CN113823537A - 一种断路器脱扣保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器脱扣保护装置，包括脱扣机构、第一静铜排组件、安装台、第二静铜排组件、第三静铜排组件、第四静铜排组件和短接铜排，并在第一静铜排组件或/和第二静铜排组件上分别固定安装有双金属片组件和电磁脱扣器组件；本发明专利设计的脱扣机构，具有放大力和位移的作用，通过双金属片组件和电磁脱扣器组件驱动脱扣机构实现机械式过载反时限保护和短路保护，不仅解决了双金属片输出力小，在断路器机构具有较大脱扣力时无法使用的缺陷，而且避免断路器机构脱扣行程较大时，双金属片和电磁脱扣器很难实现的缺陷。

Description

一种断路器脱扣保护装置

技术领域

本发明涉及低压电器领域，具体是一种断路器脱扣保护装置。

背景技术

断路器是一种用于电网中的配电电器，能够接通、承载及分断正常电路条件的电流，也能在规定的非正常条件下（如过载、短路、欠电压以及发生单相接地故障时）接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。当系统回路发生过载或者短路时，断路器能及时断开回路，保护系统设备免受损害，是断路器的关键指标。

现有的断路器过载保护和短路保护实现方式有两种：电子式和机械式。断路器通过电子式方式实现保护相对较容易，但是需要为电子式脱扣器提供可靠电源，当电子式脱扣器的供电电源断电后，电子式脱扣器失效，断路器失去保护功能。断路器机械式保护实施方式是根据回路电流动作，无需外接控制电源，可靠性高，是某些要求高的场合首选方案。机械式过载保护通常采用双金属片实现，根据系统回路过载时发热导致双金属片弯曲变形来驱动断路器操作机构脱扣进而实现分闸保护，但是双金属片受热发生弯曲变形产生的力值较小，通常不大于3N，额定电流较大的框架断路器操作机构的脱扣力通常大于该值，双金属片无法驱动断路操作机构自由脱扣实现分闸，导致双金属片在框架断路器中的使用受到限制。机械式短路保护通常采用电磁脱扣器来实现，系统回路发生短路时，通过断路器的电流非常大，安装在回路中的电磁铁产生足够的吸力使得动铁芯动作来实现断路操作机构自由脱扣。

现有断路器的机械式保护脱扣器，包括双金属片和电磁脱扣器，都安装在断路器本体中，在断路器投入使用前都要进行出厂整定试验，即调整断路器的过载保护和短路保护跳闸的电流整定值，这个过程断路器要进行多次较大电流的分断，触头会受到一定的烧蚀，在整定值要求很高的情况下出厂整定试验时触头烧蚀通常会比较严重，影响新断路器的使用寿命。

同时断路器安装在系统回路中，在维修时需要在主回路中重复拆装断路器，当回路中断路器使用数量较大时，维修工作显得尤为不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有断路器存在的出厂整定试验时烧蚀触头，拆装繁琐、维修性差，框架式断路器脱扣力较大无法通过双金属片实现机械式过载反时限保护，断路器脱扣行程较大时很难设计双金属片和电磁脱扣器等问题，提供一种断路器脱扣保护装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种断路器脱扣保护装置，包括安装台组件和插入安装台组件的断路器本体，所述的安装台组件由安装在安装台上的脱扣机构、第一静铜排组件、第二静铜排组件、第三静铜排组件、第四静铜排组件和短接铜排组成，所述的脱扣机构安装在第一静铜排组件和第二静铜排组件之间；所述的第一静铜排组件或/和第二静铜排组件上安装有双金属片组件，所述的双金属片组件由双金属片和安装在双金属片上的调节螺母组成，所述的第一静铜排组件或/和第二静铜排组件上安装有电磁脱扣器组件，所述的电磁脱扣器组件由静铁芯、脱扣器支架、分别安装在静铁芯和脱扣器支架上的动铁芯和杠杆以及安装在动铁芯和杠杆之间的脱扣器弹簧组成。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其脱扣机构包括壳体以及安装在壳体上的脱扣转轴、锁扣转轴、推杆转轴、第二扭簧轴和盖，所述的脱扣转轴和锁扣转轴上分别安装有脱扣轴和锁扣轴，脱扣轴上设置有露出壳体并与调节螺母顶部抵靠的轴伸部，壳体上还通过第一扭簧轴安装有位于脱扣轴和锁扣轴之间的第一扭簧，第一扭簧一端安装在锁扣轴上，另一端安装在脱扣轴上为脱扣轴提供逆时针旋转力，所述的锁扣轴上还通过推杆转轴活动连接有推杆，推杆底端部露出壳体，第二扭簧轴上设置有第二扭簧，第二扭簧一端安装在壳体上，另一端安装在推杆转轴上为锁扣轴提供顺时针旋转力。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其壳体外两侧的均固定安装有固定轴和限位轴，所述的固定轴上套设有连杆，连杆上开设有容纳限位轴的弧形槽。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其连杆一端位于轴伸部下方，一端通过拉簧与壳体连接。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其推杆转轴上还安装有卡簧。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其脱扣轴的重心在脱扣转轴旋转轴心上，连杆的重心在固定轴的旋转轴心上，增大脱扣机构抗冲击可靠性。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其脱扣器支架上还安装有对杠杆角度进行调节的调节螺钉，通过调节调节螺钉可以调整杠杆角度，使得脱扣器弹簧的力值发生变化，进而调整脱扣装置的短路保护整定值。

所述的一种断路器脱扣保护装置，其双金属片为至少两个折弯部的金属片。

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

1，本发明无需安装在断路器上就可以完成短路整定和过载整定试验，因此可以先将该断路器脱扣保护装置进行短路整定试验和过载整定试验，然后再与断路器本体安装在一起，避免了传统方式的断路器出厂整定试验时烧蚀触头；

2，本发明的可直接安装在系统回路中，然后将断路器本体通过插入的方式安装在脱扣装置上，与断路器本体安装方式简单，避免了断路器本体直接接入系统回路，大大缩短维修时间；

3，本发明的具有放大力和位移的作用，通常框架式断路器的操作机构脱扣力较大，但是也可以通过双金属片实现机械过载反时限保护功能，解决了目前双金属片无法在操作机构脱扣力较大的断路器中使用的问题，通过双金属片组件和电磁脱扣机构驱动脱扣机构实现机械式过载反时限保护和短路保护，不仅解决了双金属片输出力小，在断路器机构具有较大脱扣力时无法使用的缺陷，而且避免断路器机构脱扣行程较大时，双金属片和电磁脱扣器很难实现的缺陷；

4，本发明的具有放大位移的作用，避免了断路器机构脱扣行程较大时，双金属片和电磁短路脱扣器因位移过大，输出力急剧减小，稳定性低的问题。

附图说明

图1是本发明的安装台组件示意图；

图2是本发明的双金属片组件和电磁脱扣器组件工作示意图；

图3是本发明的脱扣机构内部结构示意图；

图4是本发明的脱扣机构工作原理示意图；

图5是本发明的脱扣机构轴测图；

图6是本发明的的断路器安装示意图。

各附图标记为：1—安装台组件，11—脱扣机构，1101—推杆，1102—脱扣转轴，1103—壳体，1104—脱扣轴，1105—第一扭簧轴，1106—盖，1107—第一扭簧，1108—锁扣转轴，1109—锁扣轴，1109a—运动半径，1110—推杆转轴，1111—第二扭簧，1112—第二扭簧轴，1113—卡簧，1114—固定轴，1115—限位轴，1116—连杆，1117—拉簧，1118—搭接点，12—第一静铜排组件，121—双金属片组件，1211—调节螺母，1212—双金属片，122—第一静铜排，123—电磁脱扣器组件，1231—动铁芯，1232—静铁芯，1233—脱扣器弹簧，1234—杠杆，1235—脱扣器支架，1236—调节螺杆，13—安装台，14—第二静铜排组件，15—第三静铜排组件，16—第四静铜排组件，17—短接铜排，2—断路器本体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的图示在附图中示出，相同的标号表示相同或类似的元件或者具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，不能理解为对本发明的限制。

参照图1所示，本发明公开的一种断路器脱扣保护装置，包括脱扣机构11、第一静铜排组件12、安装台13、第二静铜排组件14、第三静铜排组件15、第四静铜排组件16和短接铜排17组成。所述的脱扣机构11、第一静铜排组件12、第二静铜排组件14、第三静铜排组件15、第四静铜排组件16和短接铜排17通过螺钉固定安装在安装台13上组成了安装台组件1，脱扣机构11安装在第一静铜排组件12和第二静铜排组件14之间，其中第一静铜排组件12和第二静铜排组件14安装在方形安装台13上一角，第三静铜排组件15和第四静铜排组件16位于第一静铜排组件12和第二静铜排组件14相对面的两角，短接铜排17布置在安装台13剩余位置。断路器本体2可以通过插入的方式直接安装在安装台组件1上，而安装台组件1直接安装在系统回路中，避免了断路器本体2直接接入系统回路，维修时可以将断路器本体2直接从安装台组件1抽出，大大缩短维修时间。安装台组件1可以先单独完成脱扣器短路整定试验和过载反时限保护整定试验，然后再通过插入的方式将完成整定试验后的安装台组件1直接与断路器本体2安装在一起，避免了传统方式的断路器出厂整定试验时烧蚀触头。

参照图2所示，所述的第一静铜排组件12上，或者第二静铜排组件14上，或者同时在第一静铜排组件12和第二静铜排组件14上均固定安装有双金属片组件121和电磁脱扣器组件123；所述的双金属片组件121由调节螺母1211和双金属片1212组成，所述的双金属片1212为至少两个折弯部的金属片，通过调节调节螺母1211可以调节脱扣装置的过载保护整定值；所述的电磁脱扣器组件123既可以安装在第一静铜排组件12的第一静铜排122上，也可以安装在第二静铜排组件14的第二静铜排上，或者同时安装在第一静铜排122和第二静铜排上，电磁脱扣器组件123由动铁芯1231、静铁芯1232、脱扣器弹簧1233、杠杆1234、脱扣器支架1235和调节螺杆1236组成，所述的静铁芯1232和脱扣器支架1235通过铆钉铆接的方式固定安装在第一静铜排122和/或第二静铜排上，动铁芯1231安装在静铁芯1232上可以绕静铁芯1232转动，所述的脱扣器支架1235上安装有杠杆1234和调节螺钉1236，脱扣器弹簧1233安装在动铁芯1231和杠杆1234之间，通过调节调节螺钉1236可以调整杠杆1234角度，使得脱扣器弹簧1233的力值发生变化，进而调整脱扣装置的短路保护整定值。

参照图3和图4所示，所述的脱扣机构11包括推杆1101、脱扣转轴1102、壳体1103、脱扣轴1104、第一扭簧轴1105、盖1106、第一扭簧1107、锁扣转轴1108、锁扣轴1109、推杆转轴1110、第二扭簧1111、第二扭簧轴1112、卡簧1113、固定轴1114、限位轴1115、连杆1116和拉簧1117。所述的盖1106安装在壳体1103上，并在盖1106和壳体1103之间安装有推杆1101、脱扣转轴1102、脱扣轴1104、第一扭簧轴1105、第一扭簧1107、锁扣转轴1108、锁扣轴1109、推杆转轴1110、第二扭簧1111、第二扭簧轴1112和卡簧1113。

所述的脱扣轴1104通过脱扣转轴1102固定安装在壳体1103内并可以绕脱扣转轴1102旋转运动；脱扣轴1104右端设置有容纳锁扣轴1109底端部的限位凸台，限位凸台作为脱扣轴1104和锁扣轴1109形成锁扣的搭接点1118，脱扣轴1104上设置有露出壳体1103并与调节螺母1211顶部抵靠的轴伸部；锁扣轴1109通过锁扣转轴1108固定安装在壳体1103内并可以通过锁扣转轴1108旋转运动；推杆1101通过推杆转轴1110安装在锁扣轴1109上，可以将锁扣轴1109的旋转运动转换成推杆1101的直线运动，卡簧1113安装在推杆转轴1110上用于限制推杆转轴1110在锁扣轴1109上的轴向运动；这样双金属片组件121可以通过调整螺母1211推动脱扣轴1104顺时针运动导致已经形成锁扣的脱扣轴1104和锁扣轴1109在搭接点1118处解扣，进而带动推杆1101往下直线运动；电磁脱扣器组件123可以通过动铁芯1231吸合运动带动连杆1116顺时针转动，进而推动脱扣轴1104顺时针运动导致已经形成锁扣的脱扣轴1104和锁扣轴1109在搭接点1118处解扣，也可以带动推杆1101往下直线运动。

所述的第一扭簧1107通过第一扭簧轴1105固定安装在壳体1103内，其中一端安装在脱扣轴1104上，另一端安装在锁扣轴1109上，给脱扣轴1104提供逆时针旋转力；第二扭簧1111通过第二扭簧轴1112固定安装在壳体1103内，其中一端安装在壳体1103上，另一端安装在推杆转轴1110上给锁扣轴1109提供顺时针旋转力。在所述的第一扭簧1107和第二扭簧1111共同作用下，脱扣轴1104和锁扣轴1109在搭接点1118处形成锁扣，当连杆1116顺时针运动带动脱扣轴1104运动一定角度或者脱扣轴1104直接顺时针旋转一定角度时，已经形成锁扣的脱扣轴1104和锁扣轴1109在搭接点1118处解扣，锁扣轴1109在第二扭簧1111的作用下顺时针转动，带动推杆1101往下直线运动。

增大第二扭簧1111的力值可以增大推杆1101往下的运动时的推力；增大锁扣轴1109的运动半径1109a可以增大推杆1101往下运动的行程，使得该脱扣保护装置的脱扣机构11具有放大力和位移的作用。

因此可以通过双金属片组件121和电磁脱扣器组件123驱动脱扣机构11实现机械式过载反时限保护和短路保护，不仅解决了双金属片输出力小，在断路器机构具有较大脱扣力时无法使用的缺陷，而且避免断路器机构脱扣行程较大时，双金属片1212和电磁脱扣器很难实现的缺陷。

脱扣机构11的解扣力只与第一扭簧1107力值有关，输出的推杆1101推力与第二扭簧1111有关，设计合适的解扣力和推力，就可以使得双金属能驱动任何操作机构脱扣力值的断路器自由脱扣分闸，实现机械反时限过载保护，解决了双金属片因为输出力值小而只能在小额定电流的断路器中使用的局限性。

脱扣机构11的解扣位移只与脱扣轴1104和锁扣轴1109的锁扣搭接量有关，输出的推杆1101的位移只与锁扣轴1109的运动半径1109a有关，因此无论断路器操作机构进行自由脱扣时需要的脱扣位移有多大，都可以用运用输出位移较小的双金属片1212和电磁短路脱扣器实现，解决了双金属片1212和电磁短路脱扣器因位移过大时，输出力急剧减小，稳定性低的问题。

参照图5所示，所述的壳体1103两侧的外面固定安装有固定轴1114和限位轴1115，所述的固定轴1114上套设有连杆1116，连杆1116上开设有容纳限位轴1115的弧形槽，连杆1116通过固定轴1114和限位轴1115安装在壳体1103外面，可以绕着固定轴1114旋转一定角度，并在限位轴1115的作用下不会发生轴向窜动；连杆1116一端位于轴伸部下方，一端通过拉簧1117与壳体1103连接，所述的拉簧1117一端安装在壳体1103上，另一端安装在连杆1116上，给连杆1116提供逆时针旋转力。当连杆1116顺时针运动带动脱扣轴1104运动一定角度或者脱扣轴1104直接顺时针旋转一定角度时，已经形成锁扣的脱扣轴1104和锁扣轴1109在搭接点1118处解扣，锁扣轴1109在第二扭簧1111的作用下顺时针转动，带动推杆1101往下直线运动。

所述的卡簧1113安装在推杆转轴1110上用于限制推杆转轴1110在锁扣轴1109上的轴向运动；所述脱扣轴1104的重心在脱扣转轴1102旋转轴心上，所述连杆1116的重心在固定轴1114的旋转轴心上，增大脱扣机构11抗冲击可靠性；所述的脱扣器支架1235上还安装有对杠杆1234角度进行调节的调节螺钉1236，通过调节调节螺钉1236可以调整杠杆1234角度，使得脱扣器弹簧1233的力值发生变化，进而调整脱扣装置的短路保护整定值。

参照图6所示，所述的断路器本体2可以通过插入的方式直接安装在安装台组件1上，而安装台组件1直接安装在系统回路中，避免了断路器本体2直接接入系统回路，维修时可以将断路器本体2直接从安装台组件1抽出，大大缩短维修时间。所述的安装台组件1可以先单独完成脱扣器短路整定试验和过载反时限保护整定试验，然后再通过插入的方式将完成整定试验后的安装台组件1直接与断路器本体2安装在一起，避免了传统方式的断路器出厂整定试验时烧蚀触头。

过载反时限保护脱扣原理：参照图2，当主回路有过载电流通过时，导电系统的温度升高，从而导致双金属片组件121的温度升高，双金属片1211发生弯曲变形，推动脱扣机构11的脱扣轴1104顺时针转动，脱扣机构11解扣，脱扣机构11的推杆1101在第二扭簧1111作用下输出直线位移，进而推动断路器的操作机构解扣实现断路器分闸。过载电流越大，温度升高越快，双金属片变形速率越快，进而导致断路器越快分闸。

短路保护脱扣原理：参照图2，当主回路有短路电流通过时，短路脱扣器组件123的动铁芯1231迅速动作，推动脱扣器机构11的连杆1116顺时针转动，脱扣器机构11的连杆1116带动脱扣器机构11的脱扣轴1104顺时针转动，脱扣机构11解扣，脱扣机构11的推杆1101在第二扭簧1111作用下输出直线位移，进而推动断路器的操作机构解扣实现断路器分闸。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种断路器脱扣保护装置，其特征在于：包括安装台组件（1）和插入安装台组件（1）的断路器本体（2），所述的安装台组件（1）由安装在安装台（13）上的脱扣机构（11）、第一静铜排组件（12）、第二静铜排组件（14）、第三静铜排组件（15）、第四静铜排组件（16）和短接铜排（17）组成，所述的脱扣机构（11）安装在第一静铜排组件（12）和第二静铜排组件（14）之间；所述的第一静铜排组件（12）或/和第二静铜排组件（14）上安装有双金属片组件（121），所述的双金属片组件（121）由双金属片（1212）和安装在双金属片（1212）上的调节螺母（1211）组成，所述的第一静铜排组件（12）或/和第二静铜排组件（14）上安装有电磁脱扣器组件（123），所述的电磁脱扣器组件（123）由静铁芯（1232）、脱扣器支架（1235）、分别安装在静铁芯（1232）和脱扣器支架（1235）上的动铁芯（1231）和杠杆（1234）以及安装在动铁芯（1231）和杠杆（1234）之间的脱扣器弹簧（1233）组成。

2.根据权利要求1所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述的脱扣机构（11）包括壳体（1103）以及安装在壳体（1103）上的脱扣转轴（1102）、锁扣转轴（1108）、推杆转轴（1110）、第二扭簧轴（1112）和盖（1106），所述的脱扣转轴（1102）和锁扣转轴（1108）上分别安装有脱扣轴（1104）和锁扣轴（1109），脱扣轴（1104）上设置有露出壳体（1103）并与调节螺母（1211）顶部抵靠的轴伸部，壳体（1103）上还通过第一扭簧轴（1105）安装有位于脱扣轴（1104）和锁扣轴（1109）之间的第一扭簧（1107），第一扭簧（1107）为脱扣轴（1104）提供逆时针旋转力，所述的锁扣轴（1109）上还通过推杆转轴（1110）活动连接有推杆（1101），推杆（1101）底端部露出壳体（1103），第二扭簧轴（1112）上设置有第二扭簧（1111），第二扭簧（1111）一端安装在壳体（1103）上，另一端为锁扣轴（1109）提供顺时针旋转力。

3.根据权利要求2所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述的壳体（1103）外两侧均安装有固定轴（1114）和限位轴（1115），所述的固定轴（1114）上套设有连杆（1116），连杆（1116）上开设有容纳限位轴（1115）的弧形槽。

4.根据权利要求3所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述的连杆（1116）一端位于轴伸部下方，一端通过拉簧（1117）与壳体（1103）连接。

5.根据权利要求1所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述的推杆转轴（1110）上还安装有卡簧（1113）。

6.根据权利要求1所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述脱扣轴（1104）的重心在脱扣转轴（1102）旋转轴心上，所述连杆（1116）的重心在固定轴（1114）的旋转轴心上。

7.根据权利要求1所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述的脱扣器支架（1235）上还安装有对杠杆（1234）角度进行调节的调节螺钉（1236）。

8.根据权利要求1所述的一种断路器脱扣保护装置，其特征在于，所述的双金属片（1212）为至少两个折弯部的金属片。

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