CN110211850B - 安全型液压电磁断路器及分断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安全型液压电磁断路器及分断方法,属于断路器制造技术领域。它解决了现有分断速度慢等问题。本安全型液压电磁断路器及分断方法包括壳体,壳体上设有进线端子和出线端子,进线端子和出线端子之间设有电磁传动机构,电磁传动机构包括绕设于延时管上的感应线圈,延时管设于安装框架上,还包括脱扣机构、衔铁和手闸,安装框架分别通过第四铰接件、第五铰接件和衔铁等。本安全型液压电磁断路器及分断方法的优点在于:在分断过程中的分断时间减少,能够提高产品的分断能力;另外有不可回弹的结构设计,可以确保断路器在分断的过程中,不会出现二次通电的问题,在提高分断能力的同时,又能够提高其安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于断路器制造技术领域,尤其是涉及一种安全型液压电磁断路器及分断方法。
背景技术
如图1和2所述,现有的液压电磁断路器的工作原理:由于现有的动触头1′是通过铰接轴一2′直接与安装框架3′铰接,再通过铰接轴二4′与脱扣机构5′铰接,这样的结构设置导致动触头1′不可能出现绕着铰接轴二4′转动的情况出现,这样即使动触头1′和静触头6′因为电流方向相反而产生互相排斥的电动斥力时,动触头1′也不会发生旋转,况且这里的流经动触头1′和静触头6′的电流方向是相同的,只有当电流流经感应线圈7′时,通过感应线圈7′产生电磁吸力以吸合衔铁8′,从而带动脱扣机构5′最终实现解锁,将动触头1′和静触头6′分离,以实现电流断开起保护作用,这样导致断路器要经过一系列的解锁动作才能够使其断电,如图3所示为现有的液压电磁式断路器的分断试验数据,从中可看出分断的时间都要大于10毫秒,而分断速度的快慢对于联入该电力系统内的设备财产以及相关用户的生命是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种设计合理,解决现有的电磁断路器在有短路电流流经时,要使其内的相靠合的动触头和静触头分开所需时间长的问题的安全型液压电磁断路器。
本发明的第二个目的是针对上述问题,提供一种控制电磁断路器快速断电、安全性好的安全型液压电磁断路器的分断方法。
为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:本发明的安全型液压电磁断路器,包括壳体,壳体上设有进线端子和出线端子,进线端子和出线端子之间设有电磁传动机构,电磁传动机构包括绕设于延时管上的感应线圈,延时管设于安装框架上,还包括脱扣机构、衔铁和手闸,安装框架分别通过第四铰接件、第五铰接件和衔铁、手闸铰接,脱扣机构与手闸通过第三铰接件铰接,脱扣机构还通过第一铰接件与动触头铰接,动触头上设有动触点,静触头上设有静触点,动触点与静触头点配合,其特征在于:流经静触头的电流方向与流经动触头的电流方向相反,安装框架与动触头之间设有用于在本断路器合闸时施加给动触头的用以使其与静触头相靠合的力的弹性伸缩件,安装框架与弹性伸缩件之间设有支撑件,支撑件通过第二铰接件与安装框架连接,支撑件还与脱扣机构、动触头共同铰接于第一铰接件上以用于支撑第一铰接件;第四铰接件和第五铰接件上各设有弹性复位件。
在上述的安全型液压电磁断路器中,电磁传动机构还包括设于壳体上的弹性卡接座,在合闸时,该弹性卡接座与因流入短路电流而受到电动斥力的推动、以致绕第一铰接件向远离静触头一方旋转的动触头卡接配合,以阻止该旋转中的动触头回转。
在上述的安全型液压电磁断路器中,动触头为两段式结构,包括在合闸时,与静触头相配合的水平段和呈倾斜向下且向安装框架方向延伸的倾斜段,倾斜段在流入短路电流时在电动斥力的作用下发生旋转与弹性卡接座卡合。
在上述的安全型液压电磁断路器中,弹性卡接座包括安装板和弹性卡件,弹性卡件的一端连于安装板上、另一端为自由端呈悬空设置,该自由端在与旋转中的动触头卡接后,以阻止该动触头回转。
在上述的安全型液压电磁断路器中,弹性卡件沿动触头方向呈倾斜向上设置;弹性卡件呈弧形设置。
在上述的安全型液压电磁断路器中,弹性卡件的自由端呈倾斜向下设置,该倾斜向下处与动触头卡合。
在上述的安全型液压电磁断路器中,第二铰接件上亦设有弹性复位件。
在上述的安全型液压电磁断路器中,静触点和静触头之间设有引弧角,动触头上设有动触点一侧设有灭弧块。
本安全型液压电磁断路器的短路电流分断方法,包括下述步骤:
A、当短路电流从进线端子率先经过处于合闸时的本断路器的动触头和静触头时,受到电动斥力的作用,动触头先于脱扣机构的解锁动作而迅速斥开,动触头绕着第一铰接件向远离静触头一方旋转,动触头和静触头分离;
B、当短路电流流经到本断路器中的感应线圈时,感应线圈产生电磁吸力,吸合衔铁从而带动脱扣机构解锁,此时先前被斥开的动触头受弹性伸缩件的拉力继续增大与静触头的电气间隙,达到极限值;
C、待感应线圈上的电流消失后,衔铁、手闸、动触头受弹性回复力的作用,恢复到分闸时的状态,等待下一次的重新手动合闸通电。
在上述的安全型液压电磁断路器的短路电流分断方法中,步骤A和步骤B之间,旋转中的动触头远离静触头的一端与弹性卡接座卡接,以阻止该旋转中的动触头回转。
与现有技术相比,本安全型液压电磁断路器及分断方法的优点在于:
1、流经静触头的电流方向与流经动触头的电流方向相反能产生电动斥力,且由第一铰接件、第二铰接件、动触头、支撑件和弹性伸缩件形成一个四连杆的动作机构,这样当短路电流流经静触头和动触头时,产生电动斥力可以率先推开动触头,从而使本断路器具有在利用感应线圈产生电磁吸力来使脱扣机构解锁前,就能率先将动触头上动触点和静触头上的静触点分离,这样能够使本液压电磁式断路器在分断过程中的分断时间减少(预计利用本套机构的分断时间将会在5毫秒以内),能够提高产品的分断能力;另外有不可回弹的结构设计,即弹性卡接座的设置,可以确保断路器在分断的过程中,不会出现二次通电的问题,在提高分断能力的同时,又能够提高其安全性和可靠性;
2、同时本断路器对过载保护的动作方式,由于电流较小,所产生的电动斥力不足以抵消作用于动触头上的弹性伸缩件的拉力,因此在对过载的保护过程中,本断路器内部机构的动作方式也还是利用感应线圈产生的电磁力来吸动衔铁使其脱扣机构解锁来实现本断路器的分闸过程
3、本设计只针对断路器在遇到大电流(短路电流)时的快速反应能力,对于正常的手动分合闸或过载分闸时,动触头是被弹性伸缩件拉住不会大角度旋转的,且不与弹性卡接座卡接。
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获得其他的附图。
图1提供了现有的液压电磁断路器在合闸时的结构示意图。
图2提供了现有的液压电磁断路器在分闸时的结构示意图。
图3提供了现有的液压电磁断路器分断试验示波图。
图4提供了本发明实施例中的位于壳体内的电磁传动机构在动触头和静触头内流入有短路电流,但感应线圈还未流入短路电流时,动触头被电动斥力推开发生转动后与弹性卡接座卡合时状态的结构示意图。
图5提供了本发明实施例中的正常合闸时通以额定电流时的状态的结构示意图。
图6提供了本发明实施例中的动触头内流入短路电流时、被电动斥力斥开并与弹性卡接座卡合时状态的结构示意图。
图7提供了本发明实施例中的感应线圈在有短路电流流经时、产生电磁吸力吸下衔铁、使脱扣机构解锁时状态的结构示意图。
图8提供了本发明实施例中的流经感应线圈的短路电流消失后,各部件受弹性复位力复位至分闸状态位置时状态的结构示意图。
图9提供了本发明实施例中的电磁传动机构的爆炸结构示意图。
图10提供了本发明实施例中的合闸时电流流经静触头和动触头的流向的结构示意图。
图中,动触头1′、铰接轴一2′、安装框架3′、铰接轴二4′、脱扣机构5′、静触头6′、感应线圈7′、衔铁8′、壳体1、进线端子2、出线端子3、电磁传动机构4、延时管401、感应线圈402、安装框架403、脱扣机构404、衔铁405、手闸406、第四铰接件407、第五铰接件408、第三铰接件409、第一铰接件410、动触头411、水平段4111、倾斜段4112、翼板4113、动触点412、静触头413、静触点414、弹性伸缩件415、支撑件416、第二铰接件417、弹性复位件418、弹性卡接座419、安装板4191、弹性卡件4192、引弧角420、灭弧块421、导线5。
具体实施方式
如图4至10所示,本安全型液压电磁断路器的具体实施方式包括但不限于如下的实施例。
实施例1
本安全型液压电磁断路器,包括壳体1,壳体1上设有进线端子2和出线端子3,进线端子2和出线端子3之间设有电磁传动机构4,电磁传动机构4包括绕设于延时管401上的感应线圈402,延时管401设于安装框架403上,还包括脱扣机构404、衔铁405和手闸406,安装框架403分别通过第四铰接件407、第五铰接件408和衔铁405、手闸406铰接,脱扣机构404与手闸406通过第三铰接件409铰接,脱扣机构404还通过第一铰接件410与动触头411铰接,动触头411上设有动触点412,静触头413上设有静触点414,动触点412与静触头413点配合,流经静触头413的电流方向与流经动触头411的电流方向相反,安装框架403与动触头411之间设有用于在本断路器合闸时施加给动触头411的用以使其与静触头413相靠合的力的弹性伸缩件415,安装框架403与弹性伸缩件415之间设有支撑件416,支撑件416通过第二铰接件417与安装框架403连接,支撑件416还与脱扣机构404、动触头411共同铰接于第一铰接件410上以用于支撑第一铰接件410。由于流经静触头413的电流方向与流经动触头411的电流方向相反,因此在短路电流流经时会产生一个较大的电动斥力,这个电动斥力足够可以推动动触头411,且由第一铰接件410、第二铰接件417、动触头411、支撑件416和弹性伸缩件415形成一个四连杆的动作机构,这样当短路电流流经静触头413和动触头411时,产生电动斥力可以率先推开动触头411,使动触头411绕着第一铰接件410沿远离静触头413一方转动,这样在有短路电流流经时,就可以率先将静触头413上的静触点414和动触头411上的动触点412分离,此时短路电流会继续向前流动流入到感应线圈402内,感应线圈402会产生电磁吸力将衔铁405吸合,通过吸合的衔铁405带动脱扣机构404解锁,以使动触头411进一步的远离静触头413,直至极限位置,此外弹性伸缩件415在本断路器合闸时,会对动触头411的施加以使其与静触头413相靠合的力,从而提高了合闸时,动触头411上的动触点412与静触头413上的静触点414之间配合力。
具体地,如图10所示,这里的引起流经静触头413的电流方向与流经动触头411的电流方向相反的结构,可以是静触头413上的静触点414和动触头411上的动触点412设置于靠近进线端子2处,从进线端子2引出的导线5与静触头413上远离静触点414的一端连接,但并不限于以上结构。
另外地,这里的弹性伸缩件415可以但不限于为拉簧。
优选地,动触头411上设有一对翼板4113,动触头411通过该对翼板4113分别与脱扣机构404、弹性伸缩件415连接,以便于动触头411更好地旋转。
另外地,第四铰接件407和第五铰接件408上各设有弹性复位件418,弹性复位件418的设置使当短路电流消失后各部件受弹性变形力的作用复位至分闸状态位置,作为优选,第二铰接件417上亦设有弹性复位件418,增强支撑件416在感应线圈402上的短路电流消失后的复位能力,即使支撑件416复位到分闸状态时的位置的能力。
另外地,这里的弹性复位件418可以但不限于为复位簧。
优选地,静触点414和静触头413之间设有引弧角420,动触头411上设有动触点412的一侧设有灭弧块421。引弧角420和灭弧块421的设置能灭去断路器运行时可能在静触点414和动触点412之间产生的电火花,提高了使用的安全性。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于:电磁传动机构4还包括设于壳体1上的弹性卡接座419,在合闸时,该弹性卡接座419与因流入短路电流而受到电动斥力的推动、以致绕第一铰接件410向远离静触头413一方旋转的动触头411卡接配合,以阻止该旋转中的动触头411回转。因为若在动触头411受电动斥力向远离静触头413一方转动后,且感应线圈402还未吸合衔铁405,衔铁405也就不会带动脱扣机构404解锁,这时若电动斥力变小,动触头411可能发生回转,造成动触头411上的动触点412和静触头413上的静触点414再次结合,这样可能造成危险,而在设置了弹性卡接座419后,只有脱扣机构404解锁后,动触头411才能够恢复到手闸406分闸时所处的原始位置,提高了安全性。
优选地,动触头411为两段式结构,包括在合闸时,与静触头413相配合的水平段4111和呈倾斜向下且向安装框架403方向延伸的倾斜段4112,倾斜段4112在流入短路电流时在电动斥力的作用下发生旋转与弹性卡接座419卡合。倾斜段4112的设置使在动触头411在受电动斥力后发生转动后,能更快地与弹性卡接座419卡合。
另外地,弹性卡接座419包括安装板4191和弹性卡件4192,弹性卡件4192的一端连于安装板4191上、另一端为自由端呈悬空设置,该自由端在与旋转中的动触头411卡接后,以阻止该动触头411回转。这里的弹性卡件4192可以是一个,也可以是若干个呈并行设置,这样增加了其与动触头411的接触面积。
具体的,这里的弹性卡件4192可以为宽度较小的且可弯曲的条形结构,数量可以为一个或多个,也可以是片形结构,但不限于上述的结构。
另外地,弹性卡件4192沿动触头411方向呈倾斜向上设置,以便于动触头411更好地与其卡接;弹性卡件4192呈弧形设置,以减少在与动触头411卡接过程中因碰撞对两者的损耗,延长其使用寿命。
另外地,弹性卡件4192的自由端呈倾斜向下设置,该倾斜向下处与动触头411卡合,以增大卡接部位的面积,提高了卡接强度和稳定性。
如图4和6所示,当断路器上有短路电流从进线端子2流经动触头411、静触头413,但还未流到感应线圈402时,流经动触头411的电流方向由于与流经静触头413的电流方向相反,因此产生电动斥力,动触头411受到电动斥力的作用,先于脱扣机构404的解锁动作而迅速斥开,使动触点412和静触头413分离,并最终与弹性卡接座419上的弹性卡件4192卡合;如图6所示,;如图7所示,当断路器上的短路电流继续流动,以致流入感应线圈402时,感应线圈402产生电磁吸力,吸合衔铁405从而带动脱扣机构404解锁,此时先前被斥开的动触头411受弹簧拉力继续增大与静触头413的电气间隙,达到极限值;如图8所示,待感应线圈402上的短路电流消失后,手闸406及各部件受弹簧力的作用,恢复到分闸状态,等待下一次的重新合闸通电。
本安全型液压电磁断路器的短路电流分断方法,如图4至8所示,这里的断路器要求处于合闸状态,若是处于分闸状态,需要通过人工的方式将手闸406从分闸位置搬到合闸位置,其具体包括下述步骤:A、当短路电流从进线端子2率先经过处于合闸时的本断路器的动触头411和静触头413时,受到电动斥力的作用,动触头411先于脱扣机构404的解锁动作而迅速斥开,动触头411绕着第一铰接件410向远离静触头413一方旋转,动触头411和静触头413分离;B、当短路电流流经到本断路器中的感应线圈402时,感应线圈402产生电磁吸力,吸合衔铁405从而带动脱扣机构404解锁,此时先前被斥开的动触头411受弹性伸缩件415的拉力继续增大与静触头413的电气间隙,达到极限值;C、待感应线圈402上的电流消失后,衔铁405、手闸406、动触头411受弹性变形力的作用,恢复到分闸时的状态,等待下一次的重新合闸通电。
优选地,旋转中的动触头411远离静触头413的一端与弹性卡接座419卡接,以阻止该旋转中的动触头411回转。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了动触头1′、铰接轴一2′、安装框架3′、铰接轴二4′、脱扣机构5′、静触头6′、感应线圈7′、衔铁8′、壳体1、进线端子2、出线端子3、电磁传动机构4、延时管401、感应线圈402、安装框架403、脱扣机构404、衔铁405、手闸406、第四铰接件407、第五铰接件408、第三铰接件409、第一铰接件410、动触头411、水平段4111、倾斜段4112、翼板4113、动触点412、静触头413、静触点414、弹性伸缩件415、支撑件416、第二铰接件417、弹性复位件418、弹性卡接座419、安装板4191、弹性卡件4192、引弧角420、灭弧块421、导线5等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种安全型液压电磁断路器,包括壳体(1),所述的壳体(1)上设有进线端子(2)和出线端子(3),所述的进线端子(2)和出线端子(3)之间设有电磁传动机构(4),所述的电磁传动机构(4)包括绕设于延时管(401)上的感应线圈(402),所述的延时管(401)设于安装框架(403)上,还包括脱扣机构(404)、衔铁(405)和手闸(406),所述的安装框架(403)分别通过第四铰接件(407)、第五铰接件(408)和衔铁(405)、手闸(406)铰接,所述的脱扣机构(404)与手闸(406)通过第三铰接件(409)铰接,所述的脱扣机构(404)还通过第一铰接件(410)与动触头(411)铰接,所述的动触头(411)上设有动触点(412),静触头(413)上设有静触点(414),所述的动触点(412)与静触头(413)点配合,其特征在于:流经静触头(413)的电流方向与流经动触头(411)的电流方向相反,所述的安装框架(403)与动触头(411)之间设有用于在本断路器合闸时施加给动触头(411)的用以使其与静触头(413)相靠合的力的弹性伸缩件(415),所述的安装框架(403)与弹性伸缩件(415)之间设有支撑件(416),所述的支撑件(416)通过第二铰接件(417)与安装框架(403)连接,所述的支撑件(416)还与脱扣机构(404)、动触头(411)共同铰接于第一铰接件(410)上以用于支撑第一铰接件(410);所述的第四铰接件(407)和第五铰接件(408)上各设有弹性复位件(418)。
2.根据权利要求1所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的电磁传动机构(4)还包括设于壳体(1)上的弹性卡接座(419),在合闸时,该弹性卡接座(419)与因流入短路电流而受到电动斥力的推动、以致绕第一铰接件(410)向远离静触头(413)一方旋转的动触头(411)卡接配合,以阻止该旋转中的动触头(411)回转。
3.根据权利要求2所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的动触头(411)为两段式结构,包括在合闸时,与静触头(413)相配合的水平段(4111)和呈倾斜向下且向安装框架(403)方向延伸的倾斜段(4112),所述的倾斜段(4112)在流入短路电流时在电动斥力的作用下发生旋转与弹性卡接座(419)卡合。
4.根据权利要求2所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的弹性卡接座(419)包括安装板(4191)和弹性卡件(4192),所述的弹性卡件(4192)的一端连于安装板(4191)上、另一端为自由端呈悬空设置,该自由端在与旋转中的动触头(411)卡接后,以阻止该动触头(411)回转。
5.根据权利要求4所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的弹性卡件(4192)沿动触头(411)方向呈倾斜向上设置;所述的弹性卡件(4192)呈弧形设置。
6.根据权利要求5所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的弹性卡件(4192)的自由端呈倾斜向下设置,该倾斜向下处与动触头(411)卡合。
7.根据权利要求2至6任一所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的第二铰接件(417)上亦设有弹性复位件(418)。
8.根据权利要求7所述的安全型液压电磁断路器,其特征在于,所述的静触点(414)和静触头(413)之间设有引弧角(420),所述的动触头(411)上设有动触点(412)一侧设有灭弧块(421)。
9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的安全型液压电磁断路器的短路电流分断方法,其特征在于,包括下述步骤:
A、当短路电流从进线端子(2)率先经过处于合闸时的本断路器的动触头(411)和静触头(413)时,受到电动斥力的作用,动触头(411)先于脱扣机构(404)的解锁动作而迅速斥开,动触头(411)绕着第一铰接件(410)向远离静触头(413)一方旋转,动触头(411)和静触头(413)分离;
B、当短路电流流经到本断路器中的感应线圈(402)时,感应线圈(402)产生电磁吸力,吸合衔铁(405)从而带动脱扣机构(404)解锁,此时先前被斥开的动触头(411)受弹性伸缩件(415)的拉力继续增大与静触头(413)的电气间隙,达到极限值;
C、待感应线圈(402)上的电流消失后,衔铁(405)、手闸(406)、动触头(411)受弹性回复力的作用,恢复到分闸时的状态,等待下一次的重新手动合闸通电。
10.根据权利要求9所述的安全型液压电磁断路器的短路电流分断方法,其特征在于,步骤A和步骤B之间,旋转中的动触头(411)远离静触头(413)的一端与弹性卡接座(419)卡接,以阻止该旋转中的动触头(411)回转。
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