CN115206743B - 一种采用漏电流继电器取代emr的电磁式漏电断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，设置有双组合电永磁分合闸机构，包括同轴共线设置的电磁铁、合闸永磁体以及分闸永磁体；电磁铁由铁芯以及缠绕在铁芯外部的电磁线圈构成，电磁铁的外部设置有电磁铁框架，动触头支架连接到所述电磁铁框架上；向电磁线圈输入正向电流或者逆向电流，电磁铁向合闸永磁体或分闸永磁体移动，动触头支架带动火线动触头机构和零线动触头机构动作，实现断路器的合闸或分闸动作；并设置漏电流继电器进行漏电保护。本发明并采用漏电流继电器替代传统EMR，大大提高分闸反应速度、脱扣灵敏性与抗震性以及使用寿命。

Description

一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器

技术领域

本发明涉及漏电断路器技术领域，特别是涉及一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器。

背景技术

目前，市场上广泛流行的漏电保护装置基本上都和断路器捆绑在一起，利用侦测到的漏电故障触发断路器脱扣分闸切断电源，对于漏电流基本上采用两种处理方式，最多的是电子放大漏电电流的方法，行业内称为电子式。另一种是电磁式漏电保护器，所谓电磁式就是不需要使用电子信号放大电路将零势互感器捡拾到的漏电电流放大，而是依靠一种叫做EMR的脱扣装置产生的微弱机械力触发一个中间机械脱扣器，再由中间机械脱扣器触发断路器的分闸脱扣器，这种将漏电电流转换成机械力，再逐级放大的脱扣方式使得漏电断路器结构过于复杂体积也过于庞大，而且由于整个机械脱扣系统必须制造的非常灵敏，微小的机械振动就会造成误脱扣。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，采用封闭磁力线的永磁体加电磁铁双组合控制断路器分合闸与脱扣，使用电磁力替代机械力脱扣，将传统EMR换成一个漏电流继电器，规避了EMR机械力逐级放大的模式，可以大大提高分闸反应速度、脱扣灵敏性与抗震性以及使用寿命，有利于断路器向智能化方向发展。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，包括壳体以及安装在壳体内的火线输入接线端子、火线静触头、火线动触头机构、双组合电永磁分合闸机构、火线连接软线、火线输出端接线片、火线输出接线端子、磁保护装置、热保护组件、零线输入接线端子、零线静触头、零线动触头机构、零线连接软线、零线输出接线片、零线输出端子；

其中，所述火线输入接线端子连接所述火线静触头，所述火线动触头机构包括火线动触头、动触头支架、火线动触头弹簧，所述火线动触头靠近所述火线静触头配合设置，所述火线动触头连接火线动触头弹簧，所述火线动触头弹簧设置在所述动触头支架上；所述火线动触头通过火线连接软线分别与所述磁保护装置、热保护组件连接；所述磁保护装置、热保护组件分别连接所述火线输出端接线片，所述火线输出端接线片连接火线输出接线端子；

所述零线输入接线端子连接所述零线静触头，所述零线动触头机构包括零线动触头、零线动触头弹簧和动触头支架，所述零线动触头靠近所述零线静触头配合设置，所述零线动触头连接零线动触头弹簧，所述零线动触头弹簧设置在所述动触头支架上；所述零线动触头通过零线连接软线分别与所述磁保护装置、热保护组件连接；所述磁保护装置、热保护组件分别连接所述零线输出接线片，所述零线输出接线片连接零线输出端子；

所述双组合电永磁分合闸机构包括电磁铁、合闸永磁体以及分闸永磁体，所述合闸永磁体、分闸永磁体分别固定安装在所述壳体上，所述电磁铁可滑动设置在所述合闸永磁体、分闸永磁体之间，所述分闸永磁体、电磁铁、合闸永磁体从左向右同轴共线设置，且所述分闸永磁体朝向所述电磁铁的开放吸合面的磁极性与所述合闸永磁体朝向所述电磁铁的开放吸合面的磁极性设置为相同极性；所述电磁铁由铁芯以及缠绕在铁芯外部的电磁线圈构成，所述电磁铁的外部设置有电磁铁框架，所述动触头支架连接到所述电磁铁框架上；所述动触头支架靠近所述火线动触头的一端还设置有合闸动触点，所述合闸永磁体靠近所述火线动触头的一侧设置有合闸静触点，所述合闸动触点固定在所述壳体上，并与所述合闸静触点相对设置，组成合闸触点组件，分闸状态下，合闸动触点与合闸静触点贴合，分闸状态下，合闸动触点与合闸静触点分离；

向所述电磁线圈输入正向电流或者逆向电流，所述电磁铁向合闸永磁体或分闸永磁体移动，带动火线动触头机构和零线动触头机构动作，实现断路器的合闸或分闸动作；

所述壳体内还设置有零序互感器和漏电流继电器，所述火线连接软线、零线连接软线分别缠绕过所述零序互感器，所述漏电流继电器与所述零序互感器电性连接。

进一步的，所述断路器还包括火线灭弧栅和零线灭弧栅，所述火线灭弧栅连接火线静触头，零线灭弧栅连接零线静触头。

进一步的，所述磁保护装置包含磁保护器和磁保护开关；所述热保护组件包含双金属片和热保护开关。

进一步的，所述壳体上安装有手动合闸按钮和手动分闸按钮；所述手动合闸按钮设置在电磁线圈和合闸静触点之间，所述电磁线圈的一端通过合闸整流管D1与手动合闸按钮连接，另一端通过限流电阻一R1与零线静触头连接；所述手动分闸按钮分别连接磁保护开关和热保护开关，所述电磁线圈连接合闸整流管D1的一端通过分闸整流管D2分别与所述磁保护开关和热保护开关连接，所述合闸整流管D1和分闸整流管D2之间设置控制点A，所述电磁线圈的一端连接到控制点A；通过按下手动合闸按钮或手动分闸按钮向所述电磁线圈输入不同方向的电流。

进一步的，所述壳体上还设置有漏电测试按钮，所述漏电测试按钮的一端依次连接热保护组件和磁保护装置，所述磁保护装置的磁保护开关连接所述漏电流继电器；所述漏电测试按钮的另一端通过测试线连接限流电阻二R2，测试线穿过所述零序互感器后连接到零线动触头。

进一步的，所述漏电流继电器包括继电器电磁线圈、继电器触点、继电器永磁体、继电器线圈骨架、继电器电磁铁、继电器动触头、压簧，所述继电器线圈骨架的腔体内一端固定所述继电器永磁体，另一端活动穿设所述继电器电磁铁，所述继电器电磁铁上设置所述继电器动触头，所述继电器动触头和所述继电器线圈骨架之间设置所述压簧，所述压簧套设在所述继电器电磁铁外部；所述继电器触点设置在所述继电器动触头上，所述继电器电磁线圈缠绕在所述继电器线圈骨架的外部，并且，所述继电器电磁线圈的两端还缠绕在所述零序互感器上，所述继电器电磁线圈与所述零序互感器之间连接有漏电流整流管D3；

所述继电器动触头连接到所述磁保护装置的磁保护开关。

进一步的，所述合闸永磁体、分闸永磁体结构相同，均包括圆柱状永磁铁以及具有开口的罐状圆筒，所述圆柱状永磁铁设置在所述罐状圆筒内，仅与所述罐状圆筒底部吸合接触，并与所述罐状圆筒四周保持一定的间隙，间隙由环氧树脂填充；所述圆柱状永磁铁置于所述罐状圆筒内的高度略低于所述罐状圆筒的开口，形成高度差，所述高度差构成所述合闸永磁体、分闸永磁体与所述电磁铁吸合时产生的磁隙。

根据本发明提供的具体实施例，本发明提供的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，具有如下技术效果：采用封闭磁力线的永磁体加电磁铁构成的双组合电永磁分合闸机构，仅需要给电磁铁的电磁线圈施加一个极其短暂的直流脉冲，就可以实现相关电路的通断控制，控制触点导通与断开，需要的力度更小，分合闸更加灵敏，更不容易发生误脱扣，因此，使用电永磁力替代机械力合闸、分闸与脱扣，可以大大提高分闸反应速度，脱扣灵敏性与抗震性都高于传统机械脱扣方案；本发明设置磁保护装置和热保护组件，可以实现对断路器的磁保护和热保护；此外，本发明将传统EMR换成一个漏电流继电器，在输入条件都是漏电电流的情况下，EMR采用的是中间机械脱扣器方案，输出的是机械力，而本发明采用的是漏电流继电器，输出的是触点导通，需要的力度更小，规避了EMR机械力逐级放大的模式，可以大大的提高分闸反应速度，抗震性更优于传统EMR模式，最重要的是机械力放大技术的寿命仅仅万次级，漏电流继电器寿命达到百万级，便于对断路器进行远距离智能控制。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器合闸工作状态示意图；

图2为本发明实施例采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器分闸工作状态示意图；

图3为本发明实施例采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器爆炸分解图；

图4为本发明实施例双组合电永磁分合闸机构的结构示意图；

图5为本发明实施例漏电流继电器的结构示意图；

图6为本发明实施例漏电流继电器的线圈骨架内部结构示意图；

图7为本发明实施例采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器的分合闸逻辑电路原理图。

附图标记：1、火线输入接线端子；2、火线静触头；3、火线动触头机构；3a、火线动触头；3b、动触头支架；3c、火线动触头弹簧；4、火线灭弧栅；5、磁力线封闭式双组合电永磁分合闸机构；5a、电磁铁；5b、电磁线圈；5c、电磁铁框架；5d、合闸永磁体；5dx、圆柱状永磁铁一；5dy、罐状圆筒一；5e、分闸永磁体；5ex、圆柱状永磁铁二；5ey、罐状圆筒二；6、火线连接软线；7、输出端接线片；8、输出接线端子；9、磁保护装置；9a、磁保护器；9b、磁保护开关；10、热保护组件；10a、双金属片；10b、热保护开关；11、零线输入接线端子；12、零线静触头；13、零线动触头机构；13a、零线动触头；13b、零线动触头弹簧；14、零线灭弧栅；15、零线连接软线；16、零线输出接线片；17、零线输出端子；18、手动合闸按钮；19、手动分闸按钮；20、合闸触点组件；20a、合闸动触点；20b、合闸静触点；21、壳体；22、零序互感器；23、漏电流继电器；23a、继电器电磁线圈；23b、继电器触点；23c、继电器永磁体；23d、继电器线圈骨架；23e、继电器电磁铁；23f、继电器动触头；23g、压簧；24、漏电测试按钮；

D1-合闸整流管；D2-分闸整流管；D3-漏电流整流管；R1-限流电阻一；R2-限流电阻二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，采用磁力线封闭式的永磁体加电磁铁双组合控制断路器分合闸与脱扣，使用电磁力替代机械力脱扣，将传统EMR换成一个漏电流继电器，规避了EMR机械力逐级放大的模式，可以大大提高分闸反应速度、脱扣灵敏性与抗震性以及使用寿命，有利于断路器向智能化方向发展。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图7所示，本发明提供的一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，包括壳体21以及安装在壳体21内的火线输入接线端子1、火线静触头2、火线动触头机构3、双组合电永磁分合闸机构5、火线连接软线6、火线输出端接线片7、火线输出接线端子8、磁保护装置9、热保护组件10、零线输入接线端子11、零线静触头12、零线动触头机构13、零线连接软线15、零线输出接线片16、零线输出端子17；

其中，所述火线输入接线端子1连接所述火线静触头2，所述火线动触头机构3包括火线动触头3a、动触头支架3b、火线动触头弹簧3c，所述火线动触头3a靠近所述火线静触头2配合设置，所述火线动触头3a连接火线动触头弹簧3c，所述火线动触头弹簧3c设置在所述动触头支架3b上；所述火线动触头3a通过火线连接软线6分别与所述磁保护装置9、热保护组件10连接；所述磁保护装置9、热保护组件10分别连接所述火线输出端接线片7，所述火线输出端接线片7连接火线输出接线端子8；

所述零线输入接线端子11连接所述零线静触头12，所述零线动触头机构13包括零线动触头13a、零线动触头弹簧13b和动触头支架3b，所述零线动触头13a靠近所述零线静触头12配合设置，所述零线动触头13a连接零线动触头弹簧13b，所述零线动触头弹簧13b设置在所述动触头支架3b上；所述零线动触头13a通过零线连接软线15分别与所述磁保护装置9、热保护组件10连接；所述磁保护装置9、热保护组件10分别连接所述零线输出接线片16，所述零线输出接线片16连接零线输出端子17；

所述磁力线封闭式双组合电永磁分合闸机构5包括电磁铁5a、合闸永磁体5d以及分闸永磁体5e，所述合闸永磁体5d、分闸永磁体5e分别固定安装在所述壳体21上，所述电磁铁5a可滑动设置在所述合闸永磁体5d、分闸永磁体5e之间，所述分闸永磁体5e、电磁铁5a、合闸永磁体5d从左向右同轴共线设置，且所述分闸永磁体5e朝向所述电磁铁5a的开放吸合面的磁极性与所述合闸永磁体5d朝向所述电磁铁5a的开放吸合面的磁极性设置为相同极性；所述电磁铁5a由铁芯以及缠绕在铁芯外部的电磁线圈5b构成，所述电磁铁5a的外部设置有电磁铁框架5c，所述动触头支架3b连接到所述电磁铁框架5c上；所述动触头支架3b靠近所述火线动触头3a的一端还设置有合闸动触点20a，所述合闸永磁体5d靠近所述火线动触头3a的一侧设置有合闸静触点20b，所述合闸动触点20a固定在所述壳体21上，并与所述合闸静触点20b相对设置，组成合闸触点组件20，分闸状态下，合闸动触点20a与合闸静触点20b贴合，分闸状态下，合闸动触点20a与合闸静触点20b分离；

向所述电磁线圈5b输入正向电流或者逆向电流，所述电磁铁5a向合闸永磁体5d或分闸永磁体5e，带动火线动触头机构3和零线动触头机构13动作，实现断路器的合闸或分闸动作。

所述壳体21内还设置有零序互感器22和漏电流继电器23，所述火线连接软线6、零线连接软线15分别缠绕过所述零序互感器22，所述漏电流继电器23与所述零序互感器22电性连接。

所述断路器还包括火线灭弧栅4和零线灭弧栅14，所述火线灭弧栅4连接火线静触头2，零线灭弧栅14连接零线静触头12。

所述磁保护装置9包含磁保护器9a和磁保护开关9b；所述热保护组件10包含双金属片10a和热保护开关10b。如图7所示，所述壳体21上安装有手动合闸按钮18和手动分闸按钮19；所述手动合闸按钮18设置在电磁线圈5b和合闸静触点20b之间，所述电磁线圈5b的一端通过合闸整流管D1与手动合闸按钮18连接，另一端通过限流电阻一R1与零线静触头12连接；所述手动分闸按钮19分别连接磁保护开关9b和热保护开关10b，所述电磁线圈5b连接合闸整流管D1的一端通过分闸整流管D2分别与所述磁保护开关9b和热保护开关10b连接，所述合闸整流管D1和分闸整流管D2之间设置控制点A，所述电磁线圈5b的一端连接到控制点A；通过按下手动合闸按钮18或手动分闸按钮19向所述电磁线圈5b输入不同方向的电流。

所述壳体21上还设置有漏电测试按钮24，所述漏电测试按钮24的一端依次连接热保护组件10和磁保护装置9，所述磁保护装置9的磁保护开关9b连接所述漏电流继电器23；所述漏电测试按钮24的另一端通过测试线连接限流电阻二R2，测试线穿过所述零序互感器22后连接到零线动触头13。

如图5和图6所示，所述漏电流继电器23包括继电器电磁线圈23a、继电器触点23b、继电器永磁体23c、继电器线圈骨架23d、继电器电磁铁23e、继电器动触头23f、压簧23g，所述继电器线圈骨架23d的腔体内一端固定所述继电器永磁体23c，另一端活动穿设所述继电器电磁铁23e，所述继电器电磁铁23e上设置所述继电器动触头23f，所述继电器动触头23f和所述继电器线圈骨架23d之间设置所述压簧23g，所述压簧23g套设在所述继电器电磁铁23e外部；所述继电器触点23b设置在所述继电器动触头23f上，所述继电器电磁线圈23a缠绕在所述继电器线圈骨架23d的外部，并且，所述继电器电磁线圈23a的两端还缠绕在所述零序互感器22上，所述继电器电磁线圈23a与所述零序互感器22之间连接有漏电流整流管D3；

所述继电器动触头23f连接到所述磁保护装置9的磁保护开关9b。所述继电器电磁铁23e和继电器动触头23f铆接在一起。

所述合闸永磁体5d、分闸永磁体5e结构相同，均包括圆柱状永磁铁以及具有开口的罐状圆筒，所述圆柱状永磁铁设置在所述罐状圆筒内，仅与所述罐状圆筒底部吸合接触，并与所述罐状圆筒四周保持一定的间隙，间隙由环氧树脂填充；所述圆柱状永磁铁置于所述罐状圆筒内的高度略低于所述罐状圆筒的开口，形成高度差，所述高度差构成所述合闸永磁体5d、分闸永磁体5e与所述电磁铁5a吸合时产生的磁隙。

本发明对于断路器的两个主要保护功能的特征是：第一，磁保护，在发生主电路短路故障情况下，所述磁保护装置9与传统断路器磁脱扣机构一样，也会产生电磁力（行业公知），但是，传统断路器的磁脱扣机构需要的磁力足够大才能够驱动传统断路器机械脱扣器，比本发明所述的磁保护装置9产生的触碰开关的磁力要大的多，所述触碰开关的磁力触发所述磁保护开关9b接通，让所述电磁线圈5b获得分闸电流，所述分闸电流产生的电磁极性与所述合闸永磁体5d的磁极性相互排斥，与所述分闸永磁体5e的磁极性相互吸引，所述排斥和吸引产生的合力促使电磁铁5a带动火线动触头机构3和零线动触头机构13迅速左移，与所述火线静触头2、零线静触头12分离，主电路断开；第二，热保护，当主电路出现过载故障情况下，所述双金属片10a受热弯曲，触发所述热保护开关10b导通，让所述电磁线圈5b获得分闸电流，后续产生的一系列动作与上述磁保护相同；第三，漏电保护功能，当主电路发生漏电流情况下，所述零序互感器22感应到漏电流，使得所述漏电流继电器23得电并且使其继电器触点23b接通，所述电磁线圈5b获得分闸电流，后续产生的一系列动作与上述短路事故和电流过载故障相同；其中，所述漏电流继电器23包括继电器电磁线圈23a、继电器触点23b、继电器永磁体23c、继电器线圈骨架23d、继电器电磁铁23e、继电器动触头23f、压簧23g；所述继电器电磁铁23e和继电器动触头23f铆接在一起；在没有发生漏电情况下，所述继电器电磁铁23e和继电器永磁体23c吸合在一起，所述压簧23g被压缩，这是由于机械弹力小于所述吸合力，所以继电器动触头23f与继电器触点23b分离；当发生漏电故障时，漏电流进入继电器电磁线圈23a，产生的电磁极性与继电器永磁体23c的永磁极性相斥，这时候的弹簧力和排斥力加在一起就大于继电器电磁铁23e与继电器永磁体23c之间的吸合力，于是继电器电磁铁23e和继电器永磁体23c分离并带动继电器动触头23f与继电器触点23b接触，后续不再重复。需要指出的是，分离之后继电器电磁铁23e脱离了继电器永磁体23c的磁场范围，需要所述动触头支架3b分闸左移时推动所述继电器电磁铁23e进入所述继电器永磁体23c的磁场，使得继电器电磁铁23e和继电器永磁体23c复位吸合在一起。

所述电磁线圈5b的电流输入端控制点-A点，通过向所述A点输入正向电流或者逆向电流，可以快速的驱动动静触头的开，使得断路器的智能化控制变得非常简洁；实际上，整个断路器分合闸机构包括所述的磁力线封闭式双组合电永磁分合闸机构5、火线静触头2、火线动触头机构3、零线静触头12、零线动触头机构13，所述磁力线封闭式双组合电永磁体分合闸机构5内部的合闸永磁体5d和分闸永磁体5e结构相同，磁极性也相同；所述结构相同指的是所述永磁体的磁力线呈半闭合结构，其中，所述合闸永磁体5d包括圆柱状永磁铁一5dx和罐状圆筒一5dy；分闸永磁体5e包括圆柱状永磁铁二5ex和罐状圆筒二5ey，如图5所示。所述圆柱状永磁铁5dx或5ex都紧固同心安装在形状相同的罐状圆桶5dy或5ey的底部，所述罐状圆桶5dy或5ey的桶壁内直径略大于所述圆柱状永磁铁5dx或5ex的外径，所述直径四周的缝隙由绝缘材料填充，所述圆桶5dy或5ey的深度也略高于所述永磁铁5dx或5ex的高度，这个高度差即为行业公知的磁隙；所述磁极性相同指的是所述永磁铁5dx或5ex都是以相同的极性装入所述的罐状圆桶5dy或5ey内，所以，在两个所述桶口暴露的永磁铁5dx或5ex的磁极性也是相同的，而且，所述两个永磁体5d和5e的桶口呈磁吸面对磁吸面，并且拉开一段空间距离放置，所述电磁铁5a、电磁线圈5b、电磁铁框架5c，以及安装在电磁铁框架5c上的所述火线动触头机构3与零线动触头机构13，上述部件构成的组件在所述的空间之内可以自由移动，所述自由移动的距离即为断路器动静触头开合距离；改变所述电磁线圈5b的电流方向既可以改变电磁铁5a的电磁极性，由于所述合闸永磁体5d和分闸永磁体5e是同极性，面面相对放置，它们之间的电磁铁5a在没有电流情况下就是普通的铁质体，或者与合闸永磁体5d吸合，或者与分闸永磁体5e吸合，处于双稳态结构，完全符合开关功能要求，当电磁线圈5b通上直流电时，电磁铁5a即刻呈现磁性，到底是左N右S还是左S右N，要由电磁线圈5b上的电流方向决定；本发明主要通过改变电磁线圈5b的电流方向，控制电磁铁5a与合闸永磁体5d吸合还是与分闸永磁体5e吸合，从一个稳态转变到另一个稳态，从而实现了控制所述断路器分合闸的目的。

所述合闸触点组件20的合闸动触点20a安装在所述动触头机构3上，所述合闸触点组件20的合闸静触点20b安装在壳体21上。这种设置的目的是保护所述电磁线圈5b的通电时间不能够太长，以免烧坏电磁线圈，所以，所述火线动触头机构3和零线动触头机构13向右移动时迅速切断合闸触点组件20。

综上所述的结构安排，两个磁力线闭合的所述合闸永磁体5d、分闸永磁体5e的非闭合面，面面相对，又拉开一段距离，不仅规避了两个永磁体磁场的相互影响，同时也规避了对相邻断路器的磁场干扰。

由于本发明的合闸/分闸动作采用双组合电磁永磁技术方案，其电路逻辑描述如下：所述电磁铁5a和电磁线圈5b是本技术方案的关键部件，通过改变电磁线圈5b的电流方向，即刻就可以改变电磁铁5a的磁极性，所述电磁线圈5b的一端始终与输入端的零线静触头12连接，所述电流方向是由整流二极管D1或D2决定的。在D1和D2之间的A点，作为智能控制断路器分合闸的控制点，通过有线或者无线网络方式向A点灌入正向电流或者逆向电流，从而达到控制断路器分闸与合闸的目的。

本发明提供的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器的工作原理如下：

（1）合闸过程

当需要接通主电路时，由于整个断路器处于关断状态，只有火线静触头2和零线静触头12可以取电，所以，电磁线圈5b的一端始终和零线静触头12连接在一起，但是需要串接一个限流电阻一R1；火线也需要从火线静触头2接过来；若想合闸时，先用手动按压合闸按钮18，这时，电流进入火线输入零线静触头2以及合闸触点组合20，经过整流二极管D1电流整流成正向，流过电磁线圈5b，经过限流电阻一R1，最后再回到零线静触头12。上述的正向电流流经电磁线圈5b时，电磁铁5a充磁，所充电磁产生的极性与分闸永磁体5e接合面的永磁极性相同，为了便于描述，假定此处此刻的电磁和永磁都是N极，即刻产生排斥力，电磁铁5a迅即与分闸永磁体5e弹开分离，飞向右侧远处的合闸永磁体5d；由于，电磁铁5a刚刚弹开的一面是N极，那么飞向合闸永磁体5d的另一面就是S极，由前所述，合闸永磁体5d与分闸永磁体5e面面相对，极性相同，也是N极，所以，与飞奔过来的电磁铁5a的迎合面S极异性相吸，所述吸合力促使火线动触头机构3和零线动触头机构13与各自对应的火线静触头2和零线静触头12接触，主电路合闸导通；由前述知道，合闸永磁体5d与电磁铁5a还没有接合之前，电磁线圈5b中的电流就被合闸触点组件20切断，否则就会烧毁所述电磁线圈5b。

（2）分闸过程

基本道理与合闸过程相同，只不过整个断路器处于合闸状态，取电必须从火线输出接线片7获得（道理和触点开关20相同，断路器分闸之后，电磁线圈5b即刻失电，线圈不至于烧毁）。分闸过程如下：手动按压分闸按钮19，逆向电流通过D2流经电磁线圈5b以及限流电阻一R1，最后回到零线静触头12。上述的逆向电流流经电磁线圈5b时，电磁铁5a充磁，所充电磁产生的极性与合闸永磁体5d接合面的永磁极性相同（这是因为整流管D2导通方向与D1相反，所以，此时此处接合面的电磁和永磁也都是N极），即刻产生排斥力，电磁铁5a迅即与合闸永磁体5d弹开分离，飞向左侧远处的分闸永磁体5e；电磁铁5a弹开的一面是N极，那么飞向分闸永磁体5e的另一面就是S极，由前所述，合闸永磁体5d与分闸永磁体5e面面相对，极性相同，也是N极，所以，与飞奔过来的电磁铁5a的迎合面S异性相吸，所述吸合力促使火线动触头机构3和零线动触头机构13与各自对应的火线静触头2和零线静触头12分离断开，主电路被分闸切断。需要指出的是，由于电磁线圈5b取电来自输出端接线片7，当火线动触头机构3和零线动触头机构13与火线静触头2和零线静触头12断开时，电磁线圈5b中的电流被迅速切断，否则就会烧毁所述线圈5b。

附加说明，手动合闸按钮装有红色发光管，当红光点亮时说明断路器处于导通工作状态；手动分闸按钮装有绿色发光管，当绿光点亮时说明断路器处于关断状态，如果两个发光管都熄灭时说明外部电源停止供电。

由图7得知，所有保护性分闸过程都是通过整流管D2向电磁线圈5b输入逆向电流，促使电磁铁5a与合闸永磁体5d分离，再带动火线动触头机构3、零线动触头机构13与火线静触头2、零线静触头12断开，只不过每一种保护功能都匹配相应的开关装置，无论如何配置，只要D2得电就可以实现所述断路器分闸的功能。首先是主电路短路保护功能，磁保护装置9在短路电流作用下接通磁保护开关9b，向D2供电；其次是主电路过载热保护，双金属片10a弯曲触动热保护开关10b接通，向D2供电；再有就是采用漏电流继电器23取代EMR的电磁式漏电保护技术，所述漏电流继电器23中，正常情况下，继电器电磁铁23e就是一个铁质体，被继电器永磁体23c吸合，同时，压簧23g也被压缩，说明吸合力略大于弹簧力，当发生漏电时，所述漏电流继电器23通过零序互感器22获得漏电流之后，所述漏电流经过D3整流在流入继电器电磁线圈23a，使得继电器电磁铁23e产生的电磁与继电器永磁体23c同极性，排斥力和弹簧力共同作用，推动继电器动触头23f接通继电器触点23b，向D2供电，需要说明的是，此时继电器电磁铁23e脱离了继电器永磁体23c的磁场吸引力范围，所以，在设置漏电流继电器23摆放位置时，必须让所述火线动触头机构3做分闸动作时顺便将所述漏电流继电器23的继电器动触头23f推回到继电器永磁体23c的引力场范围使得二者自动吸合，以保证下次漏电故障发生时继续工作。

综上，本发明提供的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，给出的合闸与分闸方案并非采用传统的机械传动技术，而是采用封闭磁力线的永磁体加电磁铁双组合脱扣方案，使用电永磁力替代机械力合闸、分闸与脱扣，可以大大的提高分闸反应速度，脱扣灵敏性与抗震性都高于传统机械脱扣方案，而且，机械脱扣器的寿命仅仅是万次级，本发明的双组合方案寿命可以达到百万级；并且，本发明的相关结构不需要电机驱动机构，对于断路器向智能化方向发展非常有利，控制断路器的分合闸不再需要额外的电机驱动机构和额外的机械脱扣机构，仅仅是采用A点的通电控制就可以实现对断路器远距离控制。本发明将传统EMR换成一个继电器，在输入条件都是漏电电流的情况下，EMR采用的是中间机械脱扣器方案，输出的是机械力，而本发明采用的是漏电流继电器方案，输出的是触点导通，需要的力度更小，规避了EMR机械力逐级放大的模式，可以大大的提高分闸反应速度，抗震性更优于传统EMR模式，最重要的是机械力放大技术的寿命仅仅万次级，继电器寿命达到百万级，便于对断路器进行远距离智能控制。

此外，本发明提供的断路器去除了传统的漏EMR、机械分合闸机构和脱扣机构，体积大大压缩了；由于去除了机械脱扣机构，热脱扣力变成触点接触力，小电流断路器可以省去了辅助加热元件，降低了制造成本；比传统机械式断路器的寿命大的多；由于去除了机械脱扣机构，抗震性也大大提高，产品可以更好的应用于运载工具、机器设备。

本文中应用了具体特例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，包括：壳体（21）以及安装在壳体（21）内的火线输入接线端子（1）、火线静触头（2）、火线动触头机构（3）、磁力线封闭式双组合电永磁分合闸机构（5）、火线连接软线（6）、火线输出端接线片（7）、火线输出接线端子（8）、磁保护装置（9）、热保护组件（10）、零线输入接线端子（11）、零线静触头（12）、零线动触头机构（13）、零线连接软线（15）、零线输出接线片（16）、零线输出端子（17）；

其中，所述火线输入接线端子（1）连接所述火线静触头（2），所述火线动触头机构（3）包括火线动触头（3a）、动触头支架（3b）、火线动触头弹簧（3c），所述火线动触头（3a）靠近所述火线静触头（2）配合设置，所述火线动触头（3a）连接火线动触头弹簧（3c），所述火线动触头弹簧（3c）设置在所述动触头支架（3b）上；所述火线动触头（3a）通过火线连接软线（6）分别与所述磁保护装置（9）、热保护组件（10）连接；所述磁保护装置（9）、热保护组件（10）分别连接所述火线输出端接线片（7），所述火线输出端接线片（7）连接火线输出接线端子（8）；

所述零线输入接线端子（11）连接所述零线静触头（12），所述零线动触头机构（13）包括零线动触头（13a）、零线动触头弹簧（13b）和动触头支架（3b），所述零线动触头（13a）靠近所述零线静触头（12）配合设置，所述零线动触头（13a）连接零线动触头弹簧（13b），所述零线动触头弹簧（13b）设置在所述动触头支架（3b）上；所述零线动触头（13a）通过零线连接软线（15）分别与所述磁保护装置（9）、热保护组件（10）连接；所述磁保护装置（9）、热保护组件（10）分别连接所述零线输出接线片（16），所述零线输出接线片（16）连接零线输出端子（17）；

所述磁力线封闭式双组合电永磁分合闸机构（5）包括电磁铁（5a）、合闸永磁体（5d）以及分闸永磁体（5e），所述合闸永磁体（5d）、分闸永磁体（5e）分别固定安装在所述壳体（21）上，所述电磁铁（5a）可滑动设置在所述合闸永磁体（5d）、分闸永磁体（5e）之间，所述分闸永磁体（5e）、电磁铁（5a）、合闸永磁体（5d）从左向右同轴共线设置，且所述分闸永磁体（5e）朝向所述电磁铁（5a）的开放吸合面的磁极性与所述合闸永磁体（5d）朝向所述电磁铁（5a）的开放吸合面的磁极性设置为相同极性；所述电磁铁（5a）由铁芯以及缠绕在铁芯外部的电磁线圈（5b）构成，所述电磁铁（5a）的外部设置有电磁铁框架（5c），所述动触头支架（3b）连接到所述电磁铁框架（5c）上；所述动触头支架（3b）靠近所述火线动触头（3a）的一端还设置有合闸动触点（20a），所述合闸永磁体（5d）靠近所述火线动触头（3a）的一侧设置有合闸静触点（20b），所述合闸动触点（20a）固定在所述壳体（21）上，并与所述合闸静触点（20b）相对设置，组成合闸触点组件（20），分闸状态下，合闸动触点（20a）与合闸静触点（20b）贴合，分闸状态下，合闸动触点（20a）与合闸静触点（20b）分离；

向所述电磁线圈（5b）输入正向电流或者逆向电流，所述电磁铁（5a）向合闸永磁体（5d）或分闸永磁体（5e）移动，带动火线动触头机构（3）和零线动触头机构（13）动作，实现断路器的合闸或分闸动作；

所述壳体（21）内还设置有零序互感器（22）和漏电流继电器（23），所述火线连接软线（6）、零线连接软线（15）分别缠绕过所述零序互感器（22），所述漏电流继电器（23）与所述零序互感器（22）电性连接。

2.根据权利要求1所述的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，所述断路器还包括火线灭弧栅（4）和零线灭弧栅（14），所述火线灭弧栅（4）连接火线静触头（2），零线灭弧栅（14）连接零线静触头（12）。

3.根据权利要求1所述的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，所述磁保护装置（9）包含磁保护器（9a）和磁保护开关（9b）；所述热保护组件（10）包含双金属片（10a）和热保护开关（10b）。

4.根据权利要求3所述的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，所述壳体（21）上安装有手动合闸按钮（18）和手动分闸按钮（19）；所述手动合闸按钮（18）设置在电磁线圈（5b）和合闸静触点（20b）之间，所述电磁线圈（5b）的一端通过合闸整流管D1与手动合闸按钮（18）连接，另一端通过限流电阻一R1与零线静触头（12）连接；所述手动分闸按钮（19）分别连接磁保护开关（9b）和热保护开关（10b），所述电磁线圈（5b）连接合闸整流管D1的一端通过分闸整流管D2分别与所述磁保护开关（9b）和热保护开关（10b）连接，所述合闸整流管D1和分闸整流管D2之间设置控制点A，所述电磁线圈（5b）的一端连接到控制点A；通过按下手动合闸按钮（18）或手动分闸按钮（19）向所述电磁线圈（5b）输入不同方向的电流。

5.根据权利要求4所述的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，所述壳体（21）上还设置有漏电测试按钮（24），所述漏电测试按钮（24）的一端依次连接热保护组件（10）和磁保护装置（9），所述磁保护装置（9）的磁保护开关（9b）连接所述漏电流继电器（23）；所述漏电测试按钮（24）的另一端通过测试线连接限流电阻二R2，测试线穿过所述零序互感器（22）后连接到零线动触头（13a）。

6.根据权利要求5所述的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，所述漏电流继电器（23）包括继电器电磁线圈（23a）、继电器触点（23b）、继电器永磁体（23c）、继电器线圈骨架（23d）、继电器电磁铁（23e）、继电器动触头（23f）、压簧（23g），所述继电器线圈骨架（23d）的腔体内一端固定所述继电器永磁体（23c），另一端活动穿设所述继电器电磁铁（23e），所述继电器电磁铁（23e）上设置所述继电器动触头（23f），所述继电器动触头（23f）和所述继电器线圈骨架（23d）之间设置所述压簧（23g），所述压簧（23g）套设在所述继电器电磁铁（23e）外部；所述继电器触点（23b）设置在所述继电器动触头（23f）上，所述继电器电磁线圈（23a）缠绕在所述继电器线圈骨架（23d）的外部，并且，所述继电器电磁线圈（23a）的两端还缠绕在所述零序互感器（22）上，所述继电器电磁线圈（23a）与所述零序互感器（22）之间连接有漏电流整流管D3；

所述继电器动触头（23f）连接到所述磁保护装置（9）的磁保护开关（9b）。

7.根据权利要求1所述的采用漏电流继电器取代EMR的电磁式漏电断路器，其特征在于，所述合闸永磁体（5d）、分闸永磁体（5e）结构相同，均包括圆柱状永磁铁以及具有开口的罐状圆筒，所述圆柱状永磁铁设置在所述罐状圆筒内，仅与所述罐状圆筒底部吸合接触，并与所述罐状圆筒四周保持一定的间隙，间隙由环氧树脂填充；所述圆柱状永磁铁置于所述罐状圆筒内的高度略低于所述罐状圆筒的开口，形成高度差，所述高度差构成所述合闸永磁体（5d）、分闸永磁体（5e）与所述电磁铁（5a）吸合时产生的磁隙。