CN110957192B - 中压开关无源脱扣装置 - Google Patents

Abstract

一种中压开关无源脱扣装置，包括分闸半轴、分闸拨片、传动轴、传动凸轮、侧拨板、弧形传动连板、V型传动小臂、扭簧、拉簧弯板、动铁芯、线圈、永磁铁、塔型复位簧和无源托板。本发明采用无源设计，常态下，线圈不通电，在机械传动拉力作用下，动铁芯被向左拉至自保持合位，此时开关处于合闸状态；当主回路电流过大时，线圈通电，产生与永磁铁相反磁场，削弱或者抵消永磁铁产生的磁场，动铁芯失去与永磁铁在合位状态时的磁吸力，从而被塔型复位簧向右弹开，动铁芯在此冲压力下向右运动，撞击分闸拨片，使分闸拨片带动分闸半轴逆时针转动，实现开关分闸。本发明解决现有脱扣装置在工作时容易受环境影响、功耗高、稳定性较差的技术问题。

Description

中压开关无源脱扣装置

技术领域

本发明涉及电气设备，更具体地说，是一种应用于中压开关柜内的中压开关无源脱扣装置。

背景技术

目前，国家电网对配电领域的重视度不断加大，这使得我国整个配电行业的发展取得了较大的进步，所生产的配电柜产品从经济性能和产品本身的质量都得到了很大的提高。

作为断路器或者控制与保护开关电器的重要执行元件，脱扣装置的作用极为重要。脱扣装置是一种功能部件，短路时它能够快速断开电路，在整个电路保护系统中其作用非常重要。

传统的脱扣装置多数为热脱扣装置，这种脱扣装置存在着下述缺陷：电流通过脱扣装置时，热元件发热，受热后产生变形，当变形至一定程度时，打击牵引杆从而带动机构动作，进而切断电路，然而这种结构的脱扣装置动作值误差比较大，功耗高，受环境影响也大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种中压开关无源脱扣装置，解决现有脱扣装置在工作时容易受环境影响、功耗高、稳定性较差的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的中压开关无源脱扣装置，包括分闸半轴、分闸拨片和传动轴，所述分闸半轴和传动轴均铰接在中压开关中操动机构的安装板上，传动轴在左，分闸半轴在右，所述分闸拨片的顶部固定安装在分闸半轴上，其中，还包括传动凸轮、侧拨板、弧形传动连板、V型传动小臂、扭簧、拉簧弯板、动铁芯、线圈、永磁铁、塔型复位簧和无源托板，所述无源托板固定安装在安装板上；所述传动凸轮固定安装在传动轴上，所述侧拨板位于传动凸轮的下方，并与传动凸轮的外壁相贴合，所述侧拨板的右端铰接在无源托板上，左端与弧形传动连板的顶部铰接，所述V型传动小臂的中部铰接在无源托板上，并与无源托板之间装有扭簧，V型传动小臂的底部与所述弧形传动连板的底部铰接，V型传动小臂的顶部与拉簧弯板的左端铰接，所述拉簧弯板的右端装在动铁芯的左部，所述动铁芯水平设置，所述线圈装在无源托板上，并且套设在动铁芯的中部，线圈与中压开关的主回路电连接，所述永磁铁装在线圈的右端，所述动铁芯的右端设有与永磁铁相配的环形头，所述塔型复位簧套设在动铁芯的右部，且顶在永磁铁与环形头之间；所述分闸拨片的下部与环形头的右侧面相贴合。

本发明所述的中压开关无源脱扣装置，其中，所述侧拨板的顶面右部设有从左下向右上倾斜的弧形部，当传动凸轮的外壁与弧形部相接触时，侧拨板不向后传递任何动力。

本发明所述的中压开关无源脱扣装置，其中，还包括前置螺旋弹簧，所述前置螺旋弹簧套在动铁芯上，且顶在动铁芯的左端与拉簧弯板的右端之间，所述拉簧弯板的右端套设在动铁芯的左部。

本发明所述的中压开关无源脱扣装置，其中，所述传动凸轮外壁上的凸起部位装有滚轮，所述滚轮的外周壁与侧拨板的顶面相贴合。

本发明所述的中压开关无源脱扣装置，其中，所述拉簧弯板呈U形，敞口端与V型传动小臂的顶端铰接，封闭端套设在动铁芯的左部。

采用以上结构后，与现有技术相比，本发明中压开关无源脱扣装置具有以下优点：本发明采用无源设计，常态下，线圈不通电，在传动凸轮、侧拨板、弧形传动连板、V型传动小臂和拉簧弯板的机械传动拉力作用下，动铁芯被向左拉至自保持电磁铁的合位，此时开关处于合闸状态；当主回路电流过大时，线圈通电，产生与永磁铁相反的磁场，从而削弱或者抵消永磁铁产生的磁场，磁场被削弱后，动铁芯失去与永磁铁在合位状态时的磁吸力，从而被塔型复位簧向右弹开，动铁芯在此冲压力下向右运动，撞击分闸拨片，使分闸拨片带动分闸半轴逆时针转动，实现开关分闸。可见，本发明结构设计简单合理，线圈具有启动功率小的特点，使用较小的电能就可实现动铁芯的向右运动，加之塔型复位簧的复位弹力，避免了受环境的影响，稳定性能非常高。

附图说明

图1是本发明中压开关无源脱扣装置处在开关合闸时的主视结构图；

图2是图1的仰视结构图；

图3是图1中隐藏安装板、传动轴、传动凸轮、滚轮、分闸半轴、分闸拨片时的立体结构图；

图4是本发明中压开关无源脱扣装置处在开关分闸时的主视结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明中压开关无源脱扣装置作进一步详细说明：

如图1、图2和图3所示，在本具体实施方式中，本发明中压开关无源脱扣装置，包括分闸半轴13、分闸拨片14、传动轴11、传动凸轮20、侧拨板28、弧形传动连板29、V型传动小臂27、扭簧26、拉簧弯板25、动铁芯22、线圈24、永磁铁、塔型复位簧23和无源托板21。

分闸半轴13和传动轴11均铰接在中压开关中操动机构的安装板12上，传动轴11在左，分闸半轴13在右。分闸拨片14的顶部固定安装在分闸半轴13上，无源托板21固定安装在安装板12上。

传动凸轮20固定安装在传动轴11上，侧拨板28位于传动凸轮20的下方，并与传动凸轮20的外壁相贴合。侧拨板28的右端通过销轴铰接在无源托板21上，左端与弧形传动连板29的顶部铰接。V型传动小臂27的中部通过销轴铰接在无源托板21上，并与无源托板21之间装有扭簧26；V型传动小臂27的底部与所述弧形传动连板29的底部铰接，V型传动小臂27的顶部与拉簧弯板25的左端铰接，拉簧弯板25的右端装在动铁芯22的左部。动铁芯22水平设置，线圈24装在无源托板21上，并且套设在动铁芯22的中部。线圈24与中压开关的主回路电连接，永磁铁(图中未示出)装在线圈24的右端，动铁芯22的右端设有与永磁铁相配的环形头。塔型复位簧23套设在动铁芯22的右部，且顶在永磁铁与环形头之间。分闸拨片14的下部与环形头的右侧面相贴合。

侧拨板28的顶面右部设有从左下向右上倾斜的弧形部281，当传动凸轮20的外壁与弧形部281相接触时，侧拨板28不向后传递任何动力。

为了进一步提高作业时的可靠性，本发明还包括前置螺旋弹簧30，前置螺旋弹簧30套在动铁芯22上，且顶在动铁芯22的左端与拉簧弯板25的右端之间，拉簧弯板25的右端套设在动铁芯22的左部。前置螺旋弹簧30的设计，减小了零件尺寸误差等产生的传动行程波动所带来的影响。

拉簧弯板25呈U形，敞口端与V型传动小臂27的顶端通过销轴铰接，封闭端套设在动铁芯22的左部。这种结构的拉簧弯板25可保证拉力传递的稳定性。

传动凸轮20外壁上的凸起部位装有滚轮201，滚轮201的外周壁与侧拨板28的顶面相贴合。增加滚轮201能够减小传动凸轮20与侧拨板28之间接触时的摩擦力。

上述扭簧26的扭力，远小于塔型复位簧23伸长状态时作用在传动系统上的力。前置螺旋弹簧30的刚度大于塔型复位簧23的刚度，从而当前置螺旋弹簧30压缩至1/3行程时，塔型复位簧23会压缩到底。塔型复位簧23在开关分闸状态时，施加给传动系统的弹力，要大于使分闸半轴13顺时针转动的机构复位簧的弹力。

在中压开关合闸时，本发明无源脱扣装置会进入储能自保持状态，也就是合位状态；所谓储能是指塔型复位簧23的压缩储能。当开关分闸时，塔型复位簧23弹开，释放储能，从而使联动开关操动机构的开关分闸。本发明的具体工作原理如下：

1、开关合闸

传动凸轮20逆时针转动，撞击侧拨板28，使侧拨板28围绕自身右端逆时针转动，同时带动弧形传动连板29向下运动，V型传动小臂27围绕自身中部逆时针转动，继而带动拉簧弯板25从右向左运动。运动过程中，拉簧弯板25会压缩前置螺旋弹簧30，带着动铁芯22向左运动，此时，塔型复位簧23受压收缩，进行储能，分闸半轴13和分闸拨片14在操动机构本身的复位簧的作用下顺时针转动。当动铁芯22的右端被拉至永磁铁的合位时，自保持永磁铁在自身的磁力作用下开始进入合位状态。

由于进入合位状态，需要稳定一小段时间(磁场的建立需要一定的时间)，方便建立保持磁场，及削弱震动(V型传动小臂27顺时针反弹撞击动铁芯22的力、扭簧26给V型传动小臂27逆时针转动时的反向作用力以及缓冲震动反弹等反向作用力)的影响，上述倾斜设计的弧形部281就起到了作用，即当传动凸轮20转至弧形部281时，后续的传动部件是不运动的，此时会有一段时间让动铁芯22保持在永磁铁的合位，此设计即为保证磁场建立的时间。当传动凸轮20转过弧形部281后，自保持永磁铁便真正进入合位状态，参见图1和图2所示状态。

2、开关分闸

当主回路电流过大时，线圈24通电，产生与永磁铁相反的磁场，从而削弱或者抵消永磁铁产生的磁场，磁场被削弱后，动铁芯22失去与永磁铁在合位状态时的磁吸力，从而被塔型复位簧23向右弹开，动铁芯22在此冲压力下向右运动，撞击分闸拨片14，使分闸拨片14带动分闸半轴13逆时针转动，实现开关分闸，参见图4所示状态。

本发明可替代熔断器来使用，成本低，相对于组合电器(熔断器和负荷开关的组合)，有很大的成本优势。本发明为一整合的功能部件，可以通用在各种操动机构上。

本发明实现低功耗下控制开关分闸动作的功能，同时借用开关合闸过程的能量储能保持，有效提高了工作的稳定性和使用寿命。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种中压开关无源脱扣装置，包括分闸半轴(13)、分闸拨片(14)和传动轴(11)，所述分闸半轴(13)和传动轴(11)均铰接在中压开关中操动机构的安装板(12)上，传动轴(11)在左，分闸半轴(13)在右，所述分闸拨片(14)的顶部固定安装在分闸半轴(13)上，其特征在于：

还包括传动凸轮(20)、侧拨板(28)、弧形传动连板(29)、V型传动小臂(27)、扭簧(26)、拉簧弯板(25)、动铁芯(22)、线圈(24)、永磁铁、塔型复位簧(23)和无源托板(21)，所述无源托板(21)固定安装在安装板(12)上；

所述传动凸轮(20)固定安装在传动轴(11)上，所述侧拨板(28)位于传动凸轮(20)的下方，并与传动凸轮(20)的外壁相贴合，所述侧拨板(28)的右端铰接在无源托板(21)上，左端与弧形传动连板(29)的顶部铰接，所述V型传动小臂(27)的中部铰接在无源托板(21)上，并与无源托板(21)之间装有扭簧(26)，V型传动小臂(27)的底部与所述弧形传动连板(29)的底部铰接，V型传动小臂(27)的顶部与拉簧弯板(25)的左端铰接，所述拉簧弯板(25)的右端装在动铁芯(22)的左部，所述动铁芯(22)水平设置，所述线圈(24)装在无源托板(21)上，并且套设在动铁芯(22)的中部，线圈(24)与中压开关的主回路电连接，所述永磁铁装在线圈(24)的右端，所述动铁芯(22)的右端设有与永磁铁相配的环形头，所述塔型复位簧(23)套设在动铁芯(22)的右部，且顶在永磁铁与环形头之间；

所述分闸拨片(14)的下部与环形头的右侧面相贴合。

2.根据权利要求1所述的中压开关无源脱扣装置，其特征在于：所述侧拨板(28)的顶面右部设有从左下向右上倾斜的弧形部(281)，当传动凸轮(20)的外壁与弧形部(281)相接触时，侧拨板(28)不向后传递任何动力。

3.根据权利要求2所述的中压开关无源脱扣装置，其特征在于：还包括前置螺旋弹簧(30)，所述前置螺旋弹簧(30)套在动铁芯(22)上，且顶在动铁芯(22)的左端与拉簧弯板(25)的右端之间，所述拉簧弯板(25)的右端套设在动铁芯(22)的左部。

4.根据权利要求3所述的中压开关无源脱扣装置，其特征在于：所述传动凸轮(20)外壁上的凸起部位装有滚轮(201)，所述滚轮(201)的外周壁与侧拨板(28)的顶面相贴合。

5.根据权利要求4所述的中压开关无源脱扣装置，其特征在于：所述拉簧弯板(25)呈U形，敞口端与V型传动小臂(27)的顶端铰接，封闭端套设在动铁芯(22)的左部。

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