簧，动、静触头组件闭合时，主压簧压缩并储存为驱动动触头与静触头分断所需的储能弹力。