專利名稱：一只按鈕控制的高性能塑殼式斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是低壓電器——空氣斷路器領(lǐng)域中一個(gè)高分?jǐn)嗄芰Φ乃芰贤鈿な綌嗦菲?，可作為額定電壓660V及以下額定電流200A及以下極限分?jǐn)嗄芰σ?00KA(380V)的電路中作不頻繁接通與分?jǐn)嘀谩?br> 目前，現(xiàn)有技術(shù)是一中等分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲?，加上分?jǐn)嘟M件，如果要是電操作還必須再加上一個(gè)電操作機(jī)構(gòu)，體積有本發(fā)明的三倍大，且殼架等級(jí)為100A根本就沒有與之配套的電操機(jī)構(gòu)。
國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品據(jù)我所知具備本實(shí)用新型性能的塑料外殼式斷路器本身是沒有電操作的，也少有雙動(dòng)觸頭型——觸頭(7)，(10)都可活動(dòng)(見

圖1)，除分?jǐn)嘟M件與本發(fā)明雙動(dòng)觸頭相類似，因其不能分?jǐn)嘀荒芨鷶嗦菲髀?lián)用。
見文獻(xiàn)(注1)、(注2)、(注3)本實(shí)用新型的目的在于解決目前塑殼式斷路器體積大、本身無(wú)電操、極限分?jǐn)嗄芰Φ偷热毕荨?br> 其工作原理如下由具有延時(shí)功能的按鈕開關(guān)(1)給電磁鐵(19)線圈接通電源，電磁鐵(19)吸合，帶動(dòng)桿(18)拉動(dòng)擺輪(6)繞軸(15)旋轉(zhuǎn)，擺輪(6)上滾子(16)迅速脫離鎖緊位置，跳扣(14)在主彈簧(21)力作用下繞固定軸(13)旋轉(zhuǎn)，通過活動(dòng)軸(12)，連桿(11)，軸(8)，帶動(dòng)觸頭組(10)，繞固定方軸軸心(9)旋轉(zhuǎn)，使觸頭組(10)與觸頭組(7)分離，同時(shí)擺輪(6)與扭簧(5)壓緊桿(18)使其向下方偏轉(zhuǎn)簧片(2)按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)(3)作分?jǐn)囡@示，完成斷開動(dòng)作(見圖2)。合閘動(dòng)作也通過按鈕開關(guān)(1)給電磁鐵(19)線圈通電，電磁鐵(19)吸合，帶動(dòng)桿(18)拉動(dòng)擺輪(6)旋轉(zhuǎn)，擺輪(6)與滾子(16)帶動(dòng)跳扣(14)旋轉(zhuǎn)，通過桿(11)推動(dòng)觸頭組(10)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到合閘之目的。同時(shí)扭簧(17)推動(dòng)桿(18)向上方擺動(dòng)，簧片(2)復(fù)位，微動(dòng)開關(guān)(3)作合閘顯示(見圖1)，從而完成合、分一循環(huán)。
當(dāng)有較小過載電流產(chǎn)生時(shí)，電流互感器(20)拾取電流信號(hào)，通過半導(dǎo)體脫扣器(在電磁鐵側(cè)面，圖上看不見，方框圖見圖六)的電壓比較器輸出推動(dòng)晶閘管給電磁鐵線圈通電，完成分閘動(dòng)作，同時(shí)給予過載指示(此環(huán)節(jié)有5～10分鐘延時(shí))。
當(dāng)有較大過載電流(5～12倍)產(chǎn)生時(shí)，電流互感器(20)拾取電流信號(hào)給另一電壓比較器，比較器翻轉(zhuǎn)，推動(dòng)晶閘管給電磁鐵(19)線圈通電，完成分閘動(dòng)作，同時(shí)給予重過載指示。
當(dāng)有特大短路電流(200千安～10千安)發(fā)生時(shí)，觸頭組(7)與觸頭組(10)在強(qiáng)大電磁斥力作用下，迅速反向旋轉(zhuǎn)分開(見圖3)，完成切斷電源的任務(wù)，觸頭組(10)不復(fù)位，只有電流互感器(20)給半導(dǎo)體脫扣器過載信號(hào)，電磁鐵(19)完成分閘動(dòng)作，觸頭組(10)才復(fù)位成圖二所示形狀。
兩觸頭的擺放通電時(shí)是相斥的一種力是觸頭臂中電流所產(chǎn)生的磁通互相作用而產(chǎn)生的，另一種是觸頭中電流所產(chǎn)生的磁通互相作用而產(chǎn)生的。上述兩種情況中，力和電流的關(guān)系是很復(fù)雜的，與零件的幾何形狀有關(guān)。但其關(guān)系可用簡(jiǎn)單的方程式來(lái)近似表達(dá)觸頭臂的斥力可用平行載流園導(dǎo)體間的力來(lái)表示F=μ2π×I2Ld=2I2Ld×10-7]]>式中F--力(N)I--電流(A)L--導(dǎo)線長(zhǎng)度(mm)d--導(dǎo)線間的距離(mm)一對(duì)觸頭間的斥力可用下式近似表示F=2.25I2LnRr×10-7]]>式中R--觸頭的半徑mm(或等效面積換算)r--實(shí)際接觸半徑mm(或等效面積換算)本實(shí)用新型200A塑殼式斷路器中觸頭臂長(zhǎng)52MM，相距8MM，因?yàn)槭褂没∮|頭，R(等效半徑)8MM，r估計(jì)為0.02MM。觸頭壓力為20N。線路通200A電流時(shí)，每一臂受到斥力為0.052N，觸頭產(chǎn)生斥力0.0054N，兩力合起來(lái)相比20N而言可忽略不計(jì)。當(dāng)電流為2000A時(shí)分別為5.2N和0.52N，還是不足以斥開觸頭，當(dāng)電流達(dá)10000A時(shí)，兩力分為120N與13.5N，這么大的力足以使觸頭迅速打開。因?yàn)橐粚?duì)觸頭受力一樣(方向相反，大小相等)，兩觸頭以同樣速度打開，比傳統(tǒng)的斷路器的一個(gè)動(dòng)觸頭打開速度快一倍多，因而極大的提高了極限分?jǐn)嗄芰Α?br> 觸頭(10)在正常分?jǐn)鄷r(shí)除電斥力，觸頭壓力所產(chǎn)生的推力，還有主彈簧(21)的拉力，所以分?jǐn)嗨俣纫埠芸臁?br> 主彈簧設(shè)計(jì)為兩根，每根30N用體積相當(dāng)于普通70N的電磁鐵，線圈比原來(lái)匝數(shù)少點(diǎn)，電流大些，是完全能勝任的。電磁鐵設(shè)計(jì)介紹資料很多，設(shè)計(jì)起來(lái)不困難，無(wú)非先給定電磁力，算出磁通，由磁通算出安匝數(shù)，再稍作處理就行了，這里就不作介紹了。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)之一是靠擺輪(6)上的兩根扭簧(5)，(17)與桿(18)絕妙配合，解決了一只電磁鐵既可合、又可分?jǐn)嘤|頭，通常這類開關(guān)(例如交流接觸器或60A以下交流接觸器式斷路器)工作期間，電磁鐵一直有電，或靠永磁力來(lái)保持。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)之二一個(gè)開關(guān)既具備一般斷路器作為分、合電路用，又具備分?jǐn)嘟M件的高分?jǐn)嗄芰?200千安/380伏及以下)。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)之三具備電操作機(jī)構(gòu)，并只用一只開關(guān)控制，能遠(yuǎn)距離操作，便于同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)之四是使用了本設(shè)計(jì)的有延時(shí)功能的按鈕(見圖5)，解決了電磁鐵可能長(zhǎng)期大電流通電燒毀問題(因?yàn)椴僮髁^大，電磁鐵體積有限，只有用通斷持續(xù)率10％增大勵(lì)磁電流，達(dá)到較大操作力之目的)。
塑料外殼式斷路器是一個(gè)量大面廣的產(chǎn)品。此斷路器成本只有帶電操高分?jǐn)嘈偷娜种?，且解決了100A以下沒有電操的難題；還可用于660V的電網(wǎng)中，補(bǔ)充了國(guó)產(chǎn)DZ20系列之不足；分?jǐn)嗵匦砸脖菵Z20系列高的多。同時(shí)由于該產(chǎn)品性能價(jià)格比特高，在國(guó)際上很有競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)有生產(chǎn)低壓電器中的接觸器、斷路器的廠家在不增加設(shè)備的情況下均可生產(chǎn)。附圖1圖面說明此圖的外接線布置可作板前用。觸頭為閉合狀態(tài)1.按鈕開關(guān) 2.簧片 3.微動(dòng)開關(guān) 4.滅弧柵5.扭簧6.擺輪 7.觸頭組8.軸 9.方軸心10.觸頭組11.桿 12.活動(dòng)軸 13.固定軸14.跳扣 15.軸16.滾子 17.扭簧 18.桿19.電磁鐵 20.電流互感器21.主彈簧@32，32&20＝1附圖2圖面說明此圖的內(nèi)接線布置可作板后接線用，亦可作插接用。觸頭為打開狀態(tài)附圖3圖面說明觸頭所示為短路電流(10000A以上)發(fā)生瞬間狀態(tài)附圖4圖面說明觸頭所示為短路電流(10000A以上)發(fā)生后狀態(tài)附圖5延時(shí)按鈕圖面說明1.壓蓋 2.推桿 3.彈簧 4.觸頭 5.外殼 6.壓圈 7.彈片 8.膜片9.孔 10.引出線工作原理按動(dòng)壓蓋(1)推桿(2)壓下膜片(8)，彈片(7)向上彈起接通觸頭(4)，此時(shí)手松開，壓蓋(1)在彈簧(3)的推動(dòng)下復(fù)位。膜片(8)由于小孔(9)的慢慢進(jìn)氣向上鼓起，推動(dòng)推桿(2)使彈片(7)復(fù)位，從而延時(shí)一段后觸頭(4)斷開，延時(shí)時(shí)間由孔(9)的大小決定。附圖6圖面說明 半導(dǎo)體脫扣器方框圖注1萬(wàn)邵尤著《低壓空氣斷路器》注2《低壓電器》雜志87，4，P56《不用熔斷器限制故障電流》注3《低壓電器》雜志91，5，P37、6，P47《國(guó)外低壓斷路器技術(shù)發(fā)展動(dòng)向(I、II)》
權(quán)利要求1.一只按鈕控制的高性能塑殼式斷路器，在絕緣外殼中，主要由觸頭組、滅弧機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)、脫扣機(jī)構(gòu)組成，其特征是觸頭組由二動(dòng)觸頭組組成、且一動(dòng)觸頭組有不回位裝置；操作機(jī)構(gòu)由動(dòng)作機(jī)構(gòu)和電磁鐵、按鈕組成；加上脫扣器滅弧機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)項(xiàng)1要求的斷路器，其特征是不回位裝置的動(dòng)觸頭組包括二個(gè)布置在二連桿形式觸頭兩邊的拉簧，使二連桿的一桿在死點(diǎn)兩邊有兩個(gè)固定位。
3.如權(quán)項(xiàng)1要求的斷路器，其特征是動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)對(duì)襯布置在半扇形輪兩邊軸上的扭簧和一個(gè)電磁鐵拉桿。
4.如權(quán)項(xiàng)1要求的斷路器，其特征是按鈕包括彈簧、觸頭組、橡皮膜、壓圈、推桿，放置合中組成具有延時(shí)特性的按鈕。
專利摘要一只按鈕控制的高性能塑殼式斷路器為低壓電器—空氣斷路器領(lǐng)域中一種用一只延時(shí)按鈕控制電磁鐵吸合帶動(dòng)擺輪達(dá)到觸頭組合、分的殼架等級(jí)200A及以下的塑料外殼式斷路器,當(dāng)有短路電流發(fā)生時(shí),觸頭組可自行打開切斷電源。解決了目前斷路器與電操作機(jī)構(gòu)分體、100A殼架等級(jí)無(wú)電操機(jī)構(gòu)且極限分?jǐn)嗄芰Φ偷碾y題?？勺鳛轭~定工作電壓660V電流200A及以下極限分?jǐn)嗄芰σ?00KA的三相電路中不頻繁接通與分?jǐn)嘀谩?br> 文檔編號(hào)H01H71/68GK2286347SQ9522113
公開日1998年7月15日 申請(qǐng)日期1995年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月30日
發(fā)明者錢洪 申請(qǐng)人:錢洪