CN2599734Y

CN2599734Y - 电弧故障自动断路开关

Info

Publication number: CN2599734Y
Application number: CNU032371373U
Authority: CN
Inventors: 黄华道; 陆华洋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-30

Abstract

本实用新型公开了一种电弧故障自动断路开关，它主要由一壳体和固定在壳体内的故障检测组件、脱扣组件和控制电路板构成。在所述壳体的内部设有一对串联在开关电源输入、输出回路中的动触头和静触头。所述故障检测组件的信号输出端与所述控制电路板的信号输入端相连；所述控制电路板直接与脱扣组件进行磁力间的链接，使脱扣组件中扣件的铁磁结合面向脱扣方向吸动，将动静触头分离。当供电线路中未发生故障时，开关内的动静触头是闭合的，开关电源输入端和输出端相连有电源输出。当线路中发生故障时，故障检测组件将检测到的故障信号传输至控制电路板，控制电路板对故障信号进行处理后驱动脱扣组件动作，将动静触头脱扣断开，切断电源输出，停止供电。

Description

电弧故障自动断路开关

技术领域

本实用新型涉及一种开关，更具体地说，涉及一种应用于低压配电供给系统中的、当输电线路之间由于故障引发输电线路之间跳火并产生电弧燃烧时，可自动切断电源供电的电弧故障自动断路开关。

背景技术

目前，在低压配电供给系统中，通常都安装有可自动切断电源的空气开关和对地漏电流保护开关，其作用是：当供电系统下端发生短路、过电流或对地故障时，可立即切断供电，保护用电设备，避免故障扩大。然而，随着电器的不断增加、单机耗电量的迅速增长，使供电线路经常处于满负荷状态，有时甚至长期处于过载状态。由于供电线路长期处于满负荷、过载状态，其表面的绝缘层极易老化；而，空气开关和对地漏电保护开关对于供电线路因其表面绝缘层老化发生的跳火进而引起的燃烧不能及时有效地动作，造成输电线路中的跳火并产生电弧燃烧的现象屡屡发生。据不完全统计，许多火灾事故均是由于输电线路之间跳火并产生电弧燃烧引发的。

发明内容

为了避免低压供电系统中由于供电线路发生跳火产生电弧继而引起火灾事件的发生，本实用新型的目的是提供一种可自动检测低压供电系统中的电弧故障，并可在极短时间内自动切断电源避免燃烧的电弧故障自动断路开关。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种电弧故障自动断路开关，它主要由壳体、故障检测组件、脱扣组件和控制电路板构成；其中故障检测组件、脱扣组件和控制电路板位于所述壳体的内部；

在所述壳体的内部还设有一对串联在电源输入、输出回路中的动触头和静触头；所述动触头又与脱扣组件相连；

所述故障检测组件的信号输出端与所述控制电路板的信号输入端相连；所述控制电路板直接与所述脱扣组件进行磁力间的链接，通过磁力使所述脱扣组件动作，带动与脱扣组件相连的动触头动作。

所述壳体由上盖、下盖和中框架组成，彼此间通过螺钉连接；

在上盖和中框架之间固定有所述控制电路板组件；

所述故障检测组件、脱扣组件和电源输入端、输出端及动触头、静触头被镶嵌安装在下盖内对应的槽孔内；

在所述壳体的侧面设有手动分合拨钮和试验检测按钮，在壳体的侧面还设有电源L相线输入端子、电源L相线输出端子、电源零线N输入引线、电源零线N输出端子。

所述故障检测组件包括电弧故障检测电阻、短路检测线圈和对地漏电检测线圈；

所述电弧故障检测电阻和短路检测线圈串联在开关电源输入、输出供电线路中；所述对地漏电检测线圈的磁环套在电源输入、输出双线上。

在所述短路检测线圈的旁边通过U型铁芯耦合一脱扣电磁线圈；该脱扣电磁线圈的两端与所述控制电路板的输出信号端相连。

所述电弧故障检测电阻为一用镍铬复合材料冲制成的扁平带状双金属电阻片，它直接串接在电源开关回路中，其一端通过多股软线与所述动触头上的焊盘相连，另一端与控制电路板的信号输入端相连。

所述静触头被铆嵌在下盖的L相线插入件；所述动触头上还设有一凸出的圆台，该圆台正好套装在所述壳体上的手动分合拨钮手柄上；所述动触头通过多股导线与电弧故障检测电阻片的一端相连，形成通路。

所述脱扣组件包括活动扣件、动触头拉簧、扣件和复位塔簧；所述活动扣件的一端卡固在扣件上，另一端通过动触头拉簧与动触头相连；扣件的上顶端通过复位塔簧与壳体上的手动拨钮。

所述扣件上端设有转动支点孔，所述下盖上的塑柱插入该支点孔内后，扣件可绕此塑柱转动；所述扣件下端为一矩形平面。

所述活动扣件的上端头为转动支点孔，该转动支点孔固定在下盖上的圆柱上；活动扣件的一端卡固在所述扣件的卡口处；活动扣件的中间设有一个用于钩挂动触头拉簧的缺口；动触头拉簧的另一端钩在动触头件的钩臂上，被拉长的拉簧使动触头紧紧地压住静触头，使之在接通时具有快速闭合和增加导电性能，在分断时具有加快脱离速度的特性。

所述的控制板组件是由印刷电路板、集成电路、晶体管、电阻、电容等元器件构成选频放大器、比较器、触发电路、限幅电路、微积分电路、稳压电路、门电路以及驱动电路和电磁铁拖动电路，漏电电流检测线圈与试验测试线圈、被测对地漏电流的L相线和N零线引极被直接焊接在电路板上、还有短路检测线圈和驱动脱扣机构的电磁线圈套在同只U型铁芯上，并安装在电路板上，它们的电气连接由控制电路板上的印刷电路来完成，构成电磁一体化的控制板组件，其主要特点是能适应高效率批量生产。

当供电线路中未发生故障时，开关内的所述动触头和静触头是闭合的，开关把电源的输入端和输出端相连，开关有电源输出。当线路中出现故障时，故障检测组件就将检测到的故障电信号通过连接导线传送到控制电路板的对应输入端，控制电路板将信号进行放大、检波、滤波限幅、处理后，通过输出驱动电路带动电磁铁线圈快速产生磁场，此磁场直接带动扣件迅速移动，活动扣件立即脱扣，动触头因此而跳离静触头，切断电源，开关停止对开关以后的负载供电。

由于本实用新型采用以上技术方案，所以它具有集电弧故障、对地漏电故障、短路故障和过流故障等多种故障检测功能于一身的特点，它能在正常供电时自动检测故障，并实现在极短时间内自动切断电源供给。本实用新型在供电系统正常供电时，不需要额外供电，以在线方式自动识别处理上述信息，并直接驱动电磁脱扣组件，使其动作，迅速将动静触头断开，切断电源；故障排除后，先按下手动拨钮使其复位后再启动手动拨钮使动静触头闭合，系统恢复供电。本实用新型是一机电一体化开关元件，在低压配电系统中安装本实用新型可以大大降低电弧故障的发生和减少生命财产的损失，避免由于电弧引发的燃烧扩大。另外，本实用新型结构紧凑、体积小巧、运行可靠、无需另加工作电源，安装方便，可对低压配电设备提供可靠的安全保护。

附图说明

图1为本实用新型分解结构示意图

图2为本实用新型组合后结构示意图

图3为本实用新型工作原理框图

图4为本实用新型控制电路板具体电路图

图5为本实用新型使用接线图

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型电弧故障自动断路开关主要由壳体1、故障检测组件2、脱扣组件3和控制电路板4构成。

所述壳体1由上盖11、下盖12和中框架13组成，彼此间通过螺钉连接。在上盖11的下面，中框架13内装配有控制电路板4；在中框架13和下盖12之间装配有故障检测组件2和脱扣组件3。在壳体1的侧面凸出部位设有手动分合拨钮14和试验检测按钮15；在壳体1的其它侧面设有电源相线L输入接线端子5、电源零线N输入接线端子6、电源相线L输出接线端子7和电源零线N输出接线端子8。

所述故障检测组件2装配在壳体1的中框架13和下盖12之间，它包括电弧故障检测电阻21、对地漏电流检测线圈22、短路检测线圈23和过流调节控制架24。

电弧故障检测电阻21为一用镍铬材料冲制成的扁平双金属电阻片，它串联在电源回路中，其一端通过多股软导线与动触头9相连，另一端通过过流调节控制架24上的L相线中间连接片241接到控制电路板4上，并与焊接在电路板4上的短路检测线圈23的一端相连，短路检测线圈23的另一端与焊接在电路板上的L相线引出金属极242相连，L相线引出金属极242又与安装在下盖12上的电源相线L输出接线端子7相连。

如图3所示，短路检测线圈23串联在电源L相线中，它用于检测线路中的短路电流。又如图1、图2所示，在短路检测线圈23的旁边通过U型铁芯26耦合一脱扣电磁线圈25。短路检测线圈23检测到的短路电流形成的磁场通过U型铁芯耦合到脱扣电磁线圈25中，脱扣电磁线圈25产生磁场吸引脱扣组件3中的扣件35动作，使与扣件35相连的动触头9动作，与静触头10立即脱扣，从而切断电源的供给。

对地漏电流检测线圈22固定在控制电路板4与下盖12之间。如图3所示，对地漏电流检测线圈22的磁环套在电源输入、输出双线(相线L和零线N)上，用以检测漏电流产生的磁场。本实用新型是将与电源相线L和零线N相连的L相线引出金属极242、N线引出金属极243穿过对地漏电流检测线圈22，实现对回路中的对地漏电流的检测。

本实用新型电弧故障检测电阻21的作用是：检测供电线路中的电弧故障信号，并将电弧故障的微弱电压信号传输到控制电路板上，由控制电路对电弧故障信号进行放大、滤波整形、积分比较、输出驱动信号，使脱扣电磁线圈25产生磁场，通过该磁场使脱扣组件3动作，从而使动触头与静触头分离。同时，本实用新型还利用该电弧故障检测电阻片21的双金属热变形的物理特性起到过载保护作用。当供电线路长时间过载时，电弧故障检测电阻片21弯曲起来正好顶到扣件35使其脱扣。

短路检测线圈23用于检测回路中的短路电流。当短路检测线圈23检测到短路电流后，使与短路检测线圈23耦合的脱扣电磁线圈25产生磁场，吸引脱扣组件3中的扣件35动作，使与扣件35相连的动触头9动作与静触头10脱扣，切断电源的供给。

所述脱扣组件3包括活动扣件33、动触头拉簧34、扣件35和复位塔簧36。如图2所示，正常开启时，活动扣件33的一端被扣件35的凸头卡搁在上面，扣件35的上顶端通过塔型弹簧36与手动拨钮14相连；活动扣件33的另一端通过动触头拉簧34与动触头9相连。

所述扣件35上端设有转动支点孔，让下盖上的塑柱插入后成为转轴，扣件下端设有一矩形平面，受脱扣电磁线圈25的磁力作用。扣件顶端装有一只塔型弹簧36，用以抵消扣件自重及活动扣件搁在扣中下端卡口处产生的反弹力，使活动扣件被锁定在动静触头闭合供电状态。

所述活动扣件33的上端头为转动支点孔，该转动支点孔固定在下盖上的圆柱上；活动扣件的一端卡固在所述扣件的卡口处；活动扣件的中间设有一个用于钩挂动触头拉簧的缺口；动触头拉簧的另一端钩在动触头件的钩臂上，被拉长的拉簧使动触头紧紧地压住静触头，使之在接通时具有快速闭合和增加导电性能，在分断时具有加快脱离速度的特性。

扣件35的脱扣动作完全依靠脱扣电磁线圈25产生的电磁力动作。在磁路闭合的瞬间，扣件35受电磁力的作用迅速靠向脱扣电磁铁线圈25，扣件35的动作连动活动扣件33、动触头拉簧34动作，使动触头9受动触头拉簧34的作用与静触头10分离，完成脱扣，切断电源，停止供电。

本实用新型在下盖12内设有一对动触头9和静触头10。如图3所示，该动、静触头9、10串接在开关电源相线中。静触头10被铆嵌在下盖12的L相线插入件51上，可直接与插入的电源L相线紧密接触。在L相线插入件51的外侧还可装有卡簧用以增强电源相线插入后接触的正压力，保证导电良好。动触头9上设有一凸出的圆台91，动触头9上的圆台9 1套装在手动拨钮14的转动孔中，以便实现手动拨钮对短路开关的状态进行随时控制。动触头9凸台旁边的焊盘处碰焊有多股导线，导线的另一端与双金属片21的一端相连，双金属片21通过电流脱扣架24、L相线中间连接片241焊接在控制电路板上，通过控制电路板上的印刷电路把相电源接入装在控制电路板上的短路检测线圈23的一端，短路检测线圈的另一端通过控制电路板上的印刷电路与L相引出金属极242、相线输出端子7相连，构成电源相电流的通路。正常状态，动触头9和静触头10是相连的。

本实用新型零线N输入接线端子6采用引线方式把电源零线N接入到控制电路板4上的印刷电路上，再通过控制电路板上的印刷电路连接到零线引出金属极242上，零线引出金属极243的另一端则直接把电源零线N连接到零线输出端子8上形成电源零线闭合通路。

图3为本实用新型工作原理框图。如图所示，上述的动触头9、静触头10、电弧故障检测电阻21和短路检测线圈23是串接在开关电源输入、输出供电线路中的，而对地漏电检测线圈21的磁环套在电源输入、输出双线回路上的。所述控制电路板4主要包括信号放大处理电路和驱动电路，它主要是将电弧故障检测电阻21和对地漏电检测线圈22检测到的故障信号进行放大处理后，通过驱动电路，使脱扣组件3动作，从而使开关内的动静触头9、10断开，切断开关的电源输出。电弧故障检测电阻21、对地漏电检测线圈22实时监测供电线路的工作状态，电弧故障检测电阻21的信号输出端直接与控制电路板4相连，对地漏电流检测线圈22被安装在控制电路板上，其信号输出端通过控制电路板上的印刷电路接到漏电流放大处理电路的输入端，通过放大处理后加到驱动电路上，使脱扣组件3动作，从而使开关的动静触头断开，切断开关的电源输出。

图4为本实用新型控制电路板4的具体电路图。它是一典型的信号放大(IC1、IC2)、滤波(C1-、C2、C9、C3等)、驱动(三极管Q4～Q5)电路，在此不在详述。

图5为本实用新型外形及使用连线图。

本实用新型的工作原理是：当供电线路中未发生故障时，开关内的动触头和静触头是闭合的，开关电源输入端和输出端相连，开关有电源输出。当线路中发生电弧故障、对地漏电故障和过载故障时，故障检测组件就将检测到的这些故障信号传输至控制电路板，控制电路板对故障信号进行放大、滤波处理后，驱动脱扣组件动作，将与电源输入端、输出端相连的动触头和静触头断开，切断电源输出，停止供电。故障排除后，拨动开关启动手动拨钮14重新使开关内的动触头和静触头闭合，继续供电。如果供电线路中的故障没有排除，即使手动将拨钮处于闭合开启状态，本实用新型电弧故障自动短路开关内的动静触头仍将处于脱扣断开状态，停止供电；只有将故障排除后，手动拨钮开关才能使开关内的动静触头闭合，开关才能继续供电。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型技术方案的等效变换均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种电弧故障自动断路开关，其特征在于：它主要由壳体、故障检测组件、脱扣组件和控制电路板构成；其中故障检测组件、脱扣组件和控制电路板位于所述壳体的内部；

2、根据权利要求1所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

在上盖和中框架之间固定有所述控制电路板组件；

3、根据权利要求2所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

4、根据权利要求3所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：在所述短路检测线圈的旁边通过U型铁芯耦合一脱扣电磁线圈；该脱扣电磁线圈的两端与所述控制电路板的输出信号端相连。

5、根据权利要求3所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

6、根据权利要求1所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

所述静触头被铆嵌在下盖的L相线插入件；

所述动触头上还设有一凸出的圆台，该圆台正好套装在所述壳体上的手动分合拨钮手柄上；所述动触头通过多股导线与电弧故障检测电阻片的一端相连，形成通路。

7、根据权利要求2所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

8、根据权利要求7所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

9、根据权利要求7所述的电弧故障自动断路开关，其特征在于：

所述活动扣件的上端头为转动支点孔，该转动支点孔固定在下盖上的圆柱上；活动扣件的一端卡固在所述扣件的卡口处；活动扣件的中间设有一个用于钩挂动触头拉簧的缺口；动触头拉簧的另一端钩在动触头件的钩臂上。