专利名称：一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气开关，特别是一种与防雷保护器串联使用的，在雷电流通过 时具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关。
背景技术：
现有应用在电源系统的防雷保护器，内部的核心器件主要是氧化锌压敏电阻。防 雷保护器在电源线上泻放雷电流的同时，也承受着电网暂态过电压的威胁。电源系统发生 暂态过电压是随机的，暂态过电压时间长，流入电阻体的电流在薄弱点处产生极高的温升 而熔化形成短路点，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点。熔穿的短路点向外喷出高 温的火焰，此时的气体由于瞬间尚存在于有限的空间内形成极大的压强而燃爆，导致火灾 事故发生，对配电系统造成严重影响。为了安全，相关标准(GB50057-1994 2000版)规定，防雷器必须串联安装熔断器 或微型断路器(俗称空气开关)，用于当电源发生暂态过电压导致的防雷器发生燃烧时起 到断开电源作用。而防雷器发生熔穿短路故障时，短路点离变压器距离远、接地电阻大短路 电流就小，反之则大。在实际应用中，多数防雷器的安装地点不在变压器的就近，加之防雷 器短路时存在电阻，短路电流不足以推动普通空气开关瞬间脱扣，造成防雷器起火燃烧。另 外当雷电流通过防雷器时，普通空气开关的电流通路不是直线形，产生的电动力使空气开 关误脱扣，造成电源系统失去防雷保护，这种特性不符合防雷器在小的短路电流(通常小 于150A)迅速脱扣、冲击电流(通常大于40kA)不脱扣的特点。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，它具有 直线型的电流通道，在短路电流达到100A时能够迅速脱扣；而当雷电流超过40kA时具有延 时脱扣及自动重合功能，即在脱扣时能够自动检测防雷器恢复状态并能自动重合的空气开关。本发明是这样实现的，所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，它包 括空气开关壳体、开关扳手、进线端、出线端、齿轮箱、开关皮带轮、齿轮箱主皮带轮、电流传 感器、电子控制机构、灭弧机构，其特征是在进线端设有一静触头；有一可与静触头分合 的动触头，动触头的一端与脱扣机构相连接，动触头的另一端与电磁铁的线圈相连接，电磁 铁与出线端相连接；电磁铁的顶杆的正前方设有一 “L”形缓冲位移弹片，缓冲位移弹片的 另一端与缓冲装置相连接，缓冲装置与脱扣机构相连接。本发明所述缓冲装置为惯性轮或重锤或阻尼齿轮或空气阀或延时电路；所述齿轮 箱上的传动带为钢带或尼龙带；电流检测回路与静触头及动触头并联连接；所有装置集成 在一个标准18mm宽度的空气开关内。当防雷器发生短路故障电流时，本发明内置的一个电磁铁迅速动作，氧化锌压敏 电阻短路故障电流时间常数在毫秒级，雷电冲击电流在微秒级。通过这两种电流的时间差异，根据电磁铁顶杆运动机构发生位移的时间长短，达到短路电流迅速脱扣、雷电冲击电流 不脱扣的目的。本发明的有益效果是，当短路电流发生时，电磁铁顶杆迅速弹出，推动缓冲机构弹 片，由于短路电流的持续，弹片位移带动缓冲装置经过一个时间t后传递到脱扣机构，触头 断开电源。当雷电冲击电流发生时，电磁铁顶杆弹出后又迅速恢复到原位，缓冲机构弹片 被推动后，立刻又失去了位移推动力，缓冲装置还没有发生位移，缓冲机构弹片又恢复了原 位，脱扣机构保持原状态，达到了短路电流迅速脱扣、雷电冲击电流不脱扣的目地；当脱扣 发生时，本发明的电子电路自动检测防雷器恢复状态，当流过的电流小到微安级别时，自动 重新合上，保持防雷器处于连接在电源电路的状态。
图1为本发明外观示意图。图2-1为本发明的主视图。图2-2为本发明的左视图。图2-3为本发明的右视图。图2-4为本发明的俯视图。图3-1、图3-2为本发明所述断开(脱扣)状态示意图。图4-1、图4-2为本发明所述合闸(扣上)状态示意图。图5-1、图5-2为本发明所述电流通路状态示意图。图6-1、图6-2为本发明所述雷电冲击电流引起电磁铁顶杆弹出状态示意图。图7为本发明电原理图。图中1.壳体，2.出线端，3.缓冲位移弹片，4.开关扳手，5.开关皮带轮，6.脱 扣机构，7.齿轮箱主皮带轮，8.静触头，9.进线端，10.电流传感器，11.电源，12.动触头， 13.灭弧机构，14.齿轮箱，15.缓冲装置(惯性轮)，16.电子控制机构，17.卡轨，18.电磁铁。
具体实施例方式本发明所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，如图1、图2-1、图 2-2、图 2-3、图 2-4、图 3-1、图 3-2、图 4-1、图 4-2、图 5-1、图 5-2、图 6-1、图 6-2、图 7 所示， 它包括空气开关壳体1、开关扳手4、进线端9、出线端2、齿轮箱14、开关皮带轮5、齿轮箱主 皮带轮7、电流传感器10、电子控制机构16、灭弧机构13，在进线端9设有一静触头8 ；有一 可与静触头8分合的动触头12，动触头12的一端与脱扣机构6相连接，动触头12的另一端 与电磁铁18的线圈相连接，电磁铁18与出线端2相连接；电磁铁18的顶杆的正前方设有 一 “L”形缓冲位移弹片3，缓冲位移弹片3的另一端与缓冲装置(惯性轮)15相连接，缓冲 装置(惯性轮)15与脱扣机构6相连接。图4-1、图4-2中还设有卡轨17。本发明所述缓冲装置为惯性轮或重锤或阻尼齿轮或空气阀或延时电路；所述齿轮 箱14上的传动带为钢带或尼龙带；电流检测回路与静触头及动触头并联连接。图5-1、图5-2中电源线接入进线端9中，电流经静触头8到达动触头12，经过电 磁铁18到达出线端2，保持了直线型电流通道。
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图6-1、图6-2中当防雷器发生短路故障时，短路电流促使电磁铁18顶杆迅速弹 出，压住缓冲位移弹片3，缓冲位移弹片3移动到图6-1、图6-2所示位置，缓冲装置(惯性 轮)15由于惯性作用不能同步跟随缓冲位移弹片3转动，此时短路电流未消失，电磁铁2顶 杆仍然压在缓冲位移弹片3上，等延时毫秒时间△ t后，缓冲装置(惯性轮)15迅速带动脱 扣机构5打开动触头12，分断短路电流产生的电弧在灭弧机构13中熄灭，电源被切断。而当雷电冲击电流发生时，电磁铁18顶杆弹出压住缓冲位移弹片3后，冲击电流 迅速结束，电磁铁18顶杆回位，缓冲装置(惯性轮)15由于惯性作用仍保持不动状态，达到 了雷电冲击电流不脱扣的目地。图7是本发明电原理图，SB是开关扳手4，DZ是电磁铁18，CT是电流传感器10， Sl是进线端9，S2是出线端2，AC/DC是电源11，CK是齿轮箱14，M是齿轮箱的驱动马达， MCU是电路控制系统。当开关扳手SB合上时，电源L被接通到达防雷保护器P1，当防雷器发生短路故障 使本发明脱扣时，CT开始检测防雷器通过漏电流状态，当漏电流恢复到合格的范围时，MCU 发出合上开关高电平指令，高电平通过电阻R到达三极管GB的控制电极，GB导通马达M开 始转动，齿轮箱通过传送带使开关扳手旋转，开关扳手合间成功后，电流传感器CT因被触 头回路短接电流消失，合闸成功，MCU结束本次控制，等待下一次循环工作。本电路中，AC/DC向电路提供工作电源，二极管D是用于保护控制三极管，电容C是 用于滤波。
权利要求
一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，它包括空气开关壳体、开关扳手、进线端、出线端、齿轮箱、开关皮带轮、齿轮箱主皮带轮、电流传感器、电子控制机构、灭弧机构，其特征是在进线端设有一静触头；有一可与静触头分合的动触头，动触头的一端与脱扣机构相连接，动触头的另一端与电磁铁的线圈相连接，电磁铁与出线端相连接；电磁铁的顶杆的正前方设有一“L”形缓冲位移弹片，缓冲位移弹片的另一端与缓冲装置相连接，缓冲装置与脱扣机构相连接。
2.根据权利要求1所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，其特征是所 述缓冲装置为惯性轮或重锤或阻尼齿轮或空气阀或延时电路。
3.根据权利要求1所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，其特征是所 述齿轮箱上的传动带为钢带或尼龙带。
4.根据权利要求1所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，其特征是电 流检测回路与静触头及动触头并联连接。
5.根据权利要求1所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，其特征是所 有装置集成在一个标准18mm宽度的空气开关内。
全文摘要
本发明所述一种具有延时脱扣及自动重合功能的空气开关，它包括空气开关壳体、开关扳手、进线端、出线端、电流传感器、电子控制机构、灭弧机构，其特征是在进线端设有一静触头；有一可与静触头分合的动触头，动触头的一端与脱扣机构相连接，动触头的另一端与电磁铁的线圈相连接，电磁铁与出线端相连接；电磁铁的顶杆的正前方设有一“L”形缓冲位移弹片，缓冲位移弹片的另一端与缓冲装置相连接，缓冲装置与脱扣机构相连接。当雷电冲击电流发生时，电磁铁顶杆弹出后又迅速恢复到原位，缓冲机构弹片被推动后，立刻又失去了位移推动力，缓冲装置还没有发生位移，缓冲机构弹片又恢复了原位，脱扣机构保持原状态，达到了短路电流迅速脱扣、雷电冲击电流不脱扣的目的。
文档编号H01H71/24GK101882544SQ20101020550
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者李博琛, 李柏林, 李欣, 熊鲁红 申请人:厦门大恒科技有限公司