CN211456670U - 过欠压保护器和电路保护设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及过欠压保护器和电路保护设备。该过欠压保护器包括：脱扣元件，被耦合至断路器，并且能够被转动至使断路器断开的脱扣位置；致动元件，能够在第一位置和第二位置之间平移并且能够使脱扣元件转动；控制器，被配置为检测连接至断路器的电路的电压，并且响应于发生过电压或欠电压而生成断开信号；以及马达，被耦合至致动元件和控制器，并且被配置为响应于断开信号，驱动致动元件从第一位置平移至第二位置，从而使脱扣元件被转动至并保持在脱扣位置。本公开还涉及一种电路保护设备。本公开的实施例提供了结构简单、能够迅速脱扣以及具有脱扣保持功能的过欠压保护器。

Description

过欠压保护器和电路保护设备

技术领域

本公开的实施例总体上涉及低压开关领域，具有的涉及一种过欠压保护器。本公开的实施例还涉及包括该过欠压保护器的电路保护设备。

背景技术

配电系统包括变压器和各种高低压电器设备，断路器和过欠压保护器是配电系统中广泛使用的电器。断路器可对电路实行保护，当发生过载或者短路等故障时能自动切断电路；而过欠压保护器用于在电路中出现过电压或欠电压时自动断开电路以保护电路中用电设备。

已有的自动复位过欠压保护器能自动检测电路电压，当电路中电压恢复正常时自动闭合，或者允许用户手动闭合。然而，在特定情形或者应用中，用户不希望自动闭合断路器。因此，需要一种在异常电压(例如，过电压或欠电压)下具备自动脱扣和脱扣保持功能以及在电压恢复正常时只能通过手动闭合断路器的过欠压保护器。

实用新型内容

传统的过欠压保护器控制电路复杂、不能保持脱扣状态、不适应特定应用的问题。本实用新型提供了一种改进的过欠压保护器，以解决或至少部分地解决的上述或者其他潜在问题。

在本公开的第一方面，提供了一种过欠压保护器。该过欠压保护器包括：脱扣元件，被耦合至断路器，并且能够被转动至使断路器断开的脱扣位置；致动元件，能够在第一位置和第二位置之间平移并且能够使脱扣元件转动；控制器，被配置为检测连接至断路器的电路的电压，并且响应于发生过电压或欠电压而生成断开信号；以及马达，被耦合至致动元件和控制器，并且被配置为响应于断开信号，驱动致动元件从第一位置平移至第二位置，从而使脱扣元件被转动至并保持在脱扣位置。

根据本公开的实施例，脱扣元件能被致动元件转动而使断路器断开，从而在发生过欠电压的情况下，自动切断电路，实现对电路的保护。而且，脱扣元件被马达转动至并保持在脱扣位置，实现了脱扣保持，这能防止操作人员错误地闭合断路器，能够适用于特定的应用，还可以进一步保证电路维修人员的安全和避免损坏电路中的用电设备。

在一些实施例中，还包括：套筒，与脱扣元件固定地耦合；拨动臂，一端与套筒固定地耦合，另一端包括拨动销；其中拨动销被配置为与断路器的拨动件耦合。在发生过电压或欠电压的情形下，致动元件的动作将使脱扣元件转动，这将引起套筒、拨动臂、拨动销的转动，由此，脱扣元件的动作被传递至断路器，进而使断路器断开，实现了电路的过欠电压保护。

在一些实施例中，还包括：耦合在马达与致动元件之间的传动机构，马达经由传动机构来驱动致动元件。传动机构可以将马达的动力传递至致动元件。如此，可以利用马达自身的自锁功能实现脱扣位置的保持，还可以附加或备选地利用传动机构的自身结构实现脱扣位置的保持。

在一些实施例中，传动机构包括：螺杆，被耦合至马达；滑块，包括与螺杆耦合在一起的螺母和致动元件。利用螺杆和螺母结构实现脱扣位置的保持。

在一些实施例中，传动机构包括：齿轮，被耦合至马达；滑块，包括与齿轮啮合的齿条和致动元件。利用齿轮和齿条结构可以简单地制造和配置传动机构。

在一些实施例中，还包括：位置检测传感器，被配置为检测致动元件的位置。通过位置检测传感器，控制器能够感测致动元件的位置，从而精确地控制致动元件的运动。

在一些实施例中，还包括：位置检测传感器，被配置为检测致动元件的位置；并且位置检测传感器包括霍尔传感器，其中滑块上设置有磁性元件。霍尔传感器形式的位置检测传感器，检测精度高，使得控制器能够精确地控制致动元件。

在一些实施例中，还包括：保护器壳体，用于容纳脱扣元件、致动元件、控制器、马达和传动机构，其中保护器壳体包括导轨，被配置为与滑块配合。壳体能够模块化地容纳和保持各个元件，以实现过欠压保护器的功能。在壳体上设置的导轨能够为滑块的移动提供导向。

在一些实施例中，控制器还被配置为响应于致动元件处于第二位置并且检测到的电压恢复正常，而生成释放信号，以及马达还被配置为响应于释放信号，驱动致动元件从第二位置移动至第一位置，从而使致动元件从脱扣位置释放脱扣元件。控制器响应于检测到的电压恢复正常，而使致动元件释放脱扣元件，此时，用户可以手动复位断路器。

在本公开的第二方面，提供了一种电路保护设备，包括：根据本公开的第一方面的过欠压保护器；断路器，被连接至电路，并且被配置为对电路提供过载保护和短路保护。

通过将具有脱扣保持功能的过欠电压保护器与断路器耦合在一起，本公开的电路保护设备可以容易地实现过载保护、短路保护和过欠电压保护。并且，得益于脱扣保持功能，在发生过欠电压时，用户无法手动闭合断路器，提高了电路的安全性。

应当理解的是，本实用新型内容并不旨在确定本公开的实施例的关键或基本特征，也并非旨在用于限制本实用新型的范围。通过下面的描述，本实用新型的其他特征将变得容易理解。

附图说明

通过结合附图更详细地描绘本公开的示例性实施例，本公开的上述目的和其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例性实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了根据本公开的实施例的电路保护设备立体图，其中过欠电压保护器与断路器耦合在一起；

图2示出了根据本公开的某些实施例的过欠压保护器的截面图；

图3示出了根据本公开的某些实施例的过欠压保护器的传动结构的示意图，其中脱扣元件位于脱扣位置；

图4示出了根据本公开的某些实施例的过欠压保护器的传动结构的示意图，其中脱扣元件被释放；

图5示出了根据本公开的某些实施例的过欠压保护器的脱扣元件、套筒、拨动臂的立体图；以及

图6示出了根据本公开的某些实施例的断路器的立体示意图，其中放大示出了断路器的部分结构。

贯穿附图，使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

根据本公开的一些实施例，提供了能够为电路提供过欠电压保护并且具有脱扣保持功能的过欠电压保护器，以及包括该过欠压保护器的电路保护设备。现在将参考图1-图6来描述根据本公开的过欠压保护器和电路保护设备的一些示例性实施例。

图1示意性地示出了电路保护设备的示意图，其包括耦合在一起的过欠压保护器10和断路器20，在一些实施例中，过欠压保护器10 的保护器壳体18可以经由(一个或多个)螺钉31(图1中示意性地示出了一个螺钉)而被耦合至断路器20的壳体上。

断路器20被连接至电路，为电路提供过载保护和短路保护。如图1所示，断路器20包括操作手柄21，当断路器20断开后，用户可以通过操作手柄21使断路器20合闸以重新接通电路。

由于过欠压保护器10和断路器20耦合在一起，因此，当检测到发生了过欠电压时，过欠压保护器10可以使断路器20断开，为电路提供过欠电压保护。

图2示意性地示出了过欠压保护器10的结构的截面视图。总体上，过欠压保护器10包括：脱扣元件12、致动元件13、控制器17 和马达16。

脱扣元件12的转动由致动元件13和马达16驱动。具体地，致动元件13与马达16耦合，在马达16的驱动下，致动元件13能够在第一位置和第二位置之间平移。致动元件13在平移移动过程中使脱扣元件12转动。

图2-图3示例性示出的脱扣元件12是杆状元件，并且致动元件 13是能够与脱扣元件12接触的杆状元件。在其他实施例中，脱扣元件12还可以是其他结构，例如，脱扣元件12可以是凸轮。

马达16的运动由控制器17控制，控制器17用于检测连接至断路器20的电路的电压，并且在发生过欠电压时生成断开信号，以及控制马达16驱动致动元件13从第一位置平移至第二位置。在致动元件13的平移过程中，脱扣元件12被转动至并且被保持在脱扣位置。

将脱扣元件12保持在脱扣位置，既能实现过欠电压保护，又能防止用户在过欠电压下闭合断路器20。这对于特定应用是必要的，并且在某些情况下，这对保证电路安全而言也是有利的：在发生过欠压后，过欠压保护器10将断路器20断开，用户此时无法手动闭合断路器20(因为脱扣元件12被保持在脱扣位置)，这可以防止用户错误地闭合断路器20而损坏电路上的设备或者影响维修人员的安全。

脱扣元件12被保持在脱扣位置可以由控制器17和马达16来实现。可以将马达16设置为伺服电机，控制器17实时检测和控制伺服电机的运动情况，以精确地保持伺服电机的位置，由此保持致动元件 13的位置以及因此将脱扣元件12保持在脱扣位置。

备选地或附加地，也可以利用机械结构来实现脱扣保持功能。例如，可以在马达16与致动元件13之间设置传动机构，马达16经由传动机构来驱动致动元件13。

传动机构的形式可以是多种，例如，传动机构可以包括传送皮带和皮带轮。主动皮带轮与马达16耦合，从动皮带轮与马达16相对布置，传送皮带耦合在主动皮带轮和从动皮带轮之间，致动元件13被固定在传送皮带上，由马达16驱动传送皮带，进而实现致动元件13的平移。

在其他实施例中，传动机构还可以包括螺杆15和滑块14，如图 3-图4所示，螺杆15包括与螺母141配合的螺杆部分151。在这种情形下，传动机构自身具有锁止功能，能够将致动元件13保持在脱扣位置，此时的马达16可以是常规的直流电机。

具体地，如图3所示，螺杆15与马达16耦合；滑块14经由设置在其上的螺母141与螺杆15耦合。致动元件13被设置在滑块14 上，在图3中的致动元件13是杆状元件。

在发生过欠电压时，马达16驱动螺杆15旋转，螺杆15经由螺母141带动滑块14从第一位置(即，如图4所示的滑块14的顶部位置)平移到第二位置(即，如图3所示的滑块14的底部位置)。在滑块14的平移过程中，致动元件13将拨动或驱动脱扣元件12至脱扣位置(如图3所示)，由于脱扣元件12与断路器耦合，因此，断路器20将被断开。

在发生过电压或欠电压后，致动元件13将拨动或驱动脱扣元件 12至脱扣位置(如图3所示)，随后，控制器17还继续检测电路的电压是否恢复正常。而且，当检测到致动元件13处于第二位置(此时脱扣元件12处于脱扣位置)并且检测到的电压恢复正常，控制器 17将生成释放信号，并且控制马达16驱动螺杆15反向旋转，螺杆 15经由螺母141带动滑块14以及其上的致动元件13从第二位置(图 3中所示的位置)移动至第一位置(图4中所示的位置)。

由此，致动元件13从第二位置朝向第一位置转动，进而释放脱扣元件12。也就是说，脱扣元件12不再被致动元件13保持，此时，用户可以手动将断路器20合闸，从而恢复电路的连通。

在另一些实施例中，传动机构可以包括齿轮和滑块。马达16与齿轮耦合，齿轮与固定连接在滑块14上的齿条耦合，致动元件13设置在滑块14上。由此，马达16驱动齿轮旋转，进而引起齿条的平移，即，实现了滑块14和致动元件13的平移。

为了精确地控制脱扣元件12的位置和控制致动元件13的转动，过欠压保护器10还可以包括位置检测传感器。由此，控制器17可以精确地感测致动元件13的位置，以相应地控制马达16的运动。

在一些实施例中，位置检测传感器可以包括霍尔传感器171、172 和磁性元件142。如图3和图4所示，磁性元件142设置在滑块14 上，霍尔传感器171、172沿致动元件13的平移路径相应地设置。

如图3和图4所示，连接霍尔传感器171的安装位置和霍尔传感器172的安装位置的直线平行于滑块14的平移方向。霍尔传感器171 设置在顶部，与滑块14的顶部位置(此时致动元件13处于第一位置，如图4所示)相对应。霍尔传感器171被配置为向控制器17发送指示致动元件13没有将脱扣元件12保持在脱扣位置的信号。

霍尔传感器172设置在底部，与滑块14的底部位置(此时致动元件13处于第二位置，如图3所示)相对应。霍尔传感器172被配置为向控制器17发送致动元件13位于将脱扣元件12保持在脱扣位置处的信号。

在一些实施例中，脱扣元件12、致动元件13、控制器17、马达 16和传动机构被设置在保护器壳体18中。并且保护器壳体18包括与滑块14配合的导轨181，导轨181为滑块14的平移运动提供导向。

如前文所描述的，脱扣元件12与断路器20耦合，能够在发生过欠压的情形下，将断路器20断开。在一些实施例中，过欠压保护器还包括套筒120和拨动臂121，如图4所示，套筒120与脱扣元件12 固定地耦合，拨动臂121的一端与套筒120固定地耦合。如图5所示，套筒120可旋转地套设在轴11上，轴11可以被固定地设置在保护器壳体18中。在一些实施例中，轴11的轴线X可以与操作手柄21的转轴的轴线重合。

在一些实施例中，如图4所示，拨动臂121和脱扣元件12均从套筒120径向地背离套筒120延伸，拨动臂121和脱扣元件12的纵向轴线之间成一定角度。可选的角度范围是0-180度，例如30度、 45度或者60度。

在某些实施例中，拨动臂121和脱扣元件12可以与套筒120一体地成型。在另一些实施例中，拨动臂121和脱扣元件12也可以以焊接等其他方式被固定地耦合至套筒120。

在一些实施例中，如图4所示，拨动销123设置在拨动臂121的自由端处，该拨动销123的轴线可以平行于套筒120的轴线X，在其他实施例中，拨动销123的轴线也可以不平行于套筒120的轴线X。

图1和图6所示，断路器20包括拨动件223，拨动件223在可合闸位置和不可合闸位置之间沿断路器20的滑槽25(例如，圆弧形滑槽25)移动。拨动件223在可合闸位置处，用户可以手动闭合断路器 20。当拨动件223处于不可合闸位置处时，用户无法手动闭合断路器20，或者说，用户即使拨动操作手柄21合闸，断路器20也不会接通电路，并且操作手柄21将立刻恢复至断开位置。

在一些实施例中，拨动销123被配置为与断路器20的拨动件223 耦合。拨动件223的移动将会断开断路器20，从而断开电路。在一些实施例中，拨动件223可以包括销孔224，拨动销123插在该销孔224 中。

如前文所述，当发生过欠压时，脱扣元件12被转动至脱扣位置(如图3所示的位置)，套筒120、拨动臂121会随着脱扣元件12 转动，拨动臂121的拨动销123将会使断路器20的拨动件223发生移动，拨动件223的移动，将会使断路器20被断开。

此时，由于脱扣元件12被致动元件13保持在脱扣位置，因此脱扣元件12、拨动臂121、拨动件223(拨动件223处于不可合闸位置) 均无法移动或转动，即，实现了脱扣保持效果。在这种情形下，用户即使推动操作手柄21，也无法将断路器20手动合闸。

在致动元件13处于第二位置(此时脱扣元件12被致动元件13 保持在脱扣位置)、并且检测到的电压恢复到正常时，致动元件13 将会从第二位置朝向第一位置移动。这时，脱扣元件12将不被保持，同时，断路器20内部的复位弹簧将会驱动拨动件223移动回到可合闸位置，在该位置处，断路器20能被用户手动合闸。拨动件223的移动将同时带动拨动臂121、套筒120、脱扣元件12回复到原始位置 (如图4所示)。

当然，应当理解，前文描述的脱扣元件12、拨动臂121、套筒120 的实施例只是示例性的，并不旨在限制本公开的范围。在其他实施例中，本领域技术人员可以想到不设置拨动臂121的方案，例如，将拨动销123设置在脱扣元件12上。以此方式，脱扣元件12的转动将会带动其上的拨动销123转动，进而使拨动件223移动。

在一些实施例中，保护器壳体18中还设置有复位弹簧182。复位弹簧182一端安装在保护器壳体18上，另一端抵靠在拨动臂121上。当在致动元件13处于第二位置并且检测到的电压恢复到正常时，致动元件13将会从第二位置朝向第一位置移动，这时，断路器20内部的复位弹簧将会驱动拨动件223移动回到可合闸位置，这将同时带动拨动臂121转回到原始位置，复位弹簧182用于为拨动臂121的转动提供部分动力。

应该理解的是，本公开的以上详细实施例仅仅是为了举例说明或解释本公开的原理，而不是限制本实用新型。因此，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。同时，本实用新型所附的权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界的等同替代的范围和边界的所有变化和修改。

Claims (10)

1.一种过欠压保护器，其特征在于，包括：

脱扣元件(12)，被耦合至断路器(20)，并且能够被转动至使所述断路器(20)断开的脱扣位置；

致动元件(13)，能够在第一位置和第二位置之间平移并且能够使所述脱扣元件(12)转动；

控制器(17)，被配置为检测连接至所述断路器(20)的电路的电压，并且响应于发生过电压或欠电压而生成断开信号；以及

马达(16)，被耦合至所述致动元件(13)和所述控制器(17)，并且被配置为响应于所述断开信号，驱动所述致动元件(13)从所述第一位置平移至所述第二位置，从而使所述脱扣元件(12)被转动至并保持在所述脱扣位置。

2.根据权利要求1所述的过欠压保护器，其特征在于，还包括：

套筒(120)，与所述脱扣元件(12)固定地耦合；

拨动臂(121)，一端与所述套筒(120)固定地耦合，另一端包括拨动销(123)；

其中所述拨动销(123)被配置为与所述断路器(20)的拨动件(223)耦合。

3.根据权利要求1或2所述的过欠压保护器，其特征在于，还包括：

耦合在所述马达(16)与所述致动元件(13)之间的传动机构，所述马达(16)经由所述传动机构来驱动所述致动元件(13)。

4.根据权利要求3所述的过欠压保护器，其特征在于，所述传动机构包括：

螺杆(15)，被耦合至所述马达(16)；

滑块(14)，包括与所述螺杆(15)耦合在一起的螺母(141)和所述致动元件(13)。

5.根据权利要求3所述的过欠压保护器，其特征在于，所述传动机构包括：

齿轮，被耦合至所述马达(16)；

滑块(14)，包括与所述齿轮啮合的齿条和所述致动元件(13)。

6.根据权利要求1或2所述的过欠压保护器，其特征在于，还包括：

位置检测传感器，被配置为检测所述致动元件(13)的位置。

7.根据权利要求4或5所述的过欠压保护器，其特征在于，还包括：

位置检测传感器，被配置为检测所述致动元件(13)的位置；并且所述位置检测传感器包括霍尔传感器；

其中所述滑块(14)上设置有磁性元件(142)。

8.根据权利要求4或5所述的过欠压保护器，其特征在于，还包括：

保护器壳体(18)，用于容纳所述脱扣元件(12)、所述致动元件(13)、所述控制器(17)、所述马达(16)和所述传动机构，

其中所述保护器壳体(18)包括导轨(181)，被配置为与所述滑块(14)配合。

9.根据权利要求1-2和4-5中任一项所述的过欠压保护器，其特征在于，

所述控制器(17)还被配置为响应于所述致动元件(13)处于所述第二位置并且检测到的电压恢复正常，而生成释放信号，以及

所述马达(16)还被配置为响应于所述释放信号，驱动所述致动元件(13)从所述第二位置移动至所述第一位置，从而使所述致动元件(13)从所述脱扣位置释放所述脱扣元件(12)。

10.一种电路保护设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9任一项所述的过欠压保护器(10)；

所述断路器(20)，被连接至电路，并且被配置为对所述电路提供过载保护和短路保护。

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