CN1290137C - 低压断路器 - Google Patents

Abstract

一种低压断路器，包括：至少一个第一固定触点，与一个端子电连接，用于连接到一个电路；一个旋转活动触点，包括一个中心体，至少一个第一臂从中心体伸出，一个工作面设在所述第一臂的端部，工作面可以通过活动触点的转动与固定触点连接/分开；一个旋转触点支承轴，与断路器的一个启动机构功能连接，并设有一个容纳活动触点中心体的支座，第一臂从所述支座向外伸出，至少一个第一弹簧设在触点支承轴上，与活动触点功能连接，并适于在断路器闭合时确保工作面与第一固定触点之间的足够的接触压力；其特征在于，活动触点中心体上设有至少一个第一接合面，该接合面适于在短路造成的活动触点转动期间，对一个在轴的支座上形成的形状互补的表面进行作用，使得旋转活动触点在转动期间积蓄的至少部分能量直接传递给所述轴。

Description

低压断路器

技术领域

本发明涉及一种低压断路器，即操作电压直到1000伏。

背景技术

以大电流和大功率为特征的低压工业电力系统通常使用专门的装置，现有技术中通常称为自动电力断路器。

这些断路器用于提供一系列保证它们所处的电力系统及与其连接的负载的正常运行所需要的特性。例如，保证各种用户需要的额定电流，允许在电路中正确加入或断开负载，通过自动断开电路保护负载不受异常事件、如过载和短路的影响，允许通过电分离或打开适当的触点而断开受保护的电路，使负载与电源完全绝缘。

目前，这些断路器有各种工业实施方式，其中，最通常的断路器通过复杂的动力机构断开触点，动力机构使用预先储存在特殊断开弹簧中的机械能，并且一般在电力故障的情况下由一个适当的保护装置触发，保护装置一般为一个继电器。

在某些操作条件下，特别是当推测的短路电流可能很大时，使用以传统方式使用可能积蓄在断开弹簧中的能量的装置可能几乎完全无效，并且对断开接触是不经济的；在这种情况下，人们一般求助于特殊类型的自动断路器，这些断路器具有旨在提高它们的断路能力的技术方法。

在目前最广泛使用的技术方法中，有两种经常结合使用的方法。特别是，第一种方法迫使电流沿一个给定的路径，因此当短路发生时，在触点之间产生排斥力。这些排斥力产生一个有效的推力，该推力帮助增加活动触点相对固定接触点的分离速度；用这种方式缩短干预的时间，并且防止推测的短路电流达到它的最大值。

第二种方法使固定触点与活动触点加倍。在这种情况下，电流在两个分开区域中在断路器的每个电极中断开，两个区域在电力上互相串联分布，因此每个区域承受一个较低的机械和热应力。

已知类型断路器的一个特别重要的方面在于电动排斥力的存在，这种排斥力一方面有利于产生用于触点分离的有效推力，另一方面帮助活动触点结构快速达到它的冲程终点，因此带有巨大的能量。这样一般有对断路器的外壳造成强烈冲击的趋势，有可能损坏外壳，因此可能要求使用附加的减震零件；另外，可能发生活动触点向固定触点的跳动以及有害的电弧打火。在双触点断路器的情况下，类似的跳动和电弧打火可能由于存在附加弹簧而增加，这些弹簧通常与每个活动触点的结构有关，便于使机械压力平均分布在两个用于在每个活动触点和对应的固定触点之间连接的表面上。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以避免上述缺陷的低压断路器，特别是，在这种断路器中，短路情况下的断开以优化的方式进行，并且功能上比已知的方法更有效，同时消除或至少减少活动触点可能对断路器外壳的冲击，因此消除或减少所述冲击造成的负面影响。

该目的和其它目的通过一种低压断路器而达到，这种断路器包括：

-至少一个第一固定触点，该触点与一个端子电连接，用于连接到一个电路；

-一个旋转活动触点，包括一个中心体，至少一个第一臂从该中心体伸出，一个工作面设在所述第一臂的端部，所述工作面可以通过所述活动触点的一个转动与所述固定触点进行连接/分开；

-一个旋转触点支承轴，该支承轴与断路器的一个启动机构可操作地进行连接，并且设有一个容纳活动触点的中心体的支座，使第一臂从所述支座向外伸出，至少一个第一弹簧设置在所述触点支承轴上，所述第一弹簧可操作地与活动触点配合，并且适于在断路器闭合时，确保工作面与第一固定触点之间的足够的接触压力；其中，所述活动触点的中心体上设有至少一个第一接合面，并且该接合面适于在短路造成的活动触点的转动期间，对一个在所述轴的支座中形成的形状互补的表面进行作用，使得旋转活动触点在转动期间积蓄的至少部分的能量直接传递给所述轴。

附图说明

通过下面对本发明断路器的优选但非唯一的实施例的描述，可以更好地了解本发明的其它特征和优点，这些实施例以非限定的例子示出在附图中，其中：

-图1是由触点支承轴、带有一个单一臂的活动触点和一个固定触点构成的组件的第一实施例的平面图，该组件可以用于本发明的断路器；

-图2是由触点支承轴、带有一个单一臂的活动触点和一个固定触点构成的组件的第二实施例的平面图，该组件可以用于本发明的断路器；

-图3是由触点支承轴、带有一个单一臂的活动触点和一个固定触点构成的组件的第三实施例的平面图，该组件可以用于本发明的断路器；

-图4是在短路后工作面与固定触点分离期间，图1的活动触点与触点支承轴顶靠期间的平面图；

-图5是与一个活动触点和一个断路器启动机构配合的触点支承轴的局部立体图；

-图6是一个由活动触点和触点支承轴构成的组件的可能实施例的平面图，该组件用于一个双触点断路器。

具体实施方式

在下面的描述中，为了简化，只涉及断路器的一个单一电极，这绝非限制本发明的范围，因为该方法可以用于一个具有任何数量电极的低压断路器的所有电极中。另外，附图中相同的标号表示相同或技术上等同的构件。

参照附图，本发明的低压断路器的一个电极一般包括至少一个第一固定触点1，该固定触点通过一个适当形状的导体2与一个端子电连接，该端子用于与一个电路连接，这种实施方式是现有技术中广为人知的，因此不再详细描述；该电极还包括一个旋转活动触点10和一个旋转触点支承轴20，为了更清楚地表示，该支承轴在图1-4中以剖面示出，并且与活动触点10和一个断路器启动机构30进行功能性连接。如图5详细示出的，所述启动机构30一般包括一个带有断开弹簧31的动力系统，并且能够使触点支承轴20与一个手柄功能性连接，以便用手使断路器32动作。另外，断路器通常设有一个电力故障保护装置(未示出)，该保护装置一般是一个继电器，当发生电力故障时，继电器跳闸，导致启动机构30动作，造成触点支承轴20转动，因此释放断路器。保护继电器和启动机构30的操作以及它们与断路器其它部分的功能性连接的方法也是现有技术中已知的，因此不再描述。

如图1-4中详细示出的，转动触点支承轴20有一个支座21，支座21有适当的轮廓，以便有至少一个相互作用的表面22，并且一个枢轴23固定在支座21上。

旋转活动触点10具有一个有轮廓的中心体11，至少一个第一臂12从中心体11伸出；一个工作面13、例如一个接触板设在所述臂的端部，并且可以随着所述活动触点的转动与固定触点1电连接或电分离。特别是在所述实施例中，活动触点10与触点支承轴20功能性连接，并且它的设置使中心部分11位于支座21中，使臂12的端部横向伸到支座21以外；根据一种从制造和组装的观点看是有益的方法，活动触点10最好通过使一个在中心体11中形成的一个孔14与枢轴23结合而与支承轴20连接。显然，支承轴20与活动触点10之间的功能连接可以用不同的方法进行，例如在活动触点的主体上设一个枢轴，且在轴上设置连接孔，或者专门通过一个或多个设在支座21中并适于连接支承轴和所述活动触点的弹簧设置一个浮动连接，或者其它与应用相适应的方法。

另外，在本发明的断路器中，在活动触点10的形成轮廓的中心体11上有至少一个第一接合面15，该接合面适于与形状互补的表面22功能性相互作用，下面将详细描述这样做的目的。

在图1、2的实施例中，最好在活动触点10的中心体11上设有至少一个第一凸轮状表面16，并且表面16与接合面15相邻，并且位于所述接合面与臂12的延伸之间；另外，支承轴20上至少设有接合装置24和一个附加枢轴25，它们在活动触点10主体的相对两侧。特别是，在图1-4所示的实施例中，接合装置24最好包括一个刚性固定在轴20上的第二枢轴24，而第三枢轴25与活动触点10功能性连接，使其能够相对活动触点10运动，并且它的端部插在触点支承轴20形成的槽26中。

相反，图2所示的实施例使用附加的接合装置，这些接合装置最好包括一个第四枢轴27，第四枢轴27参照第一枢轴23固定在支承轴20上的一个与第二枢轴24基本对称的位置上；第三枢轴25与活动触点10功能连接，使其可以相对活动触点10运动，并且通过两个连杆28(图2中只能看到其中一个)与第四枢轴27连接，两个连杆28沿着活动触点10的两个互相平行的相对侧面位于支承轴20的支座21中，并且基本互相平行。

一般至少一个弹簧与活动触点10连接，并且适于在断路器闭合时保证工作面13与对应的固定触点1之间有足够接触压力。特别是，本发明的断路器最好使用至少两个拉伸弹簧8(图1-4中只能看到其中一个)，每个弹簧固定在第二枢轴24和第三枢轴25上，并且位于相对于活动触点10的臂12彼此相对的侧面上。

现在参照图1、4所示的实施例描述本发明的断路器的操作。

在操作条件下，当发生短路时，电流穿过的电力部分中产生的电动排斥力触发活动触点10的转动，活动触点10从图1所示的位置开始移向图4所示的位置，在图4所示的位置中，接合面15与对应的表面22接合；在这种情况下，由于表面15和22之间的相互作用，活动触点10在转动期间具有的动能至少部分直接传递给触点支承轴20，因此也分布在与其连接的机械部分之间，这是一个很大的优点。特别优越且与现有技术相比完全创新的是，活动触点10传递给支承轴20的能量因此不仅消除了对断路器外壳的可能冲击，并且实际上用于克服所述支承轴的惯性，并且在保护继电器跳闸之前触发所述支承轴的转动，在任何情况下，保护继电器在上述作用后立即动作，并导致启动机构30以完全传统的方式释放。因此，与已知的方法相比，这样可以更快地实施断开动作，并减少活动部分在短路条件下必须经受的机械和电应力，同时具有在断路器使用寿命期间明显改善它的性能和延长它的使用寿命的最终优点。

另外，活动触点在它转动过程中积蓄的能量用于得到上面所述的作用防止积蓄的动能直接向断路器的外壳释放，这就减少了活动触点10可能跳动的任何原因，因此也减少了电弧打火的原因。如果使用图1、2所示的结构配置，可以增加这种正面效果。在这些情况下，枢轴25在与其连接的相应弹簧和图2实施例中的连杆28的作用下实际上与凸轮状表面16的壁接合；这种相互作用便于产生一个箭头A所示的力，该力后来产生一个趋向于使活动触点10的工作面13保持与固定触点连接的力矩。在短路导致的断开期间，活动触点10的转动必然伴随枢轴25的滑动，枢轴25在弹簧8的作用下与凸轮状表面16相互作用，保持与凸轮表面16直接接触，并且有接触部分的相对滑动；这就导致力A方向的变化，并逐渐减少它的杠杆臂29，直到如图4所示，枢轴与凸轮表面之间的相互作用使力A的作用线在枢轴23的中心以下，因此有一个符号与开始阶段相反的杠杆臂29。因此，在这种情况下有一个与活动触点10的转动方向相匹配的机械力矩，该力矩帮助把活动触点10保持在它已经达到的位置上，与任何跳动相对立，并使其实际上不需要使用任何附加的锁定系统。

在任何情况下，需要指出的是，把能量从活动触点传递给转动轴的创新结果只要求活动触点的轮廓带有与支承轴上形成的相应表面相互作用需要的接合面，并且与支承轴和活动触点之间功能连接的类型以及所述活动触点剩余部分的轮廓无关；例如，除了上述方法以外，可以使用一个没有凸轮状表面的活动触点，如图3示意性所示，或者通过使用一个或多个适当设在支座中的连接弹簧使活动触点与支承轴连接，而不使用枢轴，或使用其它任何与应用相适应的方法。

上述用于单触点断路器的方法可以很容易并且很便利地用于双重触点断路器的情况；在这种情况下，实际上只要与转动轴对称地重复本发明的形状和功能部分就足够了。

一个这方面的例子示于图6。如该图所示，断路器设有一个第一固定触点1和一个第二固定触点3，它们通过适当形状的导体2与用于与一个电路连接的相应端子电连接。旋转活动触点10有一个具有一定轮廓的中心体11，两个臂12从中心体11伸出；两个工作面13设在所述臂的端部，并且位于转动轴的互相相反方向，并且可以作为所述活动触点10的转动结果与相应的固定触点连接或分离。另外，在该实施例中，活动触点的有一定轮廓的中心体11上有第一和第二接合面15，它们在互相相对的侧面，并且与转动轴基本对称，因此与孔14对称；与此对应，支承轴20的支座21的形状形成两个相互作用表面22，一个接合面15以和前面描述的单臂活动触点完全类似的方式作用在每个相互作用表面22上。

显然，即使在双触点断路器的情况下也能够根据各种结构配置提供支承轴与活动触点之间的功能连接，并且能够采用或不采用带有凸轮状表面的轮廓。

例如在图6所示的实施例中，活动触点10的中心体上有两个相邻设置的凸轮状表面16，每个凸轮状表面有一个相应的接合面15；对应地，根据单触点方法，支承轴20上有两个附加枢轴：用枢轴23表示，一个第四枢轴34固定在支承轴上与第二枢轴24基本对称的位置上，一个第五枢轴35与第三枢轴25对称，并且与第三枢轴25的功能相同。两个附加弹簧8固定在两个枢轴34和35上，并且沿着活动触点的两个相对侧面布置。

对图2、3所示的实施例，也可以采用类似的修改从一个单触点断路器过渡到一个双触点断路器。例如，在图2的情况下，只要使用一个相对枢轴23与枢轴25基本对称并且功能相等的第五枢轴就足够了；在这种情况下，所述第五枢轴35可以通过一对附加连杆28与第二枢轴24连接，并且可以使用两个固定在枢轴27和所述第五枢轴上的附加弹簧8。

需要指出的是，在单臂活动触点和双臂活动触点的各种实施例中，固定枢轴24、27或34可以以完全相等的方式被其它接合装置所取代，这些接合装置使以与单一固定枢轴的动作功能上类似的方式束缚弹簧8的端部，例如，可以使用两个结构上互相独立并且固定在支承轴上的枢轴，或者两个与支承轴连接的连接零件，或者两个在轴上形成并且可以固定弹簧8端部的支座，或者其它与应用相适应的方法。

在实际应用中已经发现，本发明的断路器完全达到预期的目的，与现有技术相比，提供了一系列优点，并且可以作为标准断路器和电流限制器。

可以对这样设计的断路器进行许多修改和变化，所有这些修改和变化都在本发明的范围内；所有细节都可以用其它技术上等同的零件所替代。实际应用中，使用的材料和尺寸可以根据要求和现有技术来任意确定。

Claims (9)

1.一种低压断路器，它包括：

-至少一个第一固定触点，该触点与一个端子电连接，用于连接到一个电路；

-一个旋转活动触点，包括一个中心体，至少一个第一臂从该中心体伸出，一个工作面设在所述第一臂的端部，所述工作面可以通过所述活动触点的一个转动与所述固定触点进行连接/分开；

-一个旋转触点支承轴，该支承轴与断路器的一个启动机构可操作地进行连接，并且设有一个容纳活动触点的中心体的支座，使第一臂从所述支座向外伸出，至少一个第一弹簧设置在所述触点支承轴上，所述第一弹簧可操作地与活动触点配合，并且适于在断路器闭合时，确保工作面与第一固定触点之间的足够的接触压力；其特征在于，所述活动触点的中心体上设有至少一个第一接合面，并且该接合面适于在短路造成的活动触点的转动期间，对一个在所述支承轴的支座中形成的形状互补的表面进行作用，使得旋转活动触点在转动期间积蓄的至少部分的能量直接传递给所述支承轴。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，在活动触点中心体上形成的所述第一接合面对所述形状互补的表面进行作用，以便在短路条件下，在所述启动机构干预之前，触发触点支承轴的转动。

3.如权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，一个第一枢轴固定在所述触点支承轴上，并且带有间隙地接合在所述活动触点的中心体上形成的一个孔中，至少一个第一凸轮状表面还形成在所述中心体上，并且与所述第一接合面邻接布置。

4.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，它包括至少一个固定在所述支承轴上的第二枢轴、和一个与活动触点可操作地连接并可在所述支承轴上形成的槽中滑动的第三枢轴，所述第二和第三枢轴位于活动触点主体的互相相对的侧面，一个第一弹簧和一个第二弹簧固定在第二和第三枢轴上，并且沿着活动触点的臂的相对两侧进行布置，所述第三枢轴与所述第一凸轮状表面可操作地相互作用，以便产生一个机械力矩，该力矩在短路条件下、在工作面从固定触点分离的至少最后部分期间，与活动触点的转动方向相匹配。

5.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，它包括至少一个第二枢轴和一个第三枢轴，它们固定在所述支承轴上，相对所述第一枢轴位于互相对称的位置，还包括一个与活动触点可操作地连接的第四枢轴，使其可以相对其运动，所述第三和第四枢轴通过一个第一连杆和一个第二连杆互相连接，所述连杆沿着活动触点的两个相对侧面布置在所述支承轴的所述支座中，一个第一弹簧和一个第二弹簧固定在第二和第三枢轴上，并且沿着旋转活动触点的两个相对侧面布置，所述第三枢轴可操作地与所述第一凸轮状表面相互作用，以便产生一个机械力矩，该力矩在短路条件下、在工作面从固定触点分离的至少最后部分期间，与活动触点的转动方向相匹配。

6.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，它包括两个固定触点，与相应的端子电连接，用于连接到一个电路，所述旋转活动触点包括一个中心体，一个第一臂和一个第二臂从中心体伸出，两个工作面设在所述臂的端部，并且在旋转轴线的互相相对的侧面，所述工作面可以通过所述活动触点的转动，与所述固定触点连接/分离，至少一个第一接合面和一个第二接合面在所述中心体上形成，并且相对所述旋转轴线位于相对的侧面，所述接合面适于在短路造成的活动触点的一个转动期间，对在支承轴的所述支座上形成的两个形状互补的表面进行作用。

7.如权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述第一和第二接合面设置在活动触点的中心体上，并且相对于所述旋转轴线对称。

8.如权利要求4或6所述的断路器，其特征在于，一个第二凸轮状表面在所述中心体上形成，与所述第二接合面相邻接，并且参照所述支承轴上的所述第一枢轴，还有一个第四枢轴，以相对第二枢轴对称的位置固定在支承轴上，还有一个第五枢轴，相对第三枢轴对称地布置，并与活动触点可操作地连接，并且能够在所述支承轴上形成的槽中滑动，一个第三弹簧和一个第四弹簧固定在第四和第五枢轴上，并且沿着活动触点的两个相对侧面布置，第五枢轴与第二凸轮状表面可操作地相互作用，以便产生一个机械力矩，该力矩在短路条件下、在工作面从相应固定触点分离的阶段的至少最后部分期间，与活动触点的转动方向相匹配。

9.如权利要求5或6所述的断路器，其特征在于，一个第二凸轮状表面在所述中心体上形成，并与所述第二接合面相邻接，它还包括一个与活动触点可操作地连接的第五枢轴，使其可以相对其运动，所述第五枢轴通过一个第三连杆和一个第四连杆与第二枢轴连接，所述连杆位于所述支承轴的所述支座中，沿着活动触点的两个相对侧面布置，一个第三弹簧和一个第四弹簧固定在第五和第四枢轴上，并且沿着活动触点的两个相对侧面布置，所述第五枢轴与第二凸轮状表面可操作地相互作用，以便产生一个机械力矩，该力矩在短路条件下、在工作面从固定触点分离的至少最后部分期间，与活动触点的转动方向相匹配。

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