CN1490839A - 低压断路器的欠电压脱扣器 - Google Patents

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本发明涉及一种低压断路器的欠电压脱扣器，属于低压断路器技术领域。该脱扣器包括电磁机构装于壳体空腔的前部，电子模块装于壳体空腔的后部；该电磁机构包括衔铁、前轭铁、工作线圈、挡铁和后轭铁，其特征在于，在后轭铁和挡铁之间设置了一永久磁铁，在工作线圈和挡铁之间设置了一闭合线圈，在衔铁后部内腔内装有一储能弹簧，储能弹簧与挡铁相抵触；所述的电子模块的电路包括欠电压检测电路、信号综合控制电路、主控电路和直流电源电路。本发明具有体积小、结构简单、保持力恒定，是一种在高电压时线圈不过热，在低电压时可靠闭合，动作电压准确、节能无噪声的欠电压脱扣器。

Description

低压断路器的欠电压脱扣器
技术领域
本发明涉及低压断路器的欠电压脱扣器，属于断路器技术领域。
背景技术
低压断路器主要承担配电线路和设备的过载、欠电压、短路保护之用。欠电压脱扣器就是上述断路器对低压线路和用电设备进行欠电压保护的机构。欠电压脱扣器需长期连续通电，其动作特性应达到：当电源电压低于额定工作电压的35％时，欠电压脱扣器不能闭合，防止了断路器闭合；当电源电压等于或大于额定工作电压的85％时应能闭合，保证断路器可靠闭合；当电源电压下降到额定工作电压的70％和35％范围内，欠电压脱扣器应断开；另外，欠电压脱扣器还必须有耐高电压能力，在耐受额定电源电压的110％4h后仍持有正常的脱扣特性。也就是要求欠电压脱扣器在低电压时能可靠闭合，在高电压时工作正常，线圈不烧坏。
为了实现上述功能，国内外断路器传统的欠电压脱扣器通常采用拍合式或螺管式电磁铁结构形式。不管是拍合式还是螺管式都是电磁保持，都是以电磁机构为主体，都是一种线圈通电以后对铁磁物质产生吸力、把电磁能转换为机械能的一种机构。线圈是欠电压脱扣器获得电磁能的器件，其发热是否正常是脱扣器正常工作的关键。
国内外诸多断路器的欠电压脱扣器，由于某种原因电源电压升高导致线圈烧坏，这一问题长期以来困扰着断路器行业，是个悬而未决的棘手问题，就是最先进的智能型断路器也不例外。为此，有关方面不得不对断路器作出规定，限制用户电压使用范围，规定欠电压脱扣器线圈安全使用电压为440V以下，若使用电压高达460V线圈可能烧坏，而要求电压线圈裕量至480V更不合理，但实际上是在发展中国家里小容量电网不少，当夜间大量负载减除后出现460V甚至480V的机会仍然存在，因此传统产品的欠电压线圈烧坏的现象多有发生。
现有的断路器欠电压脱扣器还有一个问题就是运行时噪音，尤其是拍合式交流欠电压脱扣器更为突出，这是因为电磁机构中的铁芯和衔铁之间的气隙存在加至尘埃侵入而造成的。
为了解决欠电压脱扣器线圈由于长时间运行发热问题，曾长期攻关。据有关方面分析，线圈发热有以下几方面的原因：
1.脱扣器线圈属于并联线圈，电压加在线圈两端，当电压升高时，电流便增大，长时间运行线圈必将发热而烧坏；
2.并联线圈匝数多，匝间电压较高，若线圈绝缘差则会引起短路烧坏线圈；
3.线圈中的激磁电流随着气隙增大而增加，这就说明交流电磁铁在衔铁释放时电流最大。并联线圈的交流电磁铁启动电流很大，这种情况使线圈很快发热。
要解决上述的脱扣器遇到的问题，其困难在于：1.无法取消用户用电电压范围的限制；2.加强匝间绝缘，必然增大体积和成本；3.采用助动式结构，便使欠电压脱扣器安装受到限制，体积增大，并使脱扣器安装、调试和维修困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保持力恒定、高电压下脱扣器线圈不发热、在低电压下脱扣器能可靠闭合，并实现无噪音运行的结构小巧的欠电压脱扣器。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：该欠电压脱扣器包括壳体和电磁机构以及控制电磁机构的电子模块；电磁机构包含有衔铁、前轭铁、工作线圈、挡铁和后轭铁，上述零件依次置于壳体内腔的前部，电子模块置于壳体内腔的后部；其特征在于：所述的电磁机构里增设一永久磁铁和一闭合线圈，永久磁铁位于后轭铁与挡铁之间，闭合线圈位于工作线圈与挡铁之间；所述的衔铁的下部伸出壳体，其上部有一空腔，其中装有一储能弹簧，该弹簧与挡铁相触；所述的电子模块包括欠电压检测电路、信号综合控制电路、主控电路和直流电源电路，上述的欠电压检测电路的输出端与信号综合控制电路中集成电路IC1的输入端联结，信号综合控制电路中设置有一移相触发电路和动作延时电路，其输出端与主控电路相应的输入端联结，直流电源电路直接与欠电压检测电路联结。
本发明的效果：本发明的欠电压脱扣器与传统的欠电压脱扣器相比，具有体积小、传动机构简单可靠，无需增加助动装置、动作电压准确无需调整、节能运行无噪声、保持力恒定且不受外界电压波动影响。本发明从根本上解决了多年来存在线圈易烧坏、运行时噪音大的问题，为断路器提供一种安全可靠，环保型的欠电压脱扣器。
附图说明
图1为本发明的电磁结构内部结构示意图；
图2为本发明的电子模块中欠电压检测电路、信号综合控制电路原理图；
图3为本发明的电子模块中主控电路和直流电源电路原理图。
具体实施方式
参照图1，该欠电压脱扣器包括壳体1、电磁机构、电子模块，其中电磁机构置于壳体1内腔的前部、电子模块置于壳体1内腔的后部，电磁机构由后轭铁3、挡铁5、储能弹簧6、工作线圈8、衔铁9、前轭铁10、永久磁铁4、闭合线圈7组装而成，其中永久磁铁4装于后轭铁3与挡铁5之间，闭合线圈7位于工作线圈8和挡铁5之间，储能弹簧6位于衔铁9后部内腔与挡铁5之间；该电子模块由欠电压检测电路、信号综合控制电路、主控电路和直流电源电路构成。
所述的欠电压检测电路包括二极管D4、D5、稳压管Z2、Z3，电阻R3～R6和电容器C2，该电路直接与直流电源电路并联，并通过其分压电阻R6和电容器C2的输出端与信号综合控制电路中的集成电路IC1的相应输入端子连接，二极管D5与信号综合控制电路中的电阻R9和电容器C3组成的延时电路连接。
所述的信号综合控制电路包括二极管D6～D13、电阻R7～R19、电容器C3～C8、光耦合器O2、稳压管Z4、延时设定开关K1～K4和集成电路IC1，其中由二极管D10、D13、电阻R16～R18、电容器C7、稳压管Z4组成触发电路，并通过C8与主控电路中的晶闸管S2连接，延时设定开关K1～K4、电阻R11～R13、电容器C4组成动作延时设定电路，光耦合器O2的输出端与主控电路中的电容器C10、晶闸管S1的输入端连接。
所述的主控电路包括二极管D16～D18、电阻R21～R23、电容C10、C13、稳压管Z6、Z7、晶闸管S1、S2、欠压失压线圈L2、闭合线圈L1。
所述的直流电源电路包括二极管D14、D15、稳压器Z5、电阻R10和电容器C9。
以下简述本实施例所述的脱扣器的工作原理：
欠电压检测电路与电源直接相联，当电源电压高于额定电压的85％时，该电路输出为高电平。经集成电路IC1处理后，其输出信号通过电阻R8使光耦合器O1的输出三极管关断输出高电平、电阻R9和电容器C3组成一延时电路，光耦合器O1输出的高电平通过电阻器R9向电容器C3充电，在电容器C3的端电压达到设计值之前，在集成电路IC1的控制下，在信号综合控制电路中由二极管D12～D13、电阻R16～R18、电容器C7和稳压管Z4组成的移相触发电路通过电容器C8输出触发脉冲，使晶闸管S2导通，闭合线圈绕组L1通电。该绕组通电后产生的磁场与永久磁铁4的磁场方向相同，总的磁势增加使衔铁闭合。S2导通的同时，电源通过电容器C12充电。当延时电路中电容器C3的端电压达到设计值后，晶闸管S2失去触发信号关断，脱扣器的自闭合过程结束，衔铁9在永久磁铁4的作用下保持在闭合状态。
当加在欠电压检测电路两侧端的电源电压下降至70％～35％额定电压时，该电路输出低电平，经集成电路IC1处理后输出一高电平信号，加至由延时设定开关K1～K4、电阻R11～R13、电容器C4组成的动作延时设定电路，当选择瞬时(K1接通)或选择延时(K2～K4中有一位接通)的延时时间到位后，在集成电路IC1的控制下，光耦合器O2导通，使主控电路中的电容器C10通过光耦合器O2导通，使主控电路中的电容器C10通过光耦合管O2向晶闸管S1门极放电，使S1导通。S1导通后电容器C12通过S1向欠电压脱扣工作线圈L2放电，放电电流产生的磁场与永久磁场方向相反，总磁势减小。衔铁9在储能弹簧6的作用下打开，通过传动机构使断路器分断，实现了欠电压保护。当电源电压恢复到85％额定电压以上时，欠电压脱扣器按前述的控制过程重新闭合。

Claims (5)

1.低压断路器的欠电压脱扣器，包括壳体和一电磁机构及控制该电磁机构的电子模块；其中电磁机构包含的衔铁、前轭铁、工作线圈、挡铁和后轭铁，上述零件依次置于壳体内腔的前部，电子模块置于壳体内腔的后部；其特征在于：
所述的电磁机构里增设了一永久磁铁和闭合线圈，永久磁铁位于后轭铁与挡铁之间，闭合线圈位于工作线圈与挡铁之间，所述的衔铁的下部伸出壳体，其上部有一空腔，装有一储能弹簧，该弹簧与挡铁相抵触；
所述的电子模块包括欠电压检测电路、信号综合控制电路、主控电路和直流电源电路，上述的欠电压检测电路的输出端与信号综合控制电路中集成电路IC1的输入端联结，信号综合控制电路中设置有一移相触发电路和动作延时电路，其输出端与主控电路相应的输入端联结，直流电源电路直接与欠电压检测电路联结。
2.如权利要求1所述的低压断路器的欠电压脱扣器，其特征是：所述的欠电压检测电路包括二极管D4、D5、稳压管Z2、Z3、电阻R3～R6和电容器C2，该电路直接与直流电源电路并联，并通过其分压电阻R6和电容器C2的输出端与信号综合控制电路中的集成电路IC1的相应输入端子连接，二极管D5与信号综合控制电路中的电阻R9和电容器C3组成的延时电路连接。
3.如权利要求1所述的低压断路器的欠电压脱扣器，其特征在于：所述的信号综合控制电路包括二极管D6～D13、电阻R7～R19、电容器C3～C8、光耦合器02、稳压管Z4、延时设定开关K1～K4和集成电路IC1，其中由二极管D10、D13、电阻R16～R18、电容器C7、稳压管Z4组成触发电路，并通过C8与主控电路中的晶闸管S2连接，延时设定开关K1～K4、电阻R11～R13、电容器C4组成动作延时设定电路，光耦合器O2的输出端与主控电路中的电容器C10、晶闸管S1的输入端连接。
4.如权利要求1所述的低压断路器的欠电压脱扣器，其特征在于：所述的主控电路包括二极管D16～D18、电阻R21～R23、电容器C10、C13、稳压管Z6、Z7、晶闸管S1、S2、欠压失压线圈L2、闭合线圈L1。
5.如权利要求1所述的低压断路器的欠电压脱扣器，其特征在于：所述的直流电源电路由包括二极管D14、D15、稳压器Z5、电阻R10和电容器C9。
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