CN202651004U

CN202651004U - 断路器

Info

Publication number: CN202651004U
Application number: CN 201220172259
Authority: CN
Inventors: 潘晨; 杨武
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-04-20

Abstract

本实用新型提供一种断路器，该断路器包括：动触头，其包括基座和安装在基座上并能够相对于基座运动的触指；电位计，该电位计固定地安装在基座上；以及连接线，该连接线的一端固定在触指上，另一端固定在电位计的滑动手柄上，以使得触指相对于基座的运动能够经由该连接线带动该滑动手柄在电位计上滑动以引起电位计的输出电压的变化。通过本实用新型的上述断路器可以低成本地实现对触头的磨损情况的监测。本实用新型还提供一种通过前述断路器监测触头磨损情况的方法。

Description

断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器及监测断路器触头磨损程度的方法。

背景技术

断路器是电气领域的常用设备，其寿命在正常使用且不发生严重事故的前提下主要取决于其触头磨损程度。因此，如果能够实时监测触头磨损程度，则能够避免用户因为触头磨损严重且没有及时采取措施而造成损失或事故。

现有技术中的某些断路器具有所谓的“触头磨损监测功能”，然而，这些断路器的触头磨损监测功能是通过计算触头的磨损程度，而非测量触头的磨损程度得到的。例如，在现有技术中，对于某一型号的断路器，假设其从全新的状态到触头磨损到不能在正常使用会经历N次合闸(即动触头的触指接触静触头的触指)，那么一个全新的断路器经历M次合闸后，触头的磨损的百分比程度可以假定为M/N，因此，现有技术中的断路器可以通过监测断路器合闸次数，从而推算出触头磨损程度。然而，这种推算方法并不准确，因为，许多因素会影响断路器的每次合闸/分断所造成的对触头的磨损，例如，断路器经历的每次分断电流的大小可能并不相同，从而可能导致对断路器的磨损不同，而前述的将触头的磨损程度假定为M/N的做法显然没有考虑这些实际因素，从而造成测量不准。

因此，存在对这样的一种断路器存在需求，即，该断路器能够监测断路器的触头的实际物理磨损情况。相应地，对能够准确测量断路器的触头磨损情况的方法也存在需求。

可以预见到，监测断路器的触头的实际物理磨损情况可能存在多种方法，例如，通过一激光位置传感器监测动触头和/或静触头的磨损情况。然而，现有技术中并未出现能够通过例如激光位置传感器监测动触头和/或静触头的磨损情况的断路器，其主要原因在于，实际上，激光测量方法并不实用，因为激光位置传感器的结构相对比较复杂、成本相对较高并且往往需要单独的特定电压源，这使得将激光位置传感器应用到断路器中将导致断路器的体积和成本的升高。

因此，在现有技术中，对能够低成本地实现对断路器的触头磨损程度进行实时监测的断路器和方法存在需求。

实用新型内容

根据上述的缺点和不足，本实用新型的目的是至少解决现有技术中存在的上述问题。

在本实用新型的一个优选实施例中，提供一种断路器，该断路器包括：动触头，该动触头包括基座和安装在基座上并能够相对于基座运动的触指；电位计，该电位计固定地安装在基座上；以及连接线，该连接线的一端固定在触指上，另一端固定在电位计的滑动手柄上，以使得触指相对于基座的运动能够经由该连接线带动该滑动手柄在电位计上滑动以引起电位计的输出电压的变化。由此，电位计的输出电压及其变化反映出动触头的触指相对于基座的位移量。在断路器的动触头的合闸过程中，首先，动触头的基座以及触指共同向着断路器的静触头运动，当动触头的触指接触到静触头的触指后，动触头的触指由于静触头的止挡而停止继续向着静触头运动，但是，动触头的基座继续向着静触头运动到一预先设定的固定位置，进而将动触头牢牢地压紧在静触头上，在该压紧过程中，动触头的基座和触指发生相对运动，该相对运动将带动电位计的滑动手柄的运动。在动静触头合闸的情形下，由于动触头的触指与动触头的基座之间的弹簧力的作用，动触头的触指存在向着静触头的触指运动的趋势，即远离动触头的基座运动的趋势，即使得电位计的滑动手柄向着静触头运动的趋势，因此，可以预见到，由于动触头的基座在每次合闸过程中总是运动到同一预定位置，因此，随着动静触头的磨损，在动静触头磨损更多的情形下动触头的触指所处的位置与动静触头磨损更少的情形下相比将更远离动触头的基座，从而使得电位计的滑动手柄也更靠近静触头一侧。换言之，动静触头的磨损可以表征为电位计的滑动手柄的位置的变化，进而表现为电位计的输出电压的变化。因此，通过监测电位计的输出电压即可达到监测断路器的触头磨损情况的功效。由于电位计本身的结构简单且成本低廉，由此使得如上述地构造的断路器不会由于监测功能的增加而使得结构和成本增加太多。

在上述的优选实施例中，连接线优选由电性绝缘的抗拉伸材料制成，由此使得由于触头的磨损而导致的动触头的触指与基座之间的距离的变化1∶1地反映为电位计的滑动手柄的距离变化，并且不影响断路器的其它电气性能。

在上述的任一优选实施例中，优选地，连接线由锦纶编织线制成。

在上述的任一优选实施例中，优选地，电位计安装在基座的空腔内，由此可以使得电位计的安装并不会导致断路器的体积增大，从而有利于断路器的小型化。

在上述的任一优选实施例中，优选地，电位计的滑动手柄上连接有一弹簧以使得连接线始终处于拉伸状态。

在上述的任一优选实施例中，优选地，断路器还包括一控制单元，电位计的输出端电连接到断路器的控制单元以实时监测该电位计的输出电压，由此，可以借助于断路器本身的控制单元来测量电位计的输出电压而不用引入新的测量装置，有利于断路器的结构简单化。

在上述的任一优选实施例中，优选地，断路器还包括一控制单元，电位计的输入端电连接到断路器的控制单元以从该控制单元获得一恒定的输入电压，由此不需要一额外的电压源来为电位计提供电压，从而有利于断路器的结构简单化。

在上述的任一优选实施例中，优选地，控制单元包括计算断路器经过若干次通断后的触头磨损程度的计算单元，其中磨损程度表示为|V₀-V_i|/|V₀-V₁|，其中V₀表示断路器的触头尚未磨损时首次测量得到的输出电压，V₁表示该断路器的触头磨损到即将不能使用时测量得到的输出电压，V_i表示断路器经过若干次通断后测量得到的输出电压，其中V₀和V₁分别为一常数。

在上述的任一优选实施例中，优选地，输入电压的大小在0-5伏之间。

在本实用新型的优选实施例中，还提供一种监测断路器经过若干次通断后触头磨损程度的方法，该方法包括：提供一电位计；将该电位计固定地安装在断路器的动触头的基座上；提供一连接线，并将该连接线的一端固定在断路器的动触头的触指上，另一端固定在电位计的滑动手柄上，以使得触指相对于基座的运动能够经由该连接线带动该滑动手柄在电位计上滑动；将电位计的输入端连接到断路器的控制单元以从该控制单元获得一恒定的输入电压；将电位计的输出端连接到断路器的控制单元；在断路器的动触头正常闭合的状态下测量该电位计的输出电压；计算断路器经过若干次通断后的触头磨损程度，其中磨损程度表示为|V₀-V_i|/|V₀-V₁|，其中V₀表示断路器的触头尚未磨损时首次测量得到的输出电压，V₁表示该断路器的触头磨损到即将不能使用时测量得到的输出电压，V_i表示断路器经过若干次通断后测量得到的输出电压。由此，通过该方法，可以低成本地提供一具有触头的实际物理磨损情况的实时监测的断路器。

在前述的优选实施例中，优选地，V₀和V₁通过对同一型号的断路器进行实验预先获得，并作为已知参数存储在断路器的控制单元中。

在上述的任一优选实施例中，优选地，所述方法还包括为触头磨损程度设定一阈值，当实际计算得到的触头磨损程度的值大于该阈值时，控制单元输出一报警信号。由此，可以提醒用户在最合适的时机更换和/或维修断路器。

在上述的任一优选实施例中，优选地，报警信号可以为声音信号、光学信号、或者声音信号和光学信号的组合。

在上述的任一优选实施例中，优选地，该方法还包括将计算得到的触头磨损程度的值输出到控制单元的显示面板以进行实时显示，从而有利于用户方便地随时查看断路器的触头磨损情况。

在上述的任一优选实施例中，优选地，连接线由电性绝缘的抗拉伸材料制成。

在上述的任一优选实施例中，优选地，将该电位计固定地安装在动触头的基座上的步骤包括将电位计固定地安装在基座的空腔内。

在上述的任一优选实施例中，优选地，空腔为由于动触头的基座的制造工艺本身所需而形成的工艺空腔，由此，可以巧妙地利用动触头的本身的工艺空腔，而不必设计或制造一专门用于安装电位计的空腔，这有利于整个制造成本的降低。

在上述的任一优选实施例中，优选地，其中，所述方法还可以包括将电位计的滑动手柄上连接到一弹簧以使得连接线始终处于拉伸状态。

在上述的任一优选实施例中，优选地，输入电压的大小可以设定在0-5伏之间。

应当认识到，上述描述仅仅是为了示例性的目的，而不是要限制本实用新型的范围。

附图说明

本实用新型的示例性实施例的上述和其它特征以及优点将从下面的结合附图的详细描述变得更加明显，并且该描述和附图仅用于示例性目的而不是以任何方式来限制本实用新型的范围，其中：

图1是示出根据本实用新型的优选实施例的断路器的动触头的示意图；

图2是示出图1所示的断路器中的电位计的放大示意图；以及

图3是示出根据本实用新型的优选实施例的监测断路器经过若干次通断后触头磨损程度的方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

在本实用新型的一个优选实施例中，如图1所示，其是示出根据本实用新型的优选实施例的断路器的动触头的示意图，断路器包括：动触头，该动触头包括基座1和安装在基座1上并能够相对于基座运动的触指2；电位计3，该电位计固定地安装在基座1上；以及连接线4，该连接线的一端(图中示出为左端)固定在触指2上，另一端(图中示出为右端)固定在电位计的滑动手柄31上，以使得触指2相对于基座1的运动能够经由该连接线4带动该滑动手柄31在电位计上滑动(在图中示出为左右滑动)以引起电位计的输出电压的变化。

在断路器的动触头的合闸过程中，首先，动触头的基座1以及触指2共同向着断路器的静触头(静触头在图1中未示出，但是应当知晓，其位于触指2的左侧)运动，当动触头的触指2接触到静触头的触指后，动触头的触指2由于静触头的止挡而停止继续向着静触头运动，但是，动触头的基座1连同固定在其上的电位计3会继续向着静触头运动到一预先设定的固定位置，进而将动触头牢牢地压紧在静触头上。在该压紧过程中，动触头的基座1和触指2发生相对运动(通常为触指相对于基座枢转)。优选地，电位计的滑动手柄31上连接有一复位弹簧(图中未示出)以使得连接线始终处于拉伸状态。这样，动触头的基座1和触指2的相对运动将通过拉紧的连接线4而带动电位计3的滑动手柄31运动。进一步地，在动静触头合闸的情形下，由于动触头的触指2与动触头的基座1之间的弹簧力的作用，动触头的触指2存在向着静触头的触指运动的趋势(在图1中为向左)，即，远离动触头的基座1运动的趋势，即，使得电位计3的滑动手柄31向着静触头运动的趋势，因此，可以预见到，由于动触头的基座1在每次合闸过程中总是运动到同一预定位置，因此，随着动静触头的磨损，在动静触头磨损更多的情形下动触头的触指最左侧(与静触头相接触的一侧)所处的位置与动静触头磨损更少的情形下相比将更远离动触头的基座1，从而使得电位计的滑动手柄也更靠近静触头一侧。换言之，动静触头的磨损可以表征为电位计的滑动手柄的位置的变化，进而表征为电位计的输出电压的变化。因此，通过监测电位计的输出电压即可达到监测断路器的动静触头的总磨损量的功效。

在合闸情形下，对于一全新的断路器，电位计3的滑动手柄31处于位置P₀，在此情形下可以测量出电位计的输出电压V₀。当该断路器使用到断路器的触头磨损到即将不能使用时，在合闸情形下，电位计3的滑动手柄31处于位置P₁，(对于图1的情形，位置P₁将位于位置P₀左侧)，在此情形下可以测量出电位计的输出电压V₁。由此，对于某一型号的断路器，可以根据实验测量得到V₀和V₁值。而对于该型号的正常使用的断路器，其经过若干次的通断后，在合闸情形下，电位计3的滑动手柄31处于位置P_i，(对于图1的情形，位置P_i将位于位置P₀和位置P₁之间)，在此情形下可以测量出电位计的输出电压V_i，由此，可以计算得到断路器经过若干次通断后的触头磨损程度|V₀-V_i|/|V₀-V₁|(其表示实际磨损量占断路器从全新状态到即将不能使用状态所经历的总磨损量的比值)。例如，磨损程度|V₀-V_i|/|V₀-V₁|为0，则表示断路器的动静触头均未磨损；磨损程度|V₀-V_i|/|V₀-V₁|为0.5，则表示断路器的动静触头应磨损一半，其使用寿命已经折损了大致一半；磨损程度|V₀-V_i|/|V₀-V₁|为1，则表示断路器的动静触头已经完全磨损，即将不能使用。

由上述的描述可以明白，对于给定的输入电压，对于给定型号的断路器，V₀和V₁通过对同一型号的断路器进行实验预先获得，分别为一常数。V₀和V₁可以作为某一型号的断路器的已知常数，作为计算磨损程度|V₀-V_i|/|V₀-V₁|的已知参数。特别地，对于具有控制单元的断路器，该已知常数V₀和V₁可以存储在该控制单元中，并且可以通过控制单元的计算单元计算|V₀-V_i|/|V₀-V₁|的值。因此，仅需要在断路器经过若干次通断后测量电位计的输出电压V_i，通过表达式|V₀-V_i|/|V₀-V₁|就可以得知断路器的触头磨损情况。

对于前述的优选实施例中，连接线4优选由电性绝缘的抗拉伸材料制成，由此可以使得连接线在受拉情形下几乎没有形变，从而使得由于触头的磨损而导致的动触头的触指2与基座1之间的距离的变化1∶1地反映为电位计的滑动手柄31的移动距离，并且不影响断路器的其它电气性能。优选地，连接线4可以例如但不限于由锦纶编织线制成，由此可以低成本地实现可靠的连接。

优选地，如图1所示，电位计3可以安装在基座1的空腔11内，由此可以使得电位计3的安装并不会导致断路器的体积增大，从而有利于断路器的小型化。当然，电位计的安装位置并不限于此，只要能够实现电位计的位置相对于基座的位置固定不变即可。进一步优选地，电位计3可以安装在基座的由于其本身的制造工艺所需而形成的工艺空腔中，由此，可以巧妙地利用动触头的本身的工艺空腔，而不必设计或制造一专门用于安装电位计的空腔，从而有利于断路器的制造成本的进一步降低。

优选地，输入电压的大小可以设定为0-5伏之间的安全电压，以有利于从低压源获得输入电压并保证用户的操作安全性。

上述的实施方式可以应用到中高档以及低档的断路器中。对于中高档的断路器，其往往具有一控制单元，例如施耐德产品的某些型号的断路器的Micrologic单元，在此情形下，电位计的输入端可以电连接到断路器的控制单元以从该控制单元获得一恒定的输入电压，而电位计的输出端同样可以电连接到断路器的控制单元以实时监测该电位计的输出电压，由此，可以借助于断路器本身的控制单元为电位计供电，并将测量结果直接传输到控制单元，以进行实时显示和/或产生报警信号等。参照图2，其是示出图1所示的断路器中的电位计的放大示意图，电位计3的滑动手柄31通过连接线4连接到动触头的触指2，电位计3的输入端32连接到断路器的控制单元的电压输出端，0电位的公共端33可以连接到断路器的控制单元的接地端，由此，借助于输入端32和公共端33为电位计提供输入电压。电位计3的输出端34可以连接到断路器的控制单元的电压输入端，由此，输出端34和公共端33构成电位计的电压输出端。应当注意到，电位计的接线方式并不限于此，其取决于电位计的实际型号。而对于低档的断路器，其往往没有控制单元，在此情形下，电位计的输入端32、公共端33和输出端33可以通过引线引出，当用户需要检测断路器的触头磨损情况时，则可以将这些端子连接到适当的额外的装置而进行测量，而不必拆开断路器观察触头磨损情况。

在上述的优选实施例中，优选地，可以为触头磨损程度设定一阈值，当实际计算得到的触头磨损程度|V₀-V_i|/|V₀-V₁|的值大于该阈值时，对于具有控制单元的断路器，控制单元输出一报警信号，优选地，报警信号可以为声音信号、光学信号、或者声音信号和光学信号的组合，由此，可以提醒用户在最合适的时机更换和/或维修断路器。优选地，还可以将触头磨损程度值输出到控制单元的显示面板以进行实时显示，由此，有利于用户方便地随时查看断路器的触头磨损情况。而对于没有控制单元的断路器，用户如果在测量中自行计算触头磨损程度V₀-V_i|/|V₀-V₁|的值，并将该值与阈值进行比较，以确定适当的对策，例如如果该值非常接近于阈值，则应当立即更换断路器，而如果该值离阈值尚有一定距离，则可以在一定时间段后才更换断路器。

通过上述对具有断路器触头磨损监测功能的断路器的描述，实际上，已经同时提供了对监测断路器经过若干次通断后触头磨损程度的方法的描述。参照图3，其是示出根据本实用新型的优选实施例的监测断路器经过若干次通断后触头磨损程度的方法的流程图，根据本实用新型的一优选实施例的监测断路器经过若干次通断后触头磨损程度的方法包括：提供一电位计3(步骤S10)；将该电位计固定地安装在断路器的动触头的基座1上(步骤S12)；提供一连接线4，并将该连接线的一端固定在断路器的动触头的触指2上，另一端固定在电位计3的滑动手柄31上，以使得触指2相对于基座1的运动能够经由该连接线4带动该滑动手柄3在电位计上滑动(步骤S14)；将电位计3的输入端连接到断路器的控制单元以从该控制单元获得一恒定的输入电压(步骤S16)；将电位计的输出端连接到断路器的控制单元(步骤S18)；在断路器的动触头正常闭合的状态下测量该电位计的输出电压(步骤S20)；计算断路器经过若干次通断后的触头磨损程度，其中磨损程度表示为|V₀-V_i|/|V₀-V₁|，其中V₀表示断路器的触头尚未磨损时首次测量得到的输出电压，V₁表示该断路器的触头磨损到即将不能使用时测量得到的输出电压，V_i表示断路器经过若干次通断后测量得到的输出电压(步骤S22)，其中，在该步骤S22中，如前面曾提及过的，V₀和V₁为预先通过例如实验获得的常数值，其被预先存储在断路器的控制单元中，而V_i的值是在监测断路器的触头磨损过程中借助于电位计实际测量得到的值，由此可以计算出表示动静触头总磨损量的值|V₀-V_i|/|V₀-V₁|。可以看出，根据本优选实施例，不增大原有断路器的体积并借助于一简单的电位计即可低成本地实现对触头磨损情况的实时监测。

显然，上述方法可以应用于前述的断路器中，前述的断路器也可以应用于上述的方法中。也就是说，关于断路器的实施方式和关于上述方法的实施方式的某些特征可以相互组合和/或替代地进行应用。

尽管在参照各个实施例的基础上，本实用新型已经在说明书中被描述并且在附图中被图示，但是本领域的技术人员可以理解，上述实施例仅仅是优选的实施方式，实施例中的某些技术特征对于解决特定的技术问题可能并不是必需的，从而可以没有或者省略这些技术特征而不影响技术问题的解决或者技术方案的形成；而且，一个实施例的特征、要素和/或功能可以与其它一个或多个实施例的特征、要素和/或功能适当地相互组合、结合或者配合，除非该组合、结合或者配合明显不可实施。

Claims

1.一种断路器，其特征在于，该断路器包括：

动触头，该动触头包括基座和触指，该触指安装在所述基座上并能够相对于所述基座运动；

电位计，该电位计固定地安装在所述基座上；以及

连接线，该连接线的一端固定在所述触指上，另一端固定在所述电位计的滑动手柄上，以使得所述触指相对于所述基座的运动能够经由该连接线带动该滑动手柄在所述电位计上滑动以引起电位计的输出电压的变化。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述连接线由电性绝缘的抗拉伸材料制成。

3.如权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述连接线由锦纶编织线制成。

4.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述电位计安装在所述基座的空腔内。

5.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述电位计的所述滑动手柄上连接有一弹簧以使得所述连接线始终处于拉伸状态。

6.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述断路器还包括一控制单元，所述电位计的输出端电连接到断路器的控制单元以实时监测该电位计的输出电压。

7.如权利要求1-6之一所述的断路器，其特征在于，所述断路器还包括一控制单元，所述电位计的输入端电连接到断路器的控制单元以从该控制单元获得一恒定的输入电压。