CN87104627A - 用于电子跳闸断路器的组合式跳闸装置和辅助组件 - Google Patents

Abstract

一种模压外壳断路器的组合式跳闸执行装置和辅助组件，它易应用于用户选择附加方案的现场。该跳闸执行装置包括一个在其一个支柱的端部装有一块永磁体的U型定子。一个装有弹簧的衔铁构件跨越两个支柱，以形成了一个闭环磁路。过电流跳闸线圈和并联跳闸线圈安装在一个支柱上；而低电压线圈安装在另一个支柱上。从断路器盖子的顶部表面容易达到该辅助组件，以适用于低电压跳闸线圈和并联跳闸线圈的现场装配，提供相应的低电压跳闸和并联跳闸功能。

Description

本发明涉及一种用于电子跳闸断路器的组合式跳闸装置和辅助组件。

用户所选择的方案，例如具有低电压释放、并联跳闸和显示报警信号等功能的工业上适用的模压外壳断路器，迄今为止都是在断路器制造过程中装配好的。用户在订购时就要确定其要求，具有所要求的辅助设备的定制断路器直接从制造商处获得。随着工业上适用的高速模压外壳断路器的出现，对用户来说在现场装配所选择的辅助设备具有经济上的优越性。所选择的辅助设备可以与断路器同时购买并在现场装配，这样在交货时间上可以得到很大的节约，费用也最少。

美国专利4，013，926号叙述了一种具有一个电子跳闸执行装置和一个低电压释放机构的断路器。美国专利申请序号759，979号（1985年7月29日申请）以亨利·威拉德（Henry    Willard）的名义披露了一种具有并联跳闸和低电压功能的共用跳闸执行装置。美国专利申请系列号862，929（1986年5月14日申请）以“适用于模压外壳断路器的跳闸执行装置”为标题，也叙述了一种具有低电压释放装置的多功能跳闸执行装置。在上述申请中所叙述的跳闸执行装置的装配通常在断路器制造时进行。

欧州专利申请公开号138，429以“电路中断器”为标题，披露了用于热磁式模压外壳断路器的一种辅助装置，这种装置可以认为是能现场安装的。

本发明的目的是提供一种组合式跳闸执行装置和辅助组件，它是为用户进行现场装配而特殊设计的，不需要任何专门技术或专用工具即可完成装配。

本发明包括一个电子断路器跳闸执行装置和辅助组件，结构上是U形的磁性定子，其上以枢轴方式装有一个条形衔铁，形成一个闭合的磁回路。移去该条形衔铁便提供了直接进入定子磁铁的入口，可将一个并联跳闸线圈和一个低电压释放线圈嵌入定子，以使断路器具备并联跳闸和低电压释放的辅助功能。

图1是一个模压外壳断路器以等角投影方式绘制的顶部透视图，包括根据本发明设计的组合式跳闸执行装置和辅助组件。

图2是图1中的断路器在移去盖子后的顶部平面视图。

图3是本发明的组合式跳闸执行装置和辅助组件箱体的顶部部件分解透视图，以等角投影方式表示出机械执行机构。

图4是本发明的组合式跳闸执行装置和辅助组件在闭锁状态下的侧面剖视图。

图5是图4中的组合式跳闸执行装置和辅助组件在释放状态下的局部侧面剖视图。

图6是本发明的组合式跳闸执行装置和辅助组件的部件在装配之前以等角投影方式绘出的顶部透视图。

图7是组合式执行装置和辅助组件盖子的底部平面视图。

图8是图7绘出的组合式执行装置和辅助组件盖子的侧视图。

一种工业上适用的具有15安培至1200安培额定电流的模压外壳断路器如图1中标号10所示;其中一个模压塑料外壳11在结构上为双断口形状，第一间隔12和第二间隔13与外壳形成一个整体，借助于间隔壁14相互隔开。一个操作机构15安装在第一间隔中的触头臂支座17的上方，支座17支持着一个可动的触头臂16;操作机构15为美国专利申请序号817，213（1986年1月8日申请）中以“适用于模压外壳断路器的可更换的机械装置”为标题所叙述的那种型式的机构。完全装配好了的断路器包括一个固定触头臂以及与外部电路进行电气连接的设备;尽管此处未示出，但在所提及的美国专利申请中对这种断路器作了详尽的描述，应当对该专利申请再回顾一下以便更好地理解它。可动接头臂16在一个灭弧室18中伸延，灭弧室18包括有熄弧设备，可使在断路器触头分离以切断被保护线路中通过的电流时所产生的电弧熄灭。关于消弧栅的结构也可在上述的美国专利申请中找到。一个类似的触头臂和触头臂支座装设在第二间隔13中，借助于一个横杆86与第一个可动触头臂16和触头臂支座17相连接;横杆86通过一个横杆槽41伸展于间隔12与13之间。当完全装配好以后，两个触头臂在断路器把手39的控制下一致动作;把手39通过一个把手架部件3

安装在操作机构15上。操作机构的装配在一对边框架19A、19B之间进行，19A和19B带有一个操作支架20，借助于支架钩25与基本锁闩24的衔接，也借辅于通过辅助的锁闩枢轴69，安装在操作机构上的辅助锁闩23，将断路器的触头闭锁在闭合状态。整个闭锁部件22，除了如同在所提及的美国专利申请中所叙述的那样，由基本锁闩和辅助锁闩组成以外，还包括一个枢轴安装的跳闸杆26，用来移动辅助锁闩23，使其远离基本锁闩24，因而使支架被基本锁闩释放，并使动触头运动到断开位置。把手39通过一个开在模压盖子36上的长方形孔37向外伸出，盖子36用螺钉或铆钉（未示出）与模压外壳11牢固地连接在一起。为了直接控制辅助锁闩23，组合式跳闸执行装置和辅助组件（以下简称为“组件”）装设在第二间隔13中，总体以27表示，这样就使机械执行装置29（包括一个枢轴安装的第一传动杆30和一个第二传动杆31）与第一传动杆30一起装设在第一间隔12中;而组件的磁性元件装在一个模压塑料外壳28中。一个转矩弹簧33安装在组件外壳28的侧面;一个衔铁锁闩支架32安装在穿过组件外壳侧面的一个开口43中。第一传动杆30的一端可以和辅助锁闩23上面的一个接头71相互配合;而第二传动杆31通过一个在第二传动杆31上整体形成的突出部35与转矩弹簧33相衔接，用来把弹簧33压靠在模压塑料外壳外表面上整体形成的一个突出部34上。在两级之间电气上的完善化是由槽41与在盖子36中形成的槽40、42的相互配合来保证的，这就使槽杆86和第一操纵杆30能伸展在第一间隔12中而不允许在两极的电气元件之间存在任何电气上的通道。

图2表示盖子已取下的双断口断路器10。适用于断路器负荷侧的电流通过搭接板56、57，经由电流互感器54和55流过两个极，并被检测出来。来自电流互感器二次绕组的被检测出的电流从端子接头87和导线88引至端子45，连接到组件下部的一个集成电路跳闸单元去进行处理。该跳闸单元类似于美国专利4，589，052中以“数字式I²T传感器，时间范围及定时控制的静态跳闸断路器”为标题所叙述的那种单元，在此将该项专利引入以供参考。由于过负荷状态的确定，来自跳闸单元的一个输出信号被送到组件27，组件与跳闸单元在内部互相连接。机械传动装置29安装在断路器外壳11中，以使得整体形成的杆89可转动地支撑在开口槽43中，开口43是在组件外壳28上形成的。

图3示出了在放入磁性元件之前的组件外壳28;这些磁性元件在图6中单独表示出来。外壳的底部96包含有一个凹槽101，用以使整体成形的杆89转动，杆89在端部100支撑在一个开口103中，开口103是在外壳的后壁104上形成的。杆89的另一端支撑在底部形成的一个凹座43A中;当前壁102与外壳装在一起时，凹座43A与一个类似的凹座43B相配合，为杆的突起直径（如图89A所示）形成了一个轴承表面。固定到衔铁锁闩支架32上的衔铁锁闩91装在外壳中;当位于外壳外部的第一传动杆30和第二传动杆31转动时，锁闩91与磁性元件协同动作。转矩弹簧33的末端33A固定在外壳外部的突出部34中，突出部34整体成形于外壳前壁102上。

衔铁锁闩片91固定安装在与杆89一起成形的支架32上，用以释放在衔铁67的一端形成的衔铁钩81，现在最好参照图4和图5。衔铁67借助于在组件盖子44内形成的突起部73、74和开口75、76安装在组件外壳28内。一个跳闸弹簧77被夹在衔铁和盖子的内壁之间。当盖子被移开时，衔铁和跳闸弹簧都从组件移开了，如同在下面将要讨论的那样。衔铁包含一个直线形的条状元件70，它又包含一个突出部69，用于把一个磁分路片72嵌套靠压在永久磁体68之上。一个位置补偿端93在衔铁的前部形成;另一个位置补偿端98在衔铁的后部形成，如同在图7和图8中最佳表示的那样。再回来参照图4，在直线型的条状元件70中形成了一对横档82、83，并且被保持在盖子内形成的开口75中。衔铁67带有一个衔铁顶部臂92，借助于铆钉85有弹性地安装在直线型条状元件70上;衔铁67位于在突起部73中所形成的开口75内。在图4所表示的闭锁状态下，借助于在衔铁和U形定子61的支柱49之间产生的磁吸引力来克服跳闸弹簧77的偏移弹力，将衔铁锁闩片91保持在衔铁钩81之下。永久磁体68固定在定子支柱50的顶部表面所形成的凹座62内。磁通主要由低电压线圈供给，该线圈将磁通沿着弯曲部63传输到定子支柱49的弧形端99。在没有磁分路72和低电压线圈47的情况下，磁通由永久磁体供给，这种方式在上述的美国专利申请中已有叙述，应当参照有关专利申请以便更好地了解装置在没有低电压线圈时的运行情况。若对跳闸线圈60加以一个跳闸信号来对抗原来的磁通（跳闸线圈60绕在定子支柱49上的一个线圈骨架95上），就会使跳闸弹簧迫使衔铁运动到图5所表示的跳闸状态，并使衔铁锁闩片91从衔铁钩81中脱出。这就使在图1、2和3中所表示的整体成形的杆89以及传动杆30、31在扭矩弹簧33的推动下转动到与辅助锁闩58上的接头71相接触，从而支架钩25从基本锁闩24下脱出使断路器跳闸。如图4所示，组件27除了具备基本的过电流保护功能之外，还含有并联跳闸功能和低电压释放功能。这是通过把一个并联跳闸线圈48安置在环绕定子支柱49的线圈骨架65上来实现的。该线圈连接到远离断路器的一个手动操作开关上;当施加一个信号时，其作用方式与跳闸线圈60相似，对抗由永久磁体在定子中所产生的磁通。低电压释放功能是通过把一个低电压线圈绕在一个线圈骨架66上来提供的;线圈架66又环绕在定子支柱50外面。线圈骨架中包含有磁分路72，以便将永久磁体产生的一部分磁通从定子中旁路或分流出去。有了低电压线圈架和磁分路环绕在定子支柱50外面，永久磁体就不能阻止衔铁67的位置补偿端93在跳闸弹簧77的推动下以顺时针方向转动。将一个预定的信号作用于低电压线圈就对定子和衔铁增加了足够的磁通以克服跳闸弹簧的偏移力。实现这一点是通过在机械上将衔铁67置于适当位置，靠压着跳闸弹簧77，如图4所示;并连续地对低电压线圈施加信号。对于突出部69增大了的反时针转矩作用于衔铁补偿端93上，维持补偿端93顶靠在定子支柱49的弧形端99上。当所施加的信号减小到预定值以下时，由低电压线圈产生的磁通所引起的转矩不足以克服跳闸弹簧的偏移力，使衔铁以顺时针方向转动，从而释放锁闩片91并使断路器跳闸。

在跳闸操作出现以后，衔铁达到了图5所表示的位置。为了使组件返回到图4所示的闭锁位置，从图1的角度来看，首先将断路器的把手沿反时针方向转动，使操作机构15复归;然后再沿顺时针方向转动，闭合断路器的触头。这就使辅助锁闩现头71与第一传动杆30的端部相接触，传动杆30又转动衔铁锁闩支架32，使衔铁锁闩片91沿着衔铁前部补偿端93的上平面93A运动，如图5中的剖视图所示。当断路器把手转动到完全闭合的位置时，衔铁锁闩片已沿着上部的倾斜表面93B运动，迫使衔铁回到图4所示的闭锁位置。

现在参照图2和图6，可以看到并联跳闸和具有低电压释放功能的部件是如何进行现场装配的。在图6的剖视图中表示出，盖子44从组件外壳28上移开，露出了其中的元件，如图2所示。移去盖子的同时也就移去了衔铁和跳闸弹簧，这样衔铁锁闩片91和衔铁锁闩片支架32就呈现为不闭锁状态。现在很容易接近定子支柱49，50，以便嵌入或移去低电压线圈和并联跳闸线圈47、48。这些线圈与外部电路的连接是通过将线圈配属的印刷线路板51、52与沿组件侧面布置的导线64连接起来而实现的。一旦所选择的低电压和并联跳闸线圈被嵌入到组件内，就装上组件的盖子，将衔铁和跳闸弹簧定位于线圈上方，如同在图5中所表示的，处于不闭锁状态。然后就可以按前面叙述的那样，将断路器把手转动到闭锁位置，再转动到闭合位置，使衔铁恢复到图4所示的闭锁状态。

图6绘出了在组件外壳28内嵌放之前的U形定子61，弯曲部63与外壳底部96在空间上一起延伸;定子支柱49、50与相对的侧面78、79在空间上一起延伸。在没有低电压线圈47、线圈66和磁分路72的情况下，由在凹座62内的永久磁体68提供的磁通足以吸住衔铁67，对抗跳闸弹簧77的偏移力。一旦出现过电流状态，跳闸线圈60带电，就会产生一个磁通来对抗永久磁体的磁通并使衔铁转动到跳闸位置。当然，在定子支柱49上装设并联跳闸线圈48和线圈架65不会影响定子中的永久磁通。图中表明，低电压线圈和并联跳闸线圈47、48实际上连接到各自的印刷线路板51、52，以便于从组件外壳28的上部进行装配;从印刷线路板背后伸出的连接导线64便利于外部接线。在线路板上装有所需的电路元件，用于对低电压和并联跳闸线圈提供上述的预定信号。一旦定子和线圈部件放入外壳内，盖子44就以铰接方式固定在外壳上，使得衔铁与定子支柱49、50以及外侧的衔铁横档82、83精确定位。

衔铁67在盖子44上的安装最好参照图7和图8。跳闸弹簧77首先装定在盖子上;补偿端93安装在带开口的突起部73的下面。然后将衔铁横档82、83装设在带开口的突起部74的下面;衔铁的安装应使得在直线型条状元件70上的突出部69面向外壳的内部。包括衔铁钩81的顶部臂92装设于补偿端93和盖子44之间，如图8所示。

现在回过来参照图1，注意到当断路器盖子36上的检修门46以图示方向移动后，从断路器外壳11的顶部可以很容易地接近组件盖子44，而不必移开断路器盖子;组件盖子44通过铰链80连接在组件外壳28上。当组件盖子44打开时，固定到盖子上的衔铁67与盖子一起移动，因而立即解除了衔铁钩对衔铁锁闩片的闩锁，使得断路器操作机构成为活节连接，这样就以前面所述的方式使断路器跳闸。

这样就表明，一个工厂装配的组合式跳闸和辅助组件装在一个密封的断路器部件中，断路器盖子和外壳是紧固在一起的;对这样的组件可以很容易地嵌入低电压和并联跳闸线圈以提供相应的并联跳闸和低电压释放的使利条件。

在叙述了我们的发明之后，作为一项新发明，我们所申请的专利范围以及希望通过专利证书得到保护的项目如权利要求书所述。

Claims (20)

1、用于线路遮断设备的一种组合式跳闸执行装置和辅助组件包括：

一个外壳；

一个装在该外壳内的磁性定子，具有一个第一支柱和一个第二支柱，通过弯曲部连接起来；

一个枢轴安装在上述第一支柱上的可移去的衔铁，该衔铁跨越上述第一和第二支柱；

一个安装在上述第一支柱上的永久磁铁，通过上述磁性定子和上述可移动衔铁提供了一条闭合的磁通路径，以便将上述衔铁保持在一个闭锁位置；

一个装在上述外壳内的跳闸弹簧，用于使上述衔铁偏向于跳闸位置；以及

一个安装在上述第二支柱上的跳闸线圈，用来对抗上述磁通并且使上述跳闸弹簧去移动上述衔铁到上述跳闸位置。

2、如权利要求1的组合式跳闸执行装置和辅助组件进一步包括一个可拆卸地安装在上述第一支柱上的保持线圈，以对上述定子和衔铁提供一个保持磁通，将上述衔铁保持在上述的闭锁位置。

3、如权利要求1的组合式跳闸执行装置和辅助组件，其中上述衔铁包括一个直线型条状元件，其终端为相对的第一和第二位置补偿端。

4、如权利要求3的组合式跳闸执行装置和辅助组件进一步包括一个弹性安装在上述衔铁上的臂，该臂伸展于上述第二补偿端的上方。

5、如权利要求4的组合式跳闸执行装置和辅助组件包括位于上述衔铁第二补偿端上的机构，用于衔接一个安装在模压外壳断路器部件内的衔铁锁闩。

6、如权利要求1的组合式跳闸执行装置和辅助组件包括一个铰接安装在上述外壳上的盖子。

7、如权利要求6的组合式跳闸执行装置和辅助组件，其中上述衔铁安装在上述盖子上。

8、如权利要求7的组合式跳闸执行装置和辅助组件，其中上述跳闸弹簧被夹在上述盖子和上述衔铁之间。

9、如权利要求7的组合式跳闸执行装置和辅助组件，其中上述盖子包括一个带有开口的突起部;上述衔铁安装在上述突起部中所形成的开口内。

10、如权利要求1的组合式跳闸执行装置和辅助组件包括一个装设在上述永久磁铁上的磁分路，用来把上述永久磁通从上述第二支柱上分流。

11、如权利要求10的组合式跳闸执行装置和辅助组件包括一个可拆卸地安装在上述第一支柱上的保持线圈，以对上述定子和衔铁提供一个保持磁通，将上述衔铁保持在上述的闭锁位置。

12、具有任选辅助功能的一种模压外壳断路器包括：

一个模压塑料断路器外壳，由牢固地连在一起的一个壳体和一个盖子组成;上述盖子包括这样的构件，不必移开盖子就可进入上述外壳的内部;

一对在一个操作机构控制下的可分离的触头;当出现过负荷电流通过上述触头时，触头就成为分离的状态;以及

一个安装在上述壳体内、直接在上述入口下面的辅助组件外壳，上述辅助组件外壳包括一个盖子;当上述断路器附属构件和上述辅助组件外壳的盖子都打开时，通过上述断路器附属构件可以进入上述辅助组件外壳的内部。

13、如权利要求12的模压外壳断路器，其中上述辅助组件外壳中包含一个磁性定子元件，该元件具有第一和第二支柱，通过一个弯曲部连接起来;还有一个枢轴安装在上述第一支柱上的衔铁，该衔铁跨越上述第一和第二支柱。

14、如权利要求13的模压外壳断路还包括一个跳闸弹簧，使上述衔铁倾向于跳闸位置。

15、如权利要求14的模压外壳断路器包括一个装在上述第一支柱上的永久磁铁，在上述定子和上述衔铁之间提供了一个闭合的磁通路径。

16、如权利要求15中的模压外壳断路器，其中上述衔铁固定在上述辅助组件外壳的盖子上;由此，打开上述辅助组件外壳的盖子就移动了上述衔铁，从而切断了上述定子和衔铁之间的上述闭合的磁通路径。

17、如权利要求16的模压外壳断路器，其中上述跳闸弹簧被夹在上述衔铁第二端和上述辅助组件外壳的盖子之间。

18、如权利要求12的模压外壳断路器进一步包括一个机械执行装置，使上述断路器操作机构和上述衔铁相接合;上述机械执行装置包括一个枢轴安装在一个转动轴上的传动杆，并能使上述操作机构成为活节连接，用来分离上述可分开的触头。

19、如权利要求18的模压外壳断路器，其中上述机械执行装置进一步包括一个安装在上述转动轴上的衔铁锁闭，并使上述执行装置不能用活节接合上述操作机构。

20、如权利要求19的模压外壳断路器，其中上述衔铁包括一个用来和上述衔铁锁闭相衔接的机构。

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