CN113161210A - 一种断路器的双磁路大电流脱扣器 - Google Patents

一种断路器的双磁路大电流脱扣器 Download PDF

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李明
万卫国
刘哲
徐银飞
周阳
杨鹏
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Abstract

本发明公开了一种断路器的双磁路大电流脱扣器，包括导磁框、衔铁、短路环、固定板、压缩弹簧及导向杆。导磁框的中部设有第一矩形开口，用于供断路器的载流铜排穿过，上部设有倒三角形开口，用于设置所述衔铁，倒三角开口上部设有第二矩形开口，用于将磁回路进行分割；衔铁为倒三角形状，由三部分组成：上衔铁、下衔铁及非导磁体；非导磁体设置于衔铁的中部，上衔铁、下衔铁及非导磁体三者之间固定连接；导磁框与下衔铁及两者之间的工作气隙形成第一磁回路，导磁框与上衔铁及两者之间的工作气隙形成第二磁回路，第二磁回路的工作气隙小于第一磁回路的工作气隙，且第二次磁回路的磁通面积小于第一磁回路的磁通面积。

Description

一种断路器的双磁路大电流脱扣器
技术领域
本发明涉及开关设备领域，尤其是涉及一种断路器的双磁路大电流脱扣器。
背景技术
在轨道交通供电系统中，目前的直流断路器的大电流脱扣装置大都采用单磁路结构。在实际应用过程中，单磁路大电流脱扣器存在一些缺陷：1)随着现代直流供电系统的容量越来越大，系统回路的额定电流与短路电流峰值也越来越大，这就要求断路器的大电流脱扣保护的整定值上限也随之增大。但对于单磁路大电流脱扣器而言，整定值上限的增大使得衔铁受到的电磁吸力增大，要求选用刚度更大的反力弹簧。由于大电流脱扣器的结构紧凑，衔铁运动行程有限，为了增大断路器的整定电流能力，不得不采用碟簧组来达到刚度要求，但碟簧片组由于其变刚度特性、尺寸分散性以及润滑保养问题，导致反力特性不稳定，并且过大的刚度使得断路器的脱扣响应时间也随之增大；2)有一种情况，当回路电流在脱扣电流附近范围内上下波动时，单磁路大电流脱扣器的衔铁会出现抖动和吸合停滞的现象，导致断路器出现误脱扣或不脱扣的情况。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种断路器的双磁路大电流脱扣器。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种断路器的双磁路大电流脱扣器，包括导磁框、衔铁及撞击杆；
所述导磁框的中部设有第一矩形开口，用于供断路器的载流铜排穿过，上部设有倒三角形开口，用于设置所述衔铁，倒三角开口上部设有第二矩形开口，用于将磁回路进行分割；
所述衔铁为倒三角形状，由三部分组成：上衔铁、下衔铁及非导磁体；所述非导磁体设置于衔铁的中部；上衔铁、下衔铁及非导磁体三者之间固定连接；
所述导磁框与下衔铁及两者之间的工作气隙形成第一磁回路，所述导磁框与上衔铁及两者之间的工作气隙形成第二磁回路，所述第二磁回路的工作气隙小于第一磁回路的工作气隙，且第二次磁回路的磁通面积小于第一磁回路的磁通面积；
所述衔铁与所述撞击杆固定连接，当衔铁运动时，带动所述撞击杆运动，所述撞击杆撞击连锁结构，实现断路器的脱扣分闸。
在一些实施例中，所述导磁框与上衔铁及两者之间的工作气隙形成的第二磁回路上对称设置有两个短路环。
在一些实施例中，还包括定位弯板，所述定位弯板固定在所述导磁框上，所述定位弯板上开设有定位孔，且所述撞击杆穿过所述定位孔。
在一些实施例中，还包括止位套筒、固定板、压缩弹簧及导向杆；
所述衔铁中部设有圆孔，用于供所述导向杆穿过；
所述固定板固定安装在所述导磁框的顶部，所述止位套筒设置于所述衔铁的顶端，固定板和止位套筒用于对衔铁进行限位；
所述导向杆与所述固定板过盈配合连接；
所述压缩弹簧套装在所述导向杆上，上端由所述衔铁进行限位。
在一些实施例中，还包括整定刻度调整装置，所述整定刻度调整装置能够调整所述压缩弹簧的压缩量，用于调整断路器的整定电流脱扣值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明提供的断路器的双磁路大电流脱扣器，采用双磁回路的结构，使得大电流脱扣器在不改变弹簧刚度的条件下，脱扣电流上限大幅增加，断路器就可用于更大容量的短路保护。
2)当回路电流在脱扣电流附近范围内上下波动时，避免脱扣器的衔铁出现抖动和吸合停滞的现象，从而避免断路器出现误脱扣或不脱扣的情况。
附图说明
图1为本发明提供的断路器的双磁路大电流脱扣器的示意图；
图2为双磁路大电流脱扣器的导磁框和短路环的结构示意图；
图3为图1中的断路器的双磁路大电流脱扣器的两个磁回路及其工作气隙的示意图；
图4为图1的侧向局部剖解示意图；
图5为双磁路大电流脱扣器的脱口原理局部剖解示意图；
附图标记说明：
1、导磁框；2、衔铁；3、止位套筒；4、短路环；5、固定板；6、压缩弹簧；7、整定刻度调整装置；8、撞击杆；9、导向弯板；10、导向杆；21、上衔铁；22、非导磁体；23、下衔铁。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种断路器的双磁路大电流脱扣器，包括导磁框1、衔铁2及撞击杆8；导磁框1的中部设有第一矩形开口，用于供断路器的载流铜排穿过，上部设有倒三角形开口，用于设置衔铁2，倒三角开口上部设有第二矩形开口，用于将磁回路进行分割；衔铁2为倒三角形状，由三部分组成：上衔铁21、下衔铁23及非导磁体22；非导磁体22设置于衔铁2的中部；上衔铁21、下衔铁23及非导磁体22三者之间固定连接。
导磁框1与下衔铁21及两者之间的工作气隙δ1形成第一磁回路，导磁框1与上衔铁23及两者之间的工作气隙δ2形成第二磁回路，第二磁回路的工作气隙δ2小于第一磁回路的工作气隙δ2，且第二次磁回路的磁通面积小于第一磁回路的磁通面积。
衔铁2与撞击杆8固定连接，当衔铁2运动时，带动撞击杆8运动，撞击杆8撞击连锁结构，实现断路器的脱扣分闸。
进一步地，导磁框1与上衔铁21及两者之间的工作气隙形成的第二磁回路上对称设置有两个短路环4。
该脱扣器还包括定位弯板9，定位弯板9固定在导磁框1上，定位弯板9上开设有定位孔，且撞击杆9穿过定位孔。
该脱扣器还包括止位套筒3、固定板5、压缩弹簧6及导向杆10；衔铁2中部设有圆孔，用于供导向杆10穿过；固定板5固定安装在导磁框1的顶部，止位套筒3设置于衔铁2的顶端，固定板5和止位套筒3用于对衔铁2进行限位；导向杆10与固定板5过盈配合连接；压缩弹簧6套装在导向杆10上，上端由衔铁2进行限位。
该脱扣器还包括整定刻度调整装置7，整定刻度调整装置7能够调整压缩弹簧6的压缩量，用于调整断路器的整定电流脱扣值。
其工作原理如下：第一磁回路对衔铁2产生向下的电磁吸力F1，第二磁回路对衔铁2产生向上的电磁吸力F2，则衔铁2受到的电磁力为
Figure BDA0003026391210000051
断路器回路电流平稳上升过程中，起始时刻，由于δ2＜δ1，F2＞F1，则衔铁2受到向上的电磁吸力。由于上端对衔铁2进行了限位，衔铁2保持不动。当电流上升到某一值时，第二磁回路的磁通趋于饱和，F2不再增大。随着电流的进一步增大，第一磁回路对衔铁2产生向下的电磁吸力F1进一步增大，最终衔铁2克服弹簧3的阻力向下吸合以实现断路器脱扣。由于第二磁回路的存在，使得大电流脱扣器在不改变弹簧3刚度的条件下，脱扣电流上限大幅增加，断路器就可用于更大容量的短路保护。
当回路电流受到外部干扰上下波动时，导磁框1、衔铁2和工作气隙形成的磁回路中会产生随电流波动变化的磁场，衔铁2受到的电磁力也会随之变化，在临界条件下，如果衔铁2受到的电磁力在弹簧3阻力值附近波动，衔铁2受到的电磁力和弹簧力的合力会出现过零的情况，此时，衔铁就会出现上下抖动的现象，如果抖动幅度过大，就会出现断路器误脱扣现象。优选地，为解决此问题，在位于第二磁回路的导磁框1上对称设置有两个短路环4，磁场随电流波动变化时，短路环4中会产生感应涡流，阻碍穿过第二磁路的磁通变化，衔铁2所受的电磁力也会滞后于磁通变化，对衔铁2的电磁吸力进行了补偿，在此种情况下，使衔铁2所受电磁力始终小于弹簧3阻力，这样可减小衔铁2抖动，避免断路器产生因为干扰引起的误脱扣动作。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (5)

1.一种断路器的双磁路大电流脱扣器，其特征在于，包括导磁框(1)、衔铁(2)及撞击杆(8)；
所述导磁框(1)的中部设有第一矩形开口，用于供断路器的载流铜排穿过，上部设有倒三角形开口，用于设置所述衔铁(2)，倒三角开口上部设有第二矩形开口，用于将磁回路进行分割；
所述衔铁(2)为倒三角形状，由三部分组成：上衔铁(21)、下衔铁(23)及非导磁体(22)；所述非导磁体(22)设置于衔铁(2)的中部；上衔铁(21)、下衔铁(23)及非导磁体(22)三者之间固定连接；
所述导磁框(1)与下衔铁(23)及两者之间的工作气隙形成第一磁回路，所述导磁框(1)与上衔铁(21)及两者之间的工作气隙形成第二磁回路，所述第二磁回路的工作气隙小于第一磁回路的工作气隙，且第二次磁回路的磁通面积小于第一磁回路的磁通面积；
所述衔铁(2)与所述撞击杆(8)固定连接，当衔铁(2)运动时，带动所述撞击杆(8)运动，所述撞击杆(8)撞击连锁结构，实现断路器的脱扣分闸。
2.根据权利要求1所述的断路器的双磁路大电流脱扣器，其特征在于，所述导磁框(1)与上衔铁(21)及两者之间的工作气隙形成的第二磁回路上对称设置有两个短路环(4)。
3.根据权利要求1所述的断路器的双磁路大电流脱扣器，其特征在于，还包括定位弯板(9)，所述定位弯板(9)固定在所述导磁框(1)上，所述定位弯板(9)上开设有定位孔，且所述撞击杆(9)穿过所述定位孔。
4.根据权利要求1所述的断路器的双磁路大电流脱扣器，其特征在于，还包括止位套筒(3)、固定板(5)、压缩弹簧(6)及导向杆(10)；
所述衔铁(2)中部设有圆孔，用于供所述导向杆(10)穿过；
所述固定板(5)固定安装在所述导磁框(1)的顶部，所述止位套筒(3)设置于所述衔铁(2)的顶端，固定板(5)和止位套筒(3)用于对衔铁(2)进行限位；
所述导向杆(10)与所述固定板(5)过盈配合连接；
所述压缩弹簧(6)套装在所述导向杆(10)上，上端由所述衔铁(2)进行限位。
5.根据权利要求4所述的断路器的双磁路大电流脱扣器，其特征在于，还包括整定刻度调整装置(7)，所述整定刻度调整装置(7)能够调整所述压缩弹簧(6)的压缩量，用于调整断路器的整定电流脱扣值。
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