CN205354980U - 兼容接触器功能和同时兼备手控及遥控方式的智能型断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种将庞大复杂的电气元器件整合成单一的电气元件，兼容接触器功能和同时兼备手控及遥控操作方式的智能型断路器，其特征在于包括断路器、控制器和电源系统，所述手柄驱动轮与传动齿轮是一体的内外结构件，所述传动齿轮与所述电机减速机连接，所述手柄驱动轮与所述手柄驱动轴连接，所述断路器的手柄轴心上设有非圆孔，所述手柄驱动轴的端部截面形状与所述手柄轴心非圆孔形状相同，并插入其中形成轴孔连接。本断路器控制装置能够实现断路器的手控和遥控操作。而且具有三种电动控制方式：有线控制方式、无线网络控制方式和光电转换光缆控制方式。

Description

兼容接触器功能和同时兼备手控及遥控方式的智能型断路器

技术领域

本实用新型属于电气开关领域，尤其涉及一种兼容接触器功能和同时兼备手控及

遥控操作方式的智能型断路器。

背景技术

接触器是一种远距离控制电气设备工作的电气元件，靠它磁力很大的电磁线圈吸合及释放电磁铁，控制银触点接合与断开。接通电磁线圈的辅助触点也同时被吸合，当启动按钮抬起后，接触器仍然可以处于接合工作状态。当突然停电时，所述辅助触点同时断开，即便再来电，设备不会重新启动。断路器的基本功能是在电路短路或电流过载时能够自动切断电源，一般情况下是由人工近距离操作手柄，控制断路器的拉闸或合闸。断路器和接触器内部都具有熄灭高压电弧装置，可以带载切断电源。未断路器之前，所有电气设备的入口均由隔离开关和保险丝构成，断路器的将两项功能合二为一。接触器适合用于频繁启动的机器设备，而大多数情况下，电气设备是不需要频繁通断的，所以在有些不规范的场合，用断路器直接控制电气设备，因为它不能像接触器那样停电时触头自动断开，一旦出现短暂停电后继续供电时，有可能对设备和工作人员产生致命性的损害。接触器不具备保护功能，也不能手动直接操作，它必须与断路器配合使用，同时辅以中间继电器、热继电器、漏电保护器、缺相保护器、超欠电压保护器等等，电控设备显得很分散和庞大复杂，特别是接触器的电磁线圈和银触点耗费大量的贵重金属。现代技术的进步已经使得上述诸多的保护功能均可以貼附在断路器上，构成单一复合元件。本的目的是进一步将接触器复合进来，产生一种貼附诸多保护功能，又保留接触器和断路器原有功能的智能型复合电气元器件。目前，有几家电气公司对传统断路器进行了智能型改造，基本都是用机械手操控断路器手柄的方式。缺点是让断路器失去了手控操作功能，在紧急情况下需要拉闸时，人即使位于断路器附近也束手无策，特别是在突然停电时，不能像接触器那样自动掉闸，存在安全风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种将上述庞大复杂的电气元器件整合成单一的电气元件，兼容接触器功能和其他安全保护功能，同时又兼备手控和遥控操作方式的智能型断路器，其特征在于包括断路器、控制器和电源系统，所述电源系统为所述控制器提供工作电能，所述控制器包括主控电路、脱扣机构和驱动系统，所述驱动系统包括电机减速机、传动齿轮、手柄驱动轮和手柄驱动轴，所述手柄驱动轮与传动齿轮是一体的内外结构件，所述传动齿轮与所述电机减速机连接，所述手柄驱动轮与所述手柄驱动轴连接，所述断路器的手柄轴心上设有非圆孔，所述手柄驱动轴的端部截面形状与所述手柄轴心非圆孔形状相同，并插入其中形成轴孔连接，所述断路器的动触头滑块上设有动触头触针，所述动触头触针末端伸入所述控制器内，并通过所述触片与微动开关A接触，所述微动开关A与所述主控电路连接，所述主控电路与所述脱扣机构和电机减速机连接。所述手柄驱动轮端面上设有扇形槽和中心圆孔，与所述手柄驱动轴形成轴孔连接，所述手柄驱动轴上设有拨叉，所述拨叉放置于所述扇形槽内，并且在所述扇形槽内具有θ角度的自由转动空间。这样设计的目的是将所述手柄驱动轴和所述手柄驱动轮的相对转动角度限定在θ角度范围内，所述手柄在做合闸与拉闸动作时具有角度为α转动范围，所述θ角大于所述α角。所述动触头触针与所述微动开关A之间设有触片，所述触针随动触头滑块向下做合闸运动时，推动触片压合所述微动开关A并使之导通，命令电机减速机反转，驱使手柄驱动轮返回到常态初始位置，给手动拨动手柄拉闸留出空间。所述手柄驱动轮（或传动齿轮）上设有凸点，当所述凸点与微动开关B接触时，所述微动开关B导通，确定了整个驱动系统的常态初始位置。

所述微动开关A和所述微动开关B的逻辑配合，保证了整个驱动系统在没有执行合闸动作时，始终处于常态初始位置。

由于上述设计已经保证了本装置在静态时始终处于常态初始位置，无论所述断路器处于导通或者断开状态，人工操作手柄合闸或拉闸与电动遥控操作互不影响。

电源系统包含开关电源和超级电容，所述超级电容与所述开关电源输出端并联，当供电停止时，所述控制器依靠所述超级电容的存储电能继续工作，保证所述驱动系统完成进行中的程序动作、所述脱扣机构断开触头、所述手柄自动脱落。

所述主控电路包含微处理器和信号收发系统，所述信号收发系统是由GSM模块或光电转换模块构成。所述微处理器的输入端可以同时对所控电气设备的断电、缺相、漏电、超欠电压、所控断路器的通断状态等参数进行处理，同时可以接收有线（光缆）或无线的指令信号，处理结果将通过输出端转给脱扣机构和手柄驱动机构，断路器工作状态也由输出端通过有线或无线形式传送到操作人。

所述脱扣机构包括所述电磁脱扣线圈、脱扣推动杆和联动杆，所述电磁脱扣线圈和所述脱扣推动杆连接，所述联动杆与所述断路器的脱扣杠杆连接，所述联动杆的末端伸入到所述控制器内，与所述脱扣推动杆具有接触点。这样设计的目的是，切断电源的动作可以通过触发所述控制器的脱扣机构来完成，为安全快速切断电源提供了保证。

多级断路器（两极、三极或四极）需要联动时，所述手柄驱动轴贯穿所有所述断路器手柄的非圆孔。

本实用新型的有益效果为：做电动遥控操作合闸时，驱动系统由电机减速机提供动力，驱动传动齿轮（手柄驱动轮）离开常态初始位置开始做顺时针旋转，所述手柄驱动轮端面上的扇形槽的一边拨动所述手柄驱动轴上的拨叉，迫使手柄驱动轴以顺时针方向旋转，从内部带动断路器手柄实现合闸操作，合闸指令来自信号收发系统，所述信号收发系统是由GSM模块或光电转换模块构成，可以实现三种电动控制方式：（1）有线控制方式、（2）无线网络控制方式和（3）光电转换光缆控制方式。当所述断路器动触头导通后，所述动触头触针推动所述触片触发所述微动开关A，所述电机减速机立刻带动所述手柄驱动轮反转，当所述手柄驱动轮上的凸出点接触所述微动开关B时，电机减速机停止，表示所述手柄驱动轮（或传动齿轮）回到了常态初始位置，此位置也是所述控制器的常态位置。由于所述手柄驱动轮端面上的扇形槽提供了与所述手柄驱动轴的相对自由转动空间，其角度为θ，该角度大于所述断路器手柄的合闸与拉闸的动作角度α，当所述手柄驱动轮（或传动齿轮）处于所述常态初始位置时，所述控制器的整个机械结构不影响以人工方式操作所述断路器手柄的拉闸与合闸动作。

在电源系统中使用了超级电容，超级电容在正常供电时积蓄一定的电能，当停止供电或缺相供电时，迅速放出电能，保证所述控制器按程序完成后续动作、驱动电磁脱扣线圈触发所述脱扣机构，使得断路器脱扣掉闸，实现了停电自动掉闸的功能。

附图说明

图1为本实用新型的单/双级断路器外形图；

图2为本实用新型的单/双级断路器组装图；

图3为本实用新型的断路器断开状态图；

图4为本实用新型的断路器闭合状态图；

图5为本实用新型的单/双级断路器的控制器结构示意图；

图6为本实用新型的单/双级断路器的驱动系统示意图；

图7为本实用新型的三/四级断路器外形图；

图8为本实用新型的三/四级断路器组装图；

图9为本实用新型的三/四级断路器的控制器结构示意图；

图10为本实用新型的三/四级断路器的驱动系统示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

图中，1、断路器；2、控制器；3、主控电路；4、电机减速机；5、传动齿轮；6、手柄驱动轮；7、手柄驱动轴；8、电磁脱扣线圈；9、脱扣推动杆；10、微动开关A；11、微动开关B；12、动触头触针；13、触片；14、手柄；15、动触头滑块；16、脱扣杠杆；17、超级电容；18、电源系统；19、开关电源；20、联动杆；21、凸点；22、拨叉。

如图1-10所示，电源系统与控制器2连接，控制器2包括主控电路3、脱扣机构和驱动系统，驱动系统包括电机减速机4、传动齿轮5、手柄驱动轮6和手柄驱动轴7，手柄驱动轮6与传动齿轮5是一体的内外结构件，传动齿轮5与电机减速机4连接，手柄驱动轮6与手柄驱动轴7连接，断路器1的手柄14上设有非圆孔，手柄驱动轴7端部也为非圆截面，置于手柄14的非圆孔内。断路器1的动触头滑块15上设有动触头触针12，动触头触针12末端伸入控制器2内，微动开关A10与主控电路3连接，主控电路3与脱扣机构和电机减速机4连接。动触头触针12随动触头做合闸向下滑动时碰撞触片13，触片13再压合接通微动开关A10，此时表明手柄驱动系统合闸动作完成，主控电路3使电机减速机4反转，驱动手柄驱动轮6回到常态初始位置，手柄驱动轮6上设有凸点21，当凸点21随手柄驱动轮6反转，压合微动开关B11导通时，表明驱动系统回到常态初始位置。脱扣机构包括电磁脱扣线圈8和脱扣推动杆9，电磁脱扣线圈8和脱扣推动杆9连接，脱扣推动杆9与联动杆20具有接触点，联动杆20与断路器1的脱扣杠杆16连接。脱扣机构做电动拉闸时，电磁脱扣线圈8通电，推动脱扣推动杆9、联动杆20、脱扣杠杆16，使断路器1掉闸，手柄14自动逆时针转回到左侧断电位置。

断路器1的两极、三极或四极联动时，手柄驱动轴7贯穿所有手柄14的非圆孔。

本控制装置为解决手动和电动操作断路器手柄14的兼容问题，没有让电机减速机4直接驱动手柄14，而是通过手柄驱动轮6带动一个手柄驱动轴7，手柄驱动轮的圆端面上设置有一个扇形槽，手柄驱动轴上设置有一个拨叉22，拨叉22放置于扇形槽内，拨叉22在扇形槽内可以和手柄驱动轮相对自由转动，其转动角度范围为θ。手柄14做合闸和拉闸的动作角度范围为α，设计上让θ角大于α角，本实施例θ取110度，α取90度。本专利这样设计的意义在于，除非在驱动系统正执行合闸动作时，其余的任何时间，驱动系统均处于常态原始位置，即手柄驱动轮6上的凸点21和微动开关B11处于接合导通位置。在此位置，手柄14可以不超出α角度范围自由地手动操作断路器1的合闸与拉闸。断路器手柄14的轴孔和手柄驱动轮6端部截面都是非圆形，本实施例选用方形。手柄驱动轴7和手柄14构成轴孔连接。电机减速机4的扭力是通过上述机构传递的。

主控电路3包含微处理器和信号收发系统，信号收发系统是由GSM模块或光电转换模块构成。微处理器的输入端可以同时对所控电气设备的断电、缺相、漏电、超欠电压、所控断路器的通断状态等参数进行处理，可以接收有线（光缆）或无线的指令信号，处理结果将作为执行指令，通过输出端传给脱扣机构和手柄驱动机构，断路器1的工作状态也由输出端通过有线或无线形式传送到操作人。

为了使断路器1和接触器一样，在供电停止情况下触头自动断开，并且不可在未接到新的指令情况下自行恢复接合。在电源系统中使用了超级电容17，超级电容17在正常供电时积蓄一定的电能，当停止供电时，迅速放出电能，保证控制器2按程序完成后续动作、接通电磁脱扣线圈8，推动脱扣推动杆9，使得断路器1脱扣掉闸，手柄14自动转回到断电位置，实现了停电掉闸的功能，特别是在缺相供电情况下本专利仍能实现上述功能，保证了电机或电气设备不会被烧毁。

上述说明属于通用电子技术的部分，在此仅做模块化描述，属于普通断路器、接触器通用技术的，在此不做过多描述。

以上通过实施例对本实用新型的进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于包括断路器（1）、控制器（2）和电源系统（18），所述电源系统（18）与所述控制器（2）连接，所述控制器（2）包括主控电路（3）、脱扣机构和驱动系统，所述脱扣机构包括电磁脱扣线圈（8）、脱扣推动杆（9）、联动杆（20）；所述驱动系统包括电机减速机（4）、传动齿轮(5)、手柄驱动轮（6）和手柄驱动轴（7），所述手柄驱动轮（6）与所述传动齿轮（5）是一体的内外结构件，所述传动齿轮（5）与所述电机减速机（4）连接，所述手柄驱动轮（6）与所述手柄驱动轴（7）连接，所述断路器（1）的操控手柄（14）上的转轴中心设有非圆孔，所述手柄驱动轴（7）端部也是非圆结构，与所述手柄（14）的非圆孔形成插入连接，所述断路器（1）的动触头滑块（15）上设有动触头触针（12），所述动触头触针（12）末端伸入所述控制器（2）内，并通过触片（13）与微动开关A（10）接触，所述微动开关A（10）与所述主控电路（3）连接，所述主控电路（3）也与所述电磁脱扣线圈（8）和电机减速机（4）连接。

2.如权利要求1所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述动触头触针（12）与所述微动开关A（10）间设有触片（13）。

3.如权利要求1所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述手柄驱动轮（6）上设有凸点（21），所述凸点（21）与微动开关B（11）具有接触点，所述微动开关B（11）与所述主控电路（3）连接。

4.如权利要求1或3所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述手柄驱动轮（6）内部构置一个扇形槽；所述手柄驱动轴（7）和所述手柄驱动轮（6）形成轴孔连接，所述手柄驱动轴（7）上设置有拨叉（22），所述拨叉（22）位于所述手柄驱动轮（6）的扇形槽内，在角度θ的范围内自由转动，所述手柄（14）在做合闸与拉闸动作时具有转动角度α，所述角度θ大于所述角度α。

5.如权利要求1所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述电源系统（18）包含开关电源（19）和超级电容（17），所述超级电容（17）与所述开关电源（19）输出端并联。

6.如权利要求1所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述主控电路（3）包含主控微处理芯片和信号收发系统，所述信号收发系统是由GSM模块或光电转换模块构成，所述主控微处理芯片的逻辑电路同时对所控电气设备的停电、缺相、漏电、超欠电压等参数进行处理。

7.如权利要求1所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述电磁脱扣线圈（8）和所述脱扣推动杆（9）连接，所述联动杆（20）与所述断路器（1）的脱扣杠杆（16）连接，所述联动杆（20）的末端伸入到所述控制器（2）内，与所述脱扣推动杆（9）具有接触点。

8.如权利要求1所述的一种兼容接触器功能和兼备手控及遥控方式的智能断路器，其特征在于所述断路器（1）需要两极、三极或四极联动时，所述手柄驱动轴（7）贯穿每一极所述断路器手柄（14）的非圆孔。