CN2570963Y - 带电动力补偿的低压真空断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的带电动力补偿的低压真空断路器，涉及供配电器件。旨在解决断路器在分断短路电流时会造成被保护的用电设备和电路损坏的问题。本断路器包含与机架连接的永磁操动机构(6)和有呈开断闭合配合的静动触头及其分别连接的静动导电杆的真空开关管(14)，静导电杆(20)与机架固定连接，动导电杆(21)与永磁操动机构绝缘传动连接，有与机架固定连接的下导电块(26)，有与下导电块平行、与动导电杆呈0°＜α＜180°角且一端与动导电杆固定电联接的上导电块(24)，在上导电块的另一端与下导电块的同侧端之间电连接的软联接(28)。适用于在矿山、冶金等供电要求高、易发生火灾、爆炸危险的场所，用于低压交流配电系统中分配电能，保护线路及电源设备。

Description

带电动力补偿的低压真空断路器

技术领域

本实用新型涉及供配电器件，特别是低压交流配电系统中分配电能，保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障危害的永磁低压真空断路器。

背景技术

已有的永磁低压真空断路器是主触头在高真空环境中断开或闭合的一种电流断路器。参见图1和图2，由真空开关管、真空开关管的永磁操动纵机构等构成。永磁操动机构由控制器9、电解质电容器8、永磁机构7、拐臂组件等构成。永磁机构有外磁轭及其上端的上磁轭和下端的下磁轭，外磁轭内上端的磁分路块和下端的合分闸线圈，外磁轭中部依次内套的永久磁铁和内磁轭，合分闸线圈中呈滑动配合的动铁芯，分别与动铁芯上下端相连的上导杆10和下导杆11等构成。拐臂组件呈杠杆式结构，由拐臂支座12和拐臂13等构成。真空开关管由绝缘的外壳15、外壳中封装的静触头18、与静触头呈同轴线开断闭合配合的动触头19，分别与静触头和动触头联接的静导电杆20和动导电杆21，静导电杆经静出线母排22与电路连接。动导电杆依次与导电夹29、软连接30、铝制的下支架4、动出线母排27与电路连接。上述拐臂13的一端与永磁机构7的下导杆11铰接，另一端经绝缘拉杆23与真空开关管14的动导电杆21铰接。在控制器的控制下永磁机构通过大容量的电解质电容器对合分闸线圈放电，使其产生正、反向磁场，驱动动铁芯往复运动，经拐臂驱动真空开关管的动导电杆连同动触头沿轴线往复运动，并由上下磁轭分别与永久磁铁、外磁轭、动铁芯、内磁轭形成动铁芯在分闸和合闸位置的磁力锁扣，使真空开关管的动触头保持在分闸和全闸状态，实现断路器的开断与闭合。低压永磁真空断路器的最关键性能是能够有足够大的短路电流分断能力，这种分断能力通常应该达到65～80KA。当真空开关管中通过80KA短路电流时，动静触头之间的收缩电动力产生的触头之间的斥力可达到上千牛顿。如果触头之间斥力大于触头压力，便会将触头推开，使触头之间产生的电弧烧损触头，导致触头熔焊。这样真空开关管将无法分断短路电流，造成被保护的用电设备和电路损坏。根据收缩电动力公式： $F$ $=$ $\frac{1}{2}{I}^2\frac{\mathrm{dL}}{\mathrm{dT}}$

式中，电动力F与短路电流I的平方成正比，即分断的短路电流越大，所引起的收缩电动力就越大，所需要克服收缩电动力影响的触头压力就越大。因此增加真空开关管的触头压力便能减小动静触头之间的收缩电动力的影响。已有的低压永磁真空断路器采用增加永磁机构的合闸的磁保持力来增加真空开关管的触头压力，要增加永磁机构的合闸的磁保持力必须增加合分闸线圈的励磁电流，要增加合分闸线圈的励磁电流必须增加合分闸线圈的安匝数，但是增加合分闸线圈的安匝数，必然增大合分闸线圈的体积，从而导致永磁操动机构的体积增大。由于永磁操动机构体积的增大，会导致机构的运动力及冲击力增加，传递力增大，会使永磁操动机构的故障率增大，使用寿命缩短，对配套材料的要求提高，对互换性折要求提高，成本提高等问题。此外，当真空开关管的触头压力要求很高，合分闸线圈安匝数增加很多，励磁电流也随之提升到很大时，在低压真空断路器中配套使用永磁操动机构的效果便会很差。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种能在短路电流流过的瞬间增加真空开关管动触头压力的带电动力补偿的低压真空断路器。

本实用新型利用短路电流在电流方向相反的两平行导体之间，产生电动斥力的原理，在已有低压永磁真空断路器的基础上，采用相互平行且电串联、分别与动导电杆和固定的动出线母排固定连接的两根导体，从而将短路电流流过时，相互间产生的瞬间的电动斥力转换为经动导电杆传递的动触头压力来实现其目的。

本实用新型的带电动力补偿的低压真空断路器(参见附图)，包含与机架连接的永磁操动机构(6)和真空开关管(14)，真空开关管的绝缘外壳(15)中呈开断闭合配合的静触头(18)和动触头(19)，分别与静触头和动触头连接的静导电杆(20)和动导电杆(21)，静导电杆与机架固定连接并与静线母排(22)电联接，动导电杆与永磁操动机构绝缘传动连接，有与机架固定连接且与动出线母排电联接的下导电块(26)，有位于真空开关管和下导电块之间、与下导电块平行、与动导电杆呈0°＜α＜180°角且一端与动导电杆固定连接和电联接的上导电块(24)，在上导电块的另一端与下导电块的同侧端之间连接有电的软联接(28)。

上述的α＝90°。

上述的软联接(28)呈V形或U形。

上述的机架有框架(1)、与框架连接的绝缘板(2)、与绝缘板连接的上支架(3)和下支架(4)、连接上支架和下支架的支撑杆(5)，上述的下支架连接有连接块(25)，所说的永磁操动机构在框架中，所说的真空开关管(14)的静导电杆(20)与上支架连接，所说的下导电块和动出线母排(27)与连接块连接。

本实用新型的上导电块和下导电块等构成的电动力补偿结构具有如下的作用，参见图1，当真空开关管合闸，动静触头接触且流过的短路电流Im达到几十乃至上百千安培时，静动触头之间引起的收缩电动力产生一对方向相反的斥力F₁和F₂，同时，短路电流Im经动导电杆流过上导电块、软连接、下导电块，在上导电块和下导电块之间产生上千牛顿的一对方向相反的电动斥力F₃和F₄，而且，根据两平行导体间的电动斥力公式，F＝1×10^-7I²C，式中，C为回路系数，公式显示，电动斥力F与短路电流Im的平方成正比，即短路电流Im越大，则电动斥力F越大。由于静触头和下导电块固定不动，F₁和F₄由机架承受，而F₂与F₃方向相反，因此，电动斥力能抵销动静触头之间收缩电动力产生的斥力，此时，推开动静触头的实际斥力为F₂-F₃，由此可见，只要此时永磁机构提供的触头压力大于实际斥力，便能使动静触头保持良好而稳定地接触，避免动静触头被推开而产生电弧，导致触头烧损、熔焊，从而提高断路器分断短路电流的能力。

本实用新型的使用方法与已有的永磁低压真空断路器相同。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下的优点和效果。

一、本实用新型的由上导电块和下导电块等构成的电动力补偿结构，使其在短路电流通过真空开关管的时产生电动斥力，与同时在静动触头之间引起的收缩电动力产生的斥力的方向相反，从而能减小斥力；而且，这种补偿电动斥力只是在短路电流通过的瞬间产生。因此，具有在触头压力不变的情况提高断路器分断短路电流能力，使用寿命长、短路分断次数多、真正实现零飞弧的优点。

二、本实用新型的电动力补偿结构，能产生电动斥力来减小静动触头之间引起的收缩电动力产生的斥力，所需要的触头压力较小。因此，提供触头压力的永磁操动机构的体积小，再由于传递力小而传动件的强度要求低，零件数量少、故障率低、机械寿命长，其机械特性更适合真空断路器的工作特性，并具有高可靠、免维护的优点。而已有的永磁低压真空断路器，参见图2，由于动导电杆21经导电夹29、软连接30、下支架4与动出线母排连接，当短路电流Im流过时不会产生电动斥力，不能低销减小静动触头之间引起的收缩电动力所产生的斥力。

本实用新型适用于在矿山、冶金等供电要求高、易发生火灾、爆炸危险的场所，用于低压交流配电系统中分配电能，保护线路及电源设备。

下面，再用实施例及其附图对本实用新型作进一步地说明。

附图说明

图1是本实用新型的一种带电动力补偿的低压真空断路器的结构示意图。

图2是已有的低压真空断路器的真空开关管及与动静出线母排的联接结构示意图。与图1中的永磁操动纵机构组合构成已有的永磁低压真空断路器。

具体实施方式

实施例1

本实用新型的一种带电动力补偿的低压真空断路器，如图1所示。由机架、永磁操动纵机构和真空开关管等构成。

上述的机架，有框架1，与框架的右侧固定连接的绝缘板2，绝缘板的右侧的上下端部分别固定连接上支架3和下支架4。上支架和下支架的右端之间固定连接有支撑杆5。

上述的永磁操动机构6，呈通常结构，由安装在框架1中的永磁机构7、电解质电容器8、控制器9等构成。上述的永磁机构呈通常结构，有圆筒形的外磁轭，外磁轭上端的上磁轭和下端的下磁轭，外磁轭内腔上端的磁分路块和下端的合分闸线圈，外磁轭内腔中部依次内套的永久磁铁和内磁轭，合分闸线圈中呈滑动配合的动铁芯(图中未画出)，分别与动铁芯上下端相连的上导杆10和下导杆11等构成。在框架1右方外侧固定连接有拐臂支座12，拐臂支座采用通常结构呈可转动地安装有右拐臂13构成杠杆式的拐臂件组。拐臂的左端伸入框架1与下导杆11呈绝缘式地铰接。

上述的真空开关管14呈通常结构，位于绝缘板2、上支架3、下支架4、支撑杆5之间。由绝缘外壳15，外壳中封装的静触头组件16、与静触头组件呈同轴线开断闭合配合的动触头组件17，分别与静触头组件的静触头18和动触头组件的动触头19联接的静导电杆20和动导电杆21等构成。真空开关管的绝缘外壳和静导电杆用螺钉与上支架3固定连接。上支架右端用螺钉固定连接通常结构的静出线母排22，静出线母排再与被控电路联接。真空开关管的动导电杆21呈与下支架4不相接触地贯穿下支架中部的通孔，再经绝缘拉杆23与上述拐臂13的右端铰接，构成真空开关管与永磁操动机构间的传动连接结构。在动导电杆21上用通常结构与上导电块24的左端固定连接，并使上导电块与动导电杆呈0°＜α＜180°角，α角可为10°、30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°或170°，本实施例的α＝90°。在位于上导电块24下方的下支架4的右端部，用螺钉固定连接有连接块25，连接块上侧面用螺钉固定连接与上导电块24相平行的下导电块26，连接块的下侧面用螺钉固定连接动出线母排27，动出线母排再与被控电路联接。上导电块24的右端和下导电块26的右端齐平，并用螺钉将软联接28与二者的右端固定连通。本实施例的软联接呈柔性的U形。

如上构成本实施例的带电动力补偿的低压真空断路器

Claims (5)

1、一种带电动力补偿的低压真空断路器，包含与机架连接的永磁操动机构(6)和真空开关管(14)，真空开关管的绝缘外壳(15)中呈开断闭合配合的静触头(18)和动触头(19)，分别与静触头和动触头连接的静导电杆(20)和动导电杆(21)，静导电杆与机架固定连接并与静出线母排(22)电联接，动导电杆与永磁操动机构绝缘传动连接，其特征在于有与机架固定连接且与动出线母排(27)电联接的下导电块(26)，有位于真空开关管和下导电块之间、与下导电块平行、与动导电杆呈0°＜α＜180°角且一端与动导电杆固定连接和电联接的上导电块(24)，在上导电块的另一端与下导电块的同侧端之间电连接的软联接(28)。

2、根据权利要求1所述的带电动力补偿的低压真空断路器，其特征在于α＝90°。

3、根据权利要求1或2所述的带电动力补偿的低压真空断路器，其特征在于所说的软联接(28)呈V形或U形。

4、根据权利要求1或2所述的带电动力补偿的低压真空断路器，其特征在于所说的机架有框架(1)、与框架连接的绝缘板(2)、与绝缘板连接的上支架(3)和下支架(4)、连接上支架和下支架的支撑杆(5)，上述的下支架连接有连接块(25)，所说的永磁操动机构在框架中，所说的真空开关管(14)的静导电杆(20)与上支架连接，所说的下导电块和动出线母排(27)与连接块连接。

5、根据权利要求3所述的带电动力补偿的低压真空断路器，其特征在于所说的机架有框架(1)、与框架连接的绝缘板(2)、与绝缘板连接的上支架(3)和下支架(4)、连接上支架和下支架的支撑杆(5)，上述的下支架连接有连接块(25)，所说的永磁操动机构在框架中，所说的真空开关管(14)的静导电杆(20)与上支架连接，所说的下导电块和动出线母排(27)与连接块连接。

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