CN220753222U - 一种互感器单元、互感器模组以及断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种互感器单元、互感器模组以及断路器,其包括壳体以及封装于壳体内的互感器；其中，所述互感器包括计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器，计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器的中心孔完全重合或部分重合；壳体表面设置有计量互感器输出端、电流互感器输出端以及罗氏互感器输出端；本实用新型具有采样精度高的特点。

Description

一种互感器单元、互感器模组以及断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电气技术领域,涉及一种断路器，尤其是一种互感器单元。

背景技术

互感器作为一种信号采样结构，广泛应用在电气开关领域中。其结构原理是利用互感器对一次侧电流进行感应，二次侧产生感应电流。通过在二次侧连接的负载不同，从而实现不同的功能，例如，二次侧连接的是开关电源电路，那么此时采样的感应电流用作自身供电电路使用；例如，二次侧连接保护组件等，感应电流可以用作判断一次侧电流是否发生异常（短路、过载等情形），用作保护使用；例如，二次侧连接电能计量模块，则感应电流可以用作计量模块计量电力参数使用。

例如CN109802358B所公开的一种塑壳智能电子断路器保护电路，在该断路器中，一个互感器同时可以为电源电路供电以及为保护电路提供电力参数。由于断路器运行存在发热情形或者断路器出厂之前要进行温升实验测试，产品内部温度升高的情况下，因为互感器存在的热效应，发热导致信号出处重复性不好，假如需要互感器检测出的正常值应为100A，在正常情况下检测出的数据为正常值100A，但产品内部温度升高的环境下其输出值则可能为85A,这种情况下断路器的短路保护功能将不够精准。

因此，如何提供使得互感器单元具有更好的采样精度就是一个值得研究的方向。

发明内容

有鉴于此,本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足,旨在提供了一种互感器单元、互感器模组以及断路器，以保证提高采样精度。

本实用新型提供了: 一种互感器单元,其包括壳体以及封装于壳体内的互感器；其中，所述互感器包括计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器，计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器的中心孔完全重合或部分重合；壳体表面设置有计量互感器输出端、电流互感器输出端以及罗氏互感器输出端。

采用此种结构，采用三种互感器，计量互感器、电流互感器、罗氏互感器实现不同的功能，计量互感器可以为计量电路提供电力参数，以实现电量计算；电流互感器可以为自生电源供电；罗氏互感器可以为断路器的保护功能提供电力参数。相比于现有技术，将对自生电源供电的互感器与保护功能的互感器独立开，并且起保护功能的互感器为罗氏互感器，罗氏线圈具有不饱和特性，具有高倍精度高的特点，可以满足上述产品内部温度升高情况下还能够输出更加精确的数值，有利于产品的短路保护。

在本实用新型的一些实施方式中，所述壳体包括底座以及封盖；底座上开设有容纳计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器的安装腔，封盖用于封闭安装腔的开口。

采用此种结构，利用底座和封盖的结构有利于计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器的安装。

在本实用新型的一些实施方式中，计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器通过环氧树脂灌封在壳体内。

采用此种结构，利用环氧竖直进行灌封，有利于提高互感器单元的绝缘性能，提高互感器单元的稳定性。

在本实用新型的一些实施方式中，壳体上设置有套管，套管贯穿计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器中心孔；套管的管孔形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、正方形、梯形中的任意一种或任意两种的组合。

采用此种结构，不同的管孔形状可以适应不同的主回路导体，组合形状的管孔形状可以适应多种形状的主回路导体。

在本实用新型的一些实施方式中，所述计量互感器输出端、电流互感器输出端以及罗氏互感器输出端为引线或引脚或插套。

采用此种结构，可以利用引线或引脚或插套以实现互感器与负载的电性连接。

一种互感器模组，其中，所述互感器模组包括至少两组上述的一种互感器单元，各互感器单元的壳体为一体成型或者通过拼接结构相连。

采用此种结构，互感器模组可以是两个及其以上的互感器单元组成，可以应用在塑壳断路器中。各互感器单元的壳体之间通过一体成型或者拼装结构进行连接，将有利于使得各互感器单元组成一个互感器模组。

一种断路器，其包括外壳、设置于外壳上的操作机构、控制模块、脱扣器以及至少两组主回路导体；其中，还包括上述的一种互感器单元，互感器单元数量与主回路导体数量对应，互感器单元套设于主回路导体上；所述控制模块包括计量单元、短路保护单元以及自生电源单元；电流互感器输出端与自生电源单元电性连接，电流互感器作为自生电源单元的信号采样端；计量互感器输出端与计量单元电性连接，为计量单元提供电力参数；罗氏互感器输出端与短路保护单元电性连接，为短路保护单元提供电力参数。

采用此种结构，断路器的短路保护功能通过罗氏互感器进行采样，利用罗氏互感器的不饱和特性，将使得短路保护功能更加精确；电流互感器可以为自生电源单元进行供电，提高供电的稳定性；计量互感器为计量功能提供采样信号，将提高计量的精度。

在本实用新型的一些实施方式中，所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与计量互感器输出端电性连接，计量互感器为过载保护单元提供电力参数；或，所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与罗氏互感器输出端电性连接，罗氏互感器为过载保护单元提供电力参数。

采用此种结构，过载保护功能的实现既可以采用计量互感器作为采样，也可以采用罗氏互感器进行采样，无论哪种采样方式都可以保证过载保护功能的实现。

一种断路器，其包括外壳、设置于外壳上的操作机构、控制模块、脱扣器以及至少两组主回路导体；其中，还包括上述的一种互感器模组，互感器模组中的各互感器单元套设于对应的主回路导体上；所述控制模块包括计量单元、短路保护单元以及自生电源单元；电流互感器输出端与自生电源单元电性连接，电流互感器作为自生电源单元的信号采样端；计量互感器输出端与计量单元电性连接，为计量单元提供电力参数；罗氏互感器输出端与短路保护单元电性连接，为短路保护单元提供电力参数。

采用此种结构，断路器的短路保护功能通过罗氏互感器进行采样，利用罗氏互感器的不饱和特性，将使得短路保护功能更加精确；电流互感器可以为自生电源单元进行供电，提高供电的稳定性；计量互感器为计量功能提供采样信号，将提高计量的精度。

在本实用新型的一些实施方式中，所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与计量互感器输出端电性连接，计量互感器为过载保护单元提供电力参数；或，所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与罗氏互感器输出端电性连接，罗氏互感器为过载保护单元提供电力参数。

采用此种结构，过载保护功能的实现既可以采用计量互感器作为采样，也可以采用罗氏互感器进行采样，无论哪种采样方式都可以保证过载保护功能的实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1-3示出了本实用新型实施例1互感器单元各视角的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例1互感器模组的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例1应用互感器单元的断路器的结构示意图；

图6示出了图5去控制器后的结构示意图；

图7示出了各互感器与断路器各功能单元的原理框图；

图8示出了本实用新型实施例1应用互感器模组的断路器的结构示意图；

图9示出了图8去控制器后的结构示意图；

图10示出了各互感器与断路器各功能单元的原理框图。

实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

参照附图1-3所示，一种互感器单元S,这种互感器单元S是一种集成多种互感器的单元，不仅仅可以应用在断路器之中，也可以应用在其它利用互感器进行采样电流的情形。

这种互感器单元S包括壳体以及封装于壳体之中的三个互感器，三个互感器分别为计量互感器11、电流互感器12以及罗氏互感器13。在本实施例中三个互感器是同心设置的，也就是计量互感器11的中心孔、电流互感器12的中心孔以及罗氏互感器13的中心孔完全重合。当然除了完全重合的情形，也可以采用部分重合的方式，只要能够保证主回路的导体能够同时穿过三个互感器即可。

在本实施例中，壳体包括底座1a以及封盖1b，底座1a内设置有安装腔1c并且安装腔1c在底座1a的一侧设置有开口，计量互感器11、电流互感器12、罗氏互感器13（也叫罗氏线圈）都设置在安装腔1c内，计量互感器11位于靠近安装腔1c腔底附近，罗氏互感器13位于安装腔1c腔口附近，而电流互感器12则处于计量互感器11和罗氏互感器13处对三个互感器之间，当然除了采用上述这种安装顺序关系，也可以采用其它的安装顺序关系。三个互感器通过环氧树脂灌封从而使得互感器单元S形成一个完整的密闭的整体。

在底座1a（壳体）的表面还设置有计量互感器输出端11a、电流互感器输出端12a以及罗氏互感器输出端13a。这里的计量互感器输出端11a与计量互感器11的二次绕组电性连接，用来输出计量互感器11的感应电流。这里的电流互感器输出端12a与电流互感器12的二次绕组电性连接，用来输出电流互感器12的感应电流。这里的罗氏互感器输出端13a与罗氏互感器13的二次绕组电性连接，用来输出罗氏互感器13的感应电流。在本实施例中，计量互感器输出端11a、电流互感器输出端12a以及罗氏互感器输出端13a均采用的是引脚，这种引脚便于与外接的线路板形成电性连接，并且存在占用空间小、制作安装方便等等效果。当然除此之外，也可以采用引线的方式，或者在底座1a的表面设置插套（导电）的方式，只要能够便于互感器与线路板之间形成电性连接即可。

在底座1a的安装腔1c内还成型有套管14，此处的套管14贯穿三个互感器的中心孔，主回路的导体可以穿入套管14的管孔14a中的。为了适应更多主回路导体的形状，在本实施例中管孔14a的截面形状为矩形与圆形组成的复合形状，更具体的是圆形的圆心与矩形的中心是重叠的。当然除此之外，管孔14a的形状还可以采用矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、正方形、梯形中的任意一种或任意两种的组合。

这样的互感器单元S可以组成互感器模组。以图4为例，一种互感器模组，包含了3个互感器单元S，此处各互感器单元S的壳体是一体件，因此显得整个互感器模组为一体件。此处互感器单元S除了3个也可以为2个、4个等等，只要根据实际需求加工出对应数量的互感器单元S即可。

除此之外，各互感器单元S的壳体也可以采用拼接形式，例如，在互感器壳体的其中一侧设置卡轨，另一侧设置凸起，通过凸起卡入卡轨中实现拼接。再例如，可以在互感器壳体的其中一侧设置卡勾，另一侧设置卡槽，利用卡勾与卡槽配合实现拼接。只要能够保证各互感器单元S的壳体稳定拼接形成一个整体即可。

上述的这些互感器单元S的实施方式都可以应用在断路器中，以下进行举例说明。

如图5-7所示，一种断路器，其包括外壳、设置于外壳上的操作机构、控制模块C、脱扣器以及三组主回路导体。

外壳，包括基座、盖体，外壳内形成容纳操作机构、控制模块C、脱扣器以及主回路导体的空间。

操作机构，包括机架、手柄、杠杆、跳扣、锁扣、再扣、机构弹簧以及牵引杆。在断路器处于合闸状态时，跳扣、锁扣、再扣三者处于一个稳定状态，在牵引杆被拨动（被脱扣器驱动）时或者手柄切换时，跳扣、锁扣、再扣三者的稳态被打破，在机构弹簧作用下操作机构进行分闸操作。此种操作机构已属于本领域的常规技术手段，此处就不再赘述。

控制模块C，内部含有自生电源单元E、计量单元F、短路保护单元G、过载保护单元H等。自生电源单元E，利用在主回路导体上进行取电（电流互感器12的感应电流），从而能够给控制模块C的这些单元进行供电。计量单元F，包含计量芯片，可以通过采样的电流信息计算得出电量情况。短路保护单元G，在接收到感应电流时，会判断主回路导体是否出现短路情况，如出现短路情况则驱动脱扣器对牵引杆进行驱动。过载保护单元H，在接收到感应电流时，会判断主回路导体是否出现过载情况，如出现过载情况则驱动脱扣器对牵引杆进行驱动。自生电源单元E、计量单元F、短路保护单元G、过载保护单元H的工作原理均为本领域的现有技术，本实用新型并非对这些原理层面进行改进，此处不再赘述相关的原理。

主回路导体，数量为三个，每个主回路导体上均穿设有一个互感器单元S，互感器单元S通过上面的引脚与控制器内的线路板进行电性连接。从而使得电流互感器12与自生电源单元E电性连接，为自生电源单元E提供感应电流；计量互感器11与计量单元F电性连接，计量互感器11为计量单元F提供电力参数。罗氏互感器13与短路保护单元G电性连接，罗氏互感器13为短路保护单元G提供电力参数。至于如何为过载保护单元H提供电力参数，有两种情形，本实施采用的是罗氏互感器13与过载保护单元H电性连接，罗氏互感器13为过载保护单元H提供电力参数。除此之外，也可以采用过载保护单元H与计量互感器11电性连接，计量互感器11为过载保护单元H提供电力参数。

上述这种在断路器中的应用举例的是3极断路器，除此之外也可以应用在4极或者2极中，只要根据主回路导体的数量增减互感器单元S的数量即可。

除了互感器单元S在断路器中的应用，互感器模组同样也可以应用在断路器中，以下进行举例说明。

如图8-10所示，一种断路器，其包括外壳、设置于外壳上的操作机构、控制模块C、脱扣器以及三组主回路导体。

外壳，包括基座、盖体，外壳内形成容纳操作机构、控制模块C、脱扣器以及主回路导体的空间。

操作机构，包括机架、手柄、杠杆、跳扣、锁扣、再扣、机构弹簧以及牵引杆。在断路器处于合闸状态时，跳扣、锁扣、再扣三者处于一个稳定状态，在牵引杆被拨动（被脱扣器驱动）时或者手柄切换时，跳扣、锁扣、再扣三者的稳态被打破，在机构弹簧作用下操作机构进行分闸操作。此种操作机构已属于本领域的常规技术手段，此处就不再赘述。

控制模块C，内部含有自生电源单元E、计量单元F、短路保护单元G、过载保护单元H等。自生电源单元E，利用在主回路导体上进行取电（电流互感器12的感应电流），从而能够给控制模块C的这些单元进行供电。计量单元F，包含计量芯片，可以通过采样的电流信息计算得出电量情况。短路保护单元G，在接收到感应电流时，会判断主回路导体是否出现短路情况，如出现短路情况则驱动脱扣器对牵引杆进行驱动。过载保护单元H，在接收到感应电流时，会判断主回路导体是否出现过载情况，如出现过载情况则驱动脱扣器对牵引杆进行驱动。自生电源单元E、计量单元F、短路保护单元G、过载保护单元H的工作原理均为本领域的现有技术，本实用新型并非对这些原理层面进行改进，此处不再赘述相关的原理。

主回路导体，数量为三个，互感器模组具有三个互感器单元S，每个主回路导体上均穿设有一个互感器单元S，互感器单元S通过上面的引脚与控制器内的线路板进行电性连接。从而使得电流互感器12与自生电源单元E电性连接，为自生电源单元E提供感应电流；计量互感器11与计量单元F电性连接，计量互感器11为计量单元F提供电力参数。罗氏互感器13与短路保护单元G电性连接，罗氏互感器13为短路保护单元G提供电力参数。至于如何为过载保护单元H提供电力参数，有两种情形，本实施采用的是罗氏互感器13与过载保护单元H电性连接，罗氏互感器13为过载保护单元H提供电力参数。除此之外，也可以采用过载保护单元H与计量互感器11电性连接，计量互感器11为过载保护单元H提供电力参数。

上述这种在断路器中的应用举例的是3极断路器，除此之外也可以应用在4极或者2极中，只要根据主回路导体的数量选用不同的互感器模组即可。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种互感器单元,其包括壳体以及封装于壳体内的互感器；其特征在于：所述互感器包括计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器，计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器的中心孔完全重合或部分重合；壳体表面设置有计量互感器输出端、电流互感器输出端以及罗氏互感器输出端。

2.根据权利要求1所述的一种互感器单元，其特征在于：所述壳体包括底座以及封盖；底座上开设有容纳计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器的安装腔，封盖用于封闭安装腔的开口。

3.根据权利要求1所述的一种互感器单元，其特征在于：计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器通过环氧树脂灌封在壳体内。

4.根据权利要求1所述的一种互感器单元，其特征在于：壳体上设置有套管，套管贯穿计量互感器、电流互感器以及罗氏互感器中心孔；套管的管孔形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、正方形、梯形中的任意一种或任意两种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种互感器单元，其特征在于：所述计量互感器输出端、电流互感器输出端以及罗氏互感器输出端为引线或引脚或插套。

6.一种互感器模组，其特征在于：所述互感器模组包括至少两组如权利要求1-5任意一项所述的一种互感器单元，各互感器单元的壳体为一体成型或者通过拼接结构相连。

7.一种断路器，其包括外壳、设置于外壳上的操作机构、控制模块、脱扣器以及至少两组主回路导体；其特征在于：还包括如权利要求1-5任意一项所述的一种互感器单元，互感器单元数量与主回路导体数量对应，互感器单元套设于主回路导体上；所述控制模块包括计量单元、短路保护单元以及自生电源单元；电流互感器输出端与自生电源单元电性连接，电流互感器作为自生电源单元的信号采样端；计量互感器输出端与计量单元电性连接，为计量单元提供电力参数；罗氏互感器输出端与短路保护单元电性连接，为短路保护单元提供电力参数。

8.根据权利要求7所述的一种断路器，其特征在于：所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与计量互感器输出端电性连接，计量互感器为过载保护单元提供电力参数；或，所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与罗氏互感器输出端电性连接，罗氏互感器为过载保护单元提供电力参数。

9.一种断路器，其包括外壳、设置于外壳上的操作机构、控制模块、脱扣器以及至少两组主回路导体；其特征在于：还包括如权利要求6所述的一种互感器模组，互感器模组中的各互感器单元套设于对应的主回路导体上；所述控制模块包括计量单元、短路保护单元以及自生电源单元；电流互感器输出端与自生电源单元电性连接，电流互感器作为自生电源单元的信号采样端；计量互感器输出端与计量单元电性连接，为计量单元提供电力参数；罗氏互感器输出端与短路保护单元电性连接，为短路保护单元提供电力参数。

10.根据权利要求9所述的一种断路器，其特征在于：所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与计量互感器输出端电性连接，计量互感器为过载保护单元提供电力参数；或，所述控制模块包括还包括过载保护单元，所述过载保护单元与罗氏互感器输出端电性连接，罗氏互感器为过载保护单元提供电力参数。