CN1945774A - 多极断路器 - Google Patents

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Abstract

公开的是多极断路器。所述多极断路器包括：基片，其布置在与多个单极断开单元之中的其他单极断开单元相比相对远离切换机构隔开的单极断开单元和相邻的单极断开单元之间；拉杆机构，其可旋转地支撑在所述基片上；以及弹簧，其具有由所述基片支撑的一端和由所述拉杆机构支撑的另一端。

Description

多极断路器
技术领域
本发明涉及多极断路器，并且更加具体地，涉及能够确保相对远离切换机构的单极断开单元中的接触器之间的接触力的平衡和所述接触器之间的切换操作的可靠性的多极断路器。
背景技术
通常，断路器是这样的电气装置，其在诸如过载和线路短路之类的异常状况的情况下，通过手工或自动断开线路来保护负载和线路。
图1是显示传统多极断路器的透视图。图2是显示传统多极断路器的分解透视图。图3是显示传统多极断路器的侧视图。图4是显示传统多极断路器中驱动轴的变形的透视图。
如图1至4所示，传统多极断路器1包括4个单极断开单元10a、10b、10c和10d，亦即R相的单极断开单元10a、S相的单极断开单元10b、T相的单极断开单元10c和N相的单极断开单元10d。
单极断开单元中的每一个都包括：壳体20，其具有空间；固定接触器41，其以预定距离安装在壳体20中；活动接触器42，其通过轴53可旋转地布置在固定接触器41之间；跳闸机构(未显示)，用于通过检测流过电路的大电流来跳闸断路器；切换机构50，其通过跳闸机构自动操作或者通过操作手柄51手工操作，用于将活动接触器42从固定接触器41分开，从而切断电路；以及熄火机构60，用于熄灭切换电路时在活动接触器42和固定接触器41之间生成的高温高压电弧气体。
切换机构50包括：手柄51；上拉杆(未显示)，其耦合到跳闸机构；下拉杆(未显示)，其与上拉杆的下部耦合在一起；以及驱动轴52，用于共同连接下拉杆和每个单极断开单元的轴53，以便每个单极断开单元的轴53能够连同下拉杆旋转。
在如此构造的传统多极断路器中，当正常电流在电路上流动时，活动接触器42与固定接触器41相接触，从而维持闭合电路状态。
另一方面，当大电流在电路上异常流动同时电路处于接通状态时，断路器跳闸。此时，旋转上拉杆和下拉杆。随着旋转下拉杆，通过驱动轴52与其耦合的轴53以顺时针方向旋转。此时，活动接触器42从固定接触器41分开，从而维持开路电路状态。
然而，在传统多极断路器中，切换机构50没有安装在断路器的中间，而是偏向一侧安装，换言之，安装在对应于四个单极断开单元10a、10b、10c和10d中的右边第二个的S相的单极断开单元10b处，如图1和2所示，从而使得切换机构50向单极断开单元10a、10b、10c和10d中的每一个施加的力不平衡。
随后，如图4所示，发生下述问题：驱动轴52的端部当它们在顺时针方向上弯曲时变形。因此，安装在N相的单极断开单元10d处的轴与安装在其他单极断开单元10a、10b和10c处的轴相比，具有较小的旋转量，结果，固定接触器41和活动接触器42之间的接触与分开性能以及产品的可靠性恶化。
发明内容
因此，在努力解决上述问题的过程中进行了本发明，并且本发明的目标是提供这样的多极断路器，其能够确保相对远离切换机构的单极断开单元中的接触器之间的接触力的平衡和所述接触器之间的切换操作的可靠性。
因此，根据本发明提供了多极断路器，其包括：多个单极断开单元，所述单极断开单元具有：一对固定接触器；活动接触器，其可旋转到接触固定接触器的位置或从固定接触器分开的位置；以及轴，用于可旋转地支撑活动接触器；切换机构，其布置在多个单极断开单元中的一个上，以便向轴提供旋转力；以及一对驱动轴，其共同连接到轴，以便同时从切换机构向多个单极断开单元的轴传输旋转力，包括：基片(substrate)，其布置在与多个单极断开单元之中的其他单极断开单元相比相对远离切换机构隔开的单极断开单元和相邻的单极断开单元之间；拉杆机构，其可旋转地支撑在基片上，用于向驱动轴提供补偿转矩，以便相对远离切换机构的单极断开单元中的接触器之间的接触力不会小于其他单极断开单元中的接触器之间的接触力；以及弹簧，其具有由基片支撑的一端和由拉杆机构支撑的另一端，用于向为了补偿转矩的提供的拉杆机构提供弹力。
附图说明
附图，被包括以提供本发明的进一步的理解，并且并入并构成该说明书的一部分的附图，显示了本发明的实施例，并且和说明一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是显示传统多极断路器的透视图；
图2是显示传统多极断路器的分解透视图；
图3是显示传统多极断路器的侧视图；
图4是显示传统多极断路器中驱动轴的变形的透视图；
图5是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器的分解透视图；
图6是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器的平面图；
图7是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器的侧视图；
图8是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器中的辅助机构的分解透视图；
图9是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器中的辅助机构的耦合透视图；
图10是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器中的当切换机构被操作到接通位置时辅助机构的操作的前视图；
图11是图10的基本部分的放大图；
图12是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器中的当切换机构被操作到断开位置时辅助机构的操作的前视图；
图13是图12的基本部分的放大图；以及
图14和15分别是显示根据本发明的另一个实施例的辅助机构的透视图和前视图。
具体实施方式
参考附图来详细地说明根据本发明的优选实施例的多极断路器。
图5是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器的分解透视图。图6是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器的平面图。图7是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器的侧视图。图8是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器中的辅助机构的分解透视图。图9是显示根据本发明的一个实施例的多极断路器中的辅助机构的耦合透视图。
如其中显示的那样，根据本发明的多极断路器是用于四极(所谓的四相)的断路器，并且包括断路器主体110，其由R相(所谓的R极)、S相(所谓的S极)、T相(所谓的T极)和N相(所谓的N极)的四个基于相位的单极断开单元110a至110d、亦即从上到下的R相单极断开单元110a、S相单极断开单元110b、T相单极断开单元110c和N相单极断开单元110d组成。
切换机构150布置在S相单极断开单元110b上。用于手工切换所述切换机构的位置、亦即从接通位置到断开位置或者从断开位置到接通位置的手柄151，布置在切换机构150的顶部，连接到切换机构150。
一对驱动轴152连接到各个相的单极断开单元110a至110d中的轴(图2的53)，以便同时向各个相的单极断开单元110a至110d传输切换机构150的驱动力。
在T相单极断开单元110c和N相单极断开单元110d之间，根据本发明，布置有辅助机构170，其布置在相对远离切换机构150的N相单极断开单元110d和相邻的T相单极断开单元110c之间，并且向驱动轴152提供补偿转矩。
未解释的参考数字120是单极断开单元110a至110d中的每一个的由电绝缘材料制成的壳体。
如图6和7所示，辅助机构170布置在多个单极断开单元110a至110d之中的相对远离切换机构150的N相单极断开单元110d和相邻的T相单极断开单元110c之间。
如图8和9所示，根据本发明的一个实施例的辅助机构170包括基片171，其布置在多个单极断开单元110a至110d之中的与其他单极断开单元相比相对远离切换机构150的N相单极断开单元和相邻的T相单极断开单元110c之间。
分别在基片171的左右侧制备一对开口171a，以便允许成对的驱动轴152通过和旋转以及拉杆机构172、173、175、176a、176b和176c旋转(参考图5)。分别在将成对的开口171a分成左右部分的基片171的中心圆柱部分的顶部和底部处，制备旋转轴孔171b，用于支撑一对铰链销176a，所述一对铰链销176a可旋转地支撑稍后将要说明的两组一对联结杆172。
将要包括在辅助机构170中的拉杆机构172、173、175、176a、176b和176c可旋转地支撑在基片171上，并且向驱动轴(图5的152)提供补偿转矩，以便相对远离切换机构150的N相单极断开单元110d中的活动接触器(图2的42)和固定接触器(图2的41)之间的接触力，不会小于其他单极断开单元110a至110c中的活动接触器和固定接触器之间的接触力。
将要包括在辅助机构170中的弹簧174具有由基片171支撑的一端和由拉杆机构172、173、175、176a、176b与176c之中的将在下文中更加详细地说明的支撑拉杆173支撑的另一端，用于为了提供补偿转矩而提供弹力。
根据本发明的一个实施例的拉杆机构包括：联结杆172，其装备有导槽172a，用于相对可移动地接收驱动轴152，并且相对可旋转地耦合到基片171，以便具有沿着其厚度方向的轴线，所述联结杆172用于向驱动轴152提供补偿转矩；以及支撑拉杆173，其具有相对可旋转地耦合到联结杆172的一端和由基片相对可旋转地支撑的另一端，用于为了旋转联结杆172而从弹簧174提供弹力。
拉杆机构进一步包括支撑部件175，用于支撑所述支撑拉杆173的另一端，以便在支撑弹簧174的另一端的同时相对于基片171可旋转。
联结杆172对应于成对的驱动轴152制备为两组上下联结杆。每组联结杆172由一对联结杆172组成。联结杆172分别在纵向中心部分处具有中心轴孔，在中心轴孔周围的一端处制备导槽172a，并且在其相对端处制备连接轴孔，用于连接到支撑拉杆173。因此，一组成对的联结杆172被支撑，以便只能通过插入中轴孔的铰链销176a旋转，该基片171布置在铰链销176a和中轴孔之间。
支撑拉杆是箭头形状的部件，其头部具有比其他部分大的宽度，并装备有连接孔，用于连接到联结杆172，并且通过连接轴176b连接到联结杆172，所述支撑拉杆的主体部分具有布置在其上的弹簧174，并且其腿部插入到支撑部件175的前侧处制备的支撑孔中并且由支撑部件175支撑，以便沿着纵向方向来回可移动。
弹簧174的一端由支撑部件175支撑，而其另一端则由头部支撑。
支撑部件175是U形部件，并且从纵向的观点来看，在前侧处具有支撑孔以及用于将铰链轴176c插入其中的旋转轴孔，以便基片171的左右开口171a的角落上支撑的铰链轴176c插入到旋转轴孔中，并且使得围绕铰链轴176c可旋转。弹簧174的另一端向支撑拉杆173的头部提供弹性偏力，以便支撑拉杆173可以沿着纵向方向向前移动。支撑拉杆173的头部通过连接轴176b连接到联结杆172，并且联结杆172通过铰链轴176a支撑，以便仅相对于基片171可旋转，这样一来，通过其支撑拉杆175将要通过弹簧174沿着纵向方向向前移动的线性力充当联结杆172的旋转驱动力，从而使联结杆172旋转。结果，弹簧174的弹性偏力充当以穿过联结杆172的导槽172a的方式保持的驱动轴152的补偿转矩。
与此同时，N相单极断开单元110d是用来切换接地系统的单极断开单元。如果根据用于电气安全的国际标准将N相单极断开单元110d切换到接通状态，则其中的活动接触器和固定接触器的接触必须先于其他三相(R相、S相和T相)单极断开单元110a、110b和110c而相互接触。相反地，如果将N相单极断开单元110d切换到跳闸(或断开)状态，则其中的活动接触器和固定接触器需要晚于其他三相(R相、S相和T相)单极断开单元110a、110b和110c而相互分开。
在断路器的切换机构150从接通状态切换到跳闸或断开状态的情况下，以这样的方式设置联结杆172的临界旋转点：用于向驱动轴152提供补偿转矩的辅助机构170的弹簧174的弹性偏置力所旋转的间隔，相对地比当切换机构150的旋转驱动移动驱动轴152时从驱动轴152接收的力所旋转的间隔长。
亦即，当执行N相单极断开单元110d中的活动接触器和固定接触器的接触之间的切换时，切换从切换机构150到辅助机构170的驱动力的时间点，能够通过联结杆172的临界旋转点来调整。这样一来，通过改变联结杆172的形状和旋转中心轴、亦即铰链轴176a的位置、或者导槽172a的形状和导槽172a的拐点位置，就能够调整联结杆172的临界旋转点。
下面来说明根据本发明的一个实施例的如此构造的多极断路器的操作。
当断路器由于过电流或短路电流的生成而从如图10所示的接通状态进入到如图12所示的跳闸(或断开)状态时，耦合到切换机构150的驱动轴152和切换机构150的旋转驱动一起在顺时针方向上旋转，并且与此同时，辅助机构170的联结杆172中的每一个连同驱动轴152在顺时针方向上旋转。
当联结杆172中的每一个旋转时，辅助机构170的弹簧174中的每一个在逆时针方向上向联结杆172施加弹力，用于维持接通状态。然后，在联结杆172中的每一个旋转到对应于临界旋转点的预定位置之后，通过弹簧174向联结杆172施加的弹力的方向被反转到顺时针方向，从而通过来自弹簧174的弹力实现了联结杆172在临界旋转点之后的旋转。
联结杆172连接到其的驱动轴152的区域通过来自弹簧174所弹性旋转的联结杆172的补偿转矩旋转，并且使得可以校正从断路器主体110的中心偏置的四极断路器的切换机构150所造成的驱动轴152的旋转驱动力的不平衡。在这一点上，连接到驱动轴152的单极断开单元110a、110b、110c和110d的轴(参考图2的52)在顺时针方向上旋转，并且活动接触器(参考图2的42)从固定接触器(参考图2的41)隔开，从而分开了接触。
与此同时，当用户操纵手柄将断路器从如图12所示的跳闸(或断开)状态操纵到如图10所示的接通状态时，耦合到切换机构150的驱动轴152和切换机构150的旋转驱动一起在逆时针方向上旋转，并且与此同时，辅助机构170的联结杆172连同驱动轴152在逆时针方向上旋转。
当联结杆172中的每一个在逆时针方向上旋转时，辅助机构170的弹簧174中的每一个在顺时针方向上向联结杆172施加弹力，用于维持断开或跳闸状态。然后，在联结杆172中的每一个旋转到对应于临界旋转点的预定位置之后，通过弹簧174向联结杆172施加的弹力的方向被逆转到逆时针方向，从而通过来自弹簧174的弹力实现了联结杆172在临界旋转点之后的旋转。
联结杆172连接到其的驱动轴152的区域通过来自弹簧174所弹性旋转的联结杆172的补偿转矩旋转，并且使得可以校正从断路器主体110的中心偏置的四极断路器的切换机构150所造成的驱动轴152的旋转驱动力的不平衡。在这一点上，连接到驱动轴152的单极断开单元110a、110b、110c和110d的轴(参考图2的52)在逆时针方向上旋转，并且活动接触器(参考图2的42)与固定接触器(参考图2的41)相接触，从而闭合了接触。
如上所述，在根据本发明的一个实施例的多极断路器中，通过补偿从切换机构150向单极断开单元110a、110b、110c和110d施加的旋转驱动力，在借助于辅助机构170的平衡方面，能够防止对应于相对地离切换机构150最远的N相单极断开单元110d的驱动轴152的区域变形，并且能够使布置在N相单极断开单元110d处的轴(图2的53)的旋转量几乎与其他三相(R、S和T相)单极断开单元110a、110b和110c的轴(图2的53)的旋转量相同。这使N相单极断开单元110d的接触器(图2的41和42)能够以足够的接触力相互接触，并且这样一来就防止了由降低的可靠性和不完全接触所造成的发热。
此外，以这样的方式设置，在联结杆172的临界旋转点处，将联结杆172的旋转驱动力从切换机构150切换到辅助机构170，这样如果将充当接地系统的N相单极断开单元110d切换到接通状态，则其接触先于其他三相(R、S和T相)单极断开单元110a、110b和110c耦合，并且与此相反，如果将充当接地系统的N相单极断开单元110d切换到跳闸(或断开)状态，则其接触晚于其他三相(R、S和T相)单极断开单元110a、110b和110c相互分开。通过这种构造，在功率输入时首先连接(输入)地，并且在跳闸时最后断开(切断)地，从而改善了安全性和可靠性。
图14和15分别是显示根据本发明的另一个实施例的辅助机构的透视图和前视图。
参考图14和15，下面将说明根据本发明的另一个实施例的多极断路器。对与前述本发明的一个实施例中说明的组成部分相同的组成部分给予相同的参考数字，并且将省略其详细说明。
根据本发明的另一个实施例的多极断路器包括辅助机构270，其连同上述切换机构150的操作而操作，并且向驱动轴152提供补偿转矩。
辅助机构270包括：一对基片271，其固定地布置在N相单极断开单元110d和T相单极断开单元110c之间，并且通过具有沿着厚度方向穿透成为预定形状的通过部分271a，沿着厚度方向隔开预定间隙，以便使驱动轴152穿过；联结杆272，其相对可旋转地耦合到基片271，以便通过具有导槽272a而具有沿着厚度方向的轴线，所述导槽272a用于相对地旋转驱动轴152并且可滑动地接收它们；以及弹簧274，其布置在联结杆272和基片271之间，用于向联结杆272提供弹力。
此时，基片271和联结杆272经由典型的铰链销276a相对可旋转地相互耦合。
用于接收并支撑弹簧274一端的弹簧接收部分271b分别形成在基片271处。弹簧支撑部分273从联结杆272突出，以便接触并支撑弹簧274的另一端。弹簧接收部分271b可以由以几乎等于弹簧274直径的宽度形成的凹陷部分或另外具有从所述凹陷部分突出的凸起以便防止弹簧274脱落的弹簧座组成。
进一步，如果断路器从接通状态切换到断开状态，则以这样的方式设置联结杆272的临界旋转点：弹簧274的弹力所旋转的间隔，相对地比驱动轴172所施压并旋转的间隔长。
通过上述构造，能够平衡地施加通过根据本发明的另一个实施例的辅助机构170从切换机构150向单极断开单元110a、110b、110c和110d施加的旋转驱动力，并且在功率输入时首先输入用于充当接地系统的中性电极的单极断开单元，而且在跳闸时最后断开(切断)用于充当接地系统的中性电极的单极断开单元。
如从上面看到的那样，依照根据本发明的多极断路器，可以确保多极断路器中的相对远离切换机构的单极断开单元中的接触器之间的切换操作的可靠性，并且使施加电流时用于每个相的单极断开单元中的接触器之间的接触力平衡，从而克服了接触器之间的不完全接触所造成的发热问题。

Claims (5)

1.一种多极断路器，其包括：多个单极断开单元，所述单极断开单元具有：一对固定接触器；活动接触器，其可旋转到接触固定接触器的位置或从所述固定接触器分开的位置；以及轴，用于可旋转地支撑所述活动接触器；切换机构，其布置在所述多个单极断开单元中的一个上，以便向所述轴提供旋转力；以及一对驱动轴，其共同连接到所述轴，以便同时从所述切换机构向所述多个单极断开单元的所述轴传输旋转力，包含：
基片，其布置在与所述多个单极断开单元之中的其他单极断开单元相比相对远离所述切换机构隔开的单极断开单元和相邻的单极断开单元之间；
拉杆机构，其可旋转地支撑在所述基片上，用于向所述驱动轴提供补偿转矩，以便相对远离所述切换机构的所述单极断开单元中的接触器之间的接触力不会小于其他单极断开单元中的接触器之间的接触力；以及
弹簧，其具有由所述基片支撑的一端和由所述拉杆机构支撑的另一端，用于为了提供所述补偿转矩而向所述拉杆机构提供弹力。
2.如权利要求1所述的多极断路器，其中，所述拉杆机构包含联结杆，其装备有导槽，用于相对可移动地接收所述驱动轴，并且相对可旋转地耦合到所述基片，以便具有沿着其厚度方向的轴线，所述联结杆用于从所述弹簧向所述驱动轴直接提供弹力用作补偿转矩。
3.如权利要求1所述的多极断路器，其中，所述拉杆机构包含：
联结杆，其装备有导槽，用于相对可移动地接收所述驱动轴，并且相对可旋转地耦合到所述基片，以便具有沿着其厚度方向的轴线，所述联结杆用于向所述驱动轴提供所述补偿转矩；以及
支撑拉杆，其具有相对可旋转地耦合到所述联结杆的一端和由所述基片相对可旋转地支撑的另一端，用于为了旋转所述联结杆而从所述弹簧提供弹力。
4.如权利要求1所述的多极断路器，其中，所述拉杆机构进一步包括支撑部件，用于支撑所述支撑拉杆的另一端，以便在支撑所述弹簧的另一端的同时相对于所述基片可旋转。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的多极断路器，其中，具有所述基片、所述拉杆机构和所述弹簧的辅助机构布置在所述多个单极断开单元之中的用于中性电极的单极断开单元和相邻的用于另一个电极的单极断开单元之间，并且设置所述联结杆的所述旋转驱动力从所述切换机构切换到所述辅助机构的所述联结杆的临界旋转点，以便用于所述中性电极的单极断开单元早于或晚于用于其他电极的单极断开单元输入。
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