专利名称：便于调节的智能小型断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种体积小、能耗低，电流参数和保护延时时间可调的小型断路器，属 开关技术领域。
背景技术：
目前，国内外生产及广泛使用的小型断路器主要由开关机构、双金属片、磁后备保 护脱扣器和灭弧装置组成，其中开关机构由手柄、连杆、动触头扛杆、锁扣、跳扣、动触头、静 触头组成，这种断路器采用热、磁两段保护脱扣方式，在线路过载时，双金属片发热弯曲，其 一端产生位移并推动锁扣转动，使开关机构延时脱扣而断开。在线路发生短路故障出现大 的短路电流时，利用磁后备保护脱扣器产生的磁力推动锁扣转动，使开关机构瞬时脱扣而 断开。现有的小型断路器在配电线路中使用时存在下列不足首先，磁后备保护脱扣器的保 护延时时间不可调，在有上、下级关联的配电网络中，当下级小型断路器的下端线路发生短 路时，由于线路中短路电流较大，会使上、下级小型断路器的磁脱扣机构同时动作而断开， 即发生越级跳间现象，造成由上级小型断路器及其下级的若干个小型断路器组成的配电网 络全部停电，扩大了事故的影响范围。其次，双金属片正常工作时会发热，尤其是额定电流较小的断路器，双金属片的阻 值较大，发热较多，增加了线路的额外能耗，而且双金属片的参数不可调，当某条线路的额 定电流增加时，只能更换新的断路器，造成材料的浪费和成本的增加。另外，现有的小型漏电断路器是由小型断路器加装漏电脱扣模块组成的，由于漏 电脱扣模块宽度较大，使得小型漏电断路器的宽度模数大幅增加，因而配电箱体积相对较 大，这也给众多生产厂家和用户带来诸多烦恼。要想克服上述缺点，除需采用参数可调的信号采集和脱扣控制装置外，还必须对 现有开关机构进行必要的改进，使之能够与脱扣控制装置相匹配，因此具有较大的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种体积小、能耗低，电流参数和保 护延时时间可调的便于调节的智能小型断路器。本发明所述问题是以下述技术方案实现的一种便于调节的智能小型断路器，它包括开关机构和电流互感器，所述开关机构 由手柄、连杆、动触头扛杆、锁扣、跳扣、动触头、静触头组成，改进后，增设智能控制器和磁 通变换器，所述电流互感器接于断路器出线上，其输出信号接智能控制器的输入端，所述磁 通变换器的顶杆驱动开关机构的锁扣，其控制端接智能控制器的输出端；所述开关机构上 设置有顶杆复位杠杆，所述顶杆复位杠杆的中部铰接在断路器本体外壳上，其一端与磁通 变换器的顶杆活动连接，另一端由设置于开关机构的动触头扛杆端部的凸头驱动。上述便于调节的智能小型断路器，构成中还设有磁后备保护脱扣器，所述磁后备 保护脱扣器的线圈接于开关机构的动触点与断路器出线之间，其衔铁驱动开关机构的锁扣。上述便于调节的智能小型断路器，构成中还设有灭弧室，所述灭弧室接于开关机 构的动触点与静触点之间。上述便于调节的智能小型断路器，所述电流互感器设置多个，分别连接于流过断 路器的各相电流电路及零序电流电路中。
上述便于调节的智能小型断路器，所述开关机构和磁通变换器安装于断路器本体 外壳内部，所述电流互感器和智能控制器安装于断路器本体外壳外部，电流互感器固定于 断路器本体外壳下部的互感器安装框架内。上述便于调节的智能小型断路器，所述智能控制器由CPU、信号采集放大电路、多 路选通开关、输出信号放大器、键盘和液晶显示器构成，所述信号采集放大电路设置多个， 每个信号采集放大电路均由整流桥和输入信号放大器构成，所述整流桥的输入端接一个电 流互感器的输出信号，输出端经输入信号放大器接多路选通开关的一个输入端；所述多路 选通开关的信号输出端接CPU的POO端，所述输出信号放大器的输入端接CPU的P20端，输 出端接磁通变换器的控制线圈；所述键盘接CPU的PORTl接口 ；所述液晶显示器接CPU的 P0RT2 接 口。本发明利用电流互感器采集流过断路器的过载或短路电流，利用磁通变换器驱动 开关机构脱扣，同时对传统的开关机构进行了改进，增加了顶杆复位杠杆，动触头扛杆的端 部增加了凸头，以确保磁通变换器能够重复而可靠地工作。当电路过载或出现短路故障时， 由智能控制器控制磁通变换器动作，使开关机构脱扣。由于智能控制器可以方便地设定断 路器的电流参数和输出控制信号的延时时间，因而本装置不仅可以根据需要对额定电流值 进行调整，还可以实现三段保护功能，即过载长延时保护、短路短延时保护和短路瞬时保 护，进而可实现线路的选择性保护功能，有效地防止越级跳闸现象的发生，增加了配电系统 的可靠性。本装置的电流互感器设置多个，其中一个作为零序电流互感器，用于监测线路中 的漏电流信息，它的应用使本装置增加了漏电保护功能，从而省去了传统小型漏电断路器 中的漏电脱扣器模块，这样就大大减少了漏电断路器的宽度模数，使终端配电系统及箱体 趋于小型化。本装置可以利用一个智能控制器控制多个小型断路器，对多个小型断路器的功 能、特性参数进行显示、调整和整定，并对出现的各种故障进行记忆。还可很容易通过网络 连接实现通信功能，以适应智能电网的需要。同时，本产品取消了发热元件，降低了额外能 量消耗，一般可节能50%以上，有些规格产品甚至可节能高达80%。本装置体积小、能耗低，额定电流和保护延时时间可调，使用灵活方便，而且可实 现线路的选择性保护功能，有效地防止越级跳闸现象的发生，增加了配电系统的灵活性和 可靠性。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明的电原理框图；图2是智能控制器的电原理图3是断路器本体内部结构示意图；图4是磁通变换器处于储能位置时的结构图；图5是磁通变换器处于释放位置时的结构图；图6是断路器处于分闸位置时各机械零部件的状态；图7是断路器处于合闸位置时各机械零部件的状态；图8是锁扣的结构示意图；图9是顶杆复位杠杆的结构示意图；图10是图9的俯视图；图11是动触头扛杆的结构示意图；图12是本发明断路器组合安装示意图。图中各符号为1、断路器本体外壳；2、凸头；3、灭弧室；4、互感器安装框架；5、断 路器本体；6、动触头扛杆；7、锁扣；8、顶杆复位杠杆；9、手柄；10、连杆；11、跳扣；12、磁后 备保护脱扣器；13、动触头；14、静触头；15、出线；16、进线；17、顶杆；18、永久磁铁；19、储 能弹簧；20、脱扣线圈；CPU、微处理器；U1、多路选通开关；ZQ、整流桥；IF、输入信号放大器； FD、输出信号放大器；TK、磁通变换器；KB、键盘；IXD、液晶显示器；CT1、CT2、电流互感器。
具体实施例方式参看图1 图7，分体智能小型断路器由小型断路本体5、电流互感器和智能控制 器组成，电流互感器可以是一个，也可以是多个(其中一个是零序电流互感器)，安装于互 感器安装框架4内，互感器安装框架4位于断路器本体外壳1的下部。图3为小型断路器 本体内部结构，从图3中可以看到，磁通变换器TK取代了传统小型断路器内部的双金属片， 其顶杆17与锁扣7和顶杆复位杠杆8相连接。当需要动作脱扣时，智能控制器给磁通变换 器TK发出控制信号，磁通变换器TK释放储能使其顶杆向上17，从而带动锁扣7和顶杆复位 杠杆8顺时针摆动使开关脱扣，同时在开关脱扣时动触头扛杆6顺时针向上摆动，并通过与 顶杆复位杠杆8逆时针联动使磁通变换器TK的顶杆17向下运动，完成下一次储能。图3中的电流互感器有两个，其中CTl用于采集流过该断路器的相电流，而CT2则 可用作零序电流互感器，CTl和CT2通过互感器安装框架4安装在小型断路器出线端，解 决了小型断路器因为内部空间小而不能安装这些部件的问题。同时，由于解决了零序电流 互感器的安装问题，使得小型漏电断路器和小型断路器两种产品可以融为一体，同时符合 GB10963和GB16917两个产品标准。由图1可以看出，智能控制器独立于小型断路器本体之外而不受体积限制，其功 能可以做得非常强大，做到一拖多个小型断路器本体，实现一组小型断路器或小型漏电断 路器的集中控制，智能控制器可方便地对其中任一断路器进行参数调整、整定和显示。参看图2，电流互感器CTl输出的交流信号经整流桥ZQ整流后变成直流信号，该信 号经输入信号放大器IF放大后进入多路选通开关Ul的输入端Y0，多路选通开关Ul的信 号输出端Z与CPU的POO端连接，S0、S1、S2为选择通道的地址线，分别与CPU的P10、P11、 P12端连接，当线路中出现过载、短路故障时，CPU的P20端输出脱扣信号，使磁通变换器TK 动作，断路器跳闸。图2中的信号采集放大电路只画出了一个，当同一断路器设置多个电流 互感器时，可增加信号采集放大电路的数量，不同信号采集放大电路的输出信号分别接多路选通开关Ul的不同输入端。当一个智能控制器控制多个断路器时，信号采集放大电路的 数量可能大于多路选通开关Ul输入端的数量，此时可根据需要增加多路选通开关Ul的数量。
参看图6、图7，本发明中的开关机构由手柄9、连杆10、动触头扛杆6、锁扣7、跳扣 11、动触头13、静触头14组成，其间的控制连接关系为1.开关合闸时，通过操作手柄9顺时针回转至图7位置，通过连杆10带动动触头 扛杆6逆时针转动，从而使动触头13与静触头14接触，完成合间工作；2.开关分闸时，通过操作手柄9逆时针回转至图6位置，通过连杆10带动动触头 扛杆6顺时针转动，从而使动触头13与静触头14分离，完成分闸工作；3.上述和、分闸动作的基础是跳扣11和锁扣7在A处挂扣，并且使得动触头13与 跳扣11在B处搭接；4.手柄9内部装有反力弹簧，开关合闸时，操作手柄9克服弹簧反力顺时针转动， 通过连杆10带动动触头扛杆6逆时针转动，从而带动动触头13与静触头14接触，实现合 闸。这时，连杆10轴线与手柄9回转孔和动触头扛杆6连杆孔连线方向一致，由于动触头 13的反力作用和传动链的在同一轴线方向的自锁作用，使得开关合闸状态得到保持。5.在故障状态下脱扣时(过载、短路、漏电等)，磁通变换器TK或磁后备保护脱扣 器12动作，使得锁扣7顺时针转动与跳扣11在A处的挂扣脱开，从而使得跳扣11逆时针 转动并与动触头13在B处的搭接脱开，动触头13在反力弹簧的作用下迅速顺时针转动与 静触头14脱离，同时，传动链失去自锁作用，手柄9在反力弹簧的作用下迅速返回，带动动 触头扛杆6顺时针转动，通过其凸头2联动顶杆复位杠杆8实现对磁通变换器TK的再次储 能，跳扣11顺时针转动再次完成与锁扣7的挂扣和与动触头13的搭接，做好下次合闸的准 备。
权利要求
一种便于调节的智能小型断路器，它包括开关机构和电流互感器，所述开关机构由手柄(9)、连杆(10)、动触头扛杆(6)、锁扣(7)、跳扣(11)、动触头(13)、静触头(14)组成，其特征是，增设智能控制器和磁通变换器(TK)，所述电流互感器接于断路器出线(15)上，其输出信号接智能控制器的输入端，所述磁通变换器(TK)的顶杆(17)驱动开关机构的锁扣(7)，其控制端接智能控制器的输出端；所述开关机构上设置有顶杆复位杠杆(8)，所述顶杆复位杠杆(8)的中部铰接在断路器本体外壳(1)上，其一端与磁通变换器(TK)的顶杆(17)活动连接，另一端由设置于开关机构的动触头扛杆(6)端部的凸头(2)驱动。
2.根据权利要求1所述便于调节的智能小型断路器，其特征是，增设磁后备保护脱扣 器(12)，所述磁后备保护脱扣器(12)的线圈接于开关机构的动触头(13)与断路器出线 (15)之间，其衔铁驱动开关机构的锁扣(7)。
3.根据权利要求1或2所述便于调节的智能小型断路器，其特征是，增设灭弧室(3)， 所述灭弧室(3)接于开关机构的动触头(13)与静触头(14)之间。
4.根据权利要求3所述便于调节的智能小型断路器，其特征是，所述电流互感器设置 多个，分别连接于流过断路器的各相电流电路及零序电流电路中。
5.根据权利要求4所述便于调节的智能小型断路器，其特征是，所述开关机构和磁通 变换器(TK)安装于断路器本体外壳(1)内部，所述电流互感器和智能控制器安装于断路器 本体外壳(1)外部，电流互感器固定于断路器本体外壳(1)下部的互感器安装框架(4)内。
6.根据权利要求5所述便于调节的智能小型断路器，其特征是，所述智能控制器由 CPU、信号采集放大电路、多路选通开关(Ul)、输出信号放大器(FD)、键盘(KB)和液晶显示 器(LCD)构成，所述信号采集放大电路设置多个，每个信号采集放大电路均由整流桥(ZQ) 和输入信号放大器(IF)构成，所述整流桥(ZQ)的输入端接一个电流互感器的输出信号，输 出端经输入信号放大器(IF)接多路选通开关(Ul)的一个输入端；所述多路选通开关(Ul) 的信号输出端接CPU的POO端，所述输出信号放大器(FD)的输入端接CPU的P20端，输出 端接磁通变换器(TK)的控制线圈；所述键盘(KB)接CPU的PORTl接口 ；所述液晶显示器 (LCD)接 CPU 的 P0RT2 接 口。
全文摘要
一种便于调节的智能小型断路器，它包括开关机构和电流互感器，改进后，增设智能控制器和磁通变换器，所述电流互感器接于断路器出线上，其输出信号接智能控制器的输入端，所述磁通变换器的顶杆驱动开关机构的锁扣，其控制端接智能控制器的输出端；所述开关机构上设置有顶杆复位杠杆，所述顶杆复位杠杆的中部铰接在断路器本体外壳上，其一端与磁通变换器的顶杆活动连接，另一端由设置于开关机构的动触头扛杆端部的凸头驱动。本发明体积小、能耗低，额定电流和保护延时时间可调，使用灵活方便，而且可实现线路的选择性保护功能，有效地防止越级跳闸现象的发生，增加了配电系统的灵活性和可靠性。
文档编号H01H71/24GK101950713SQ20101027984
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者张信明 申请人:河北宝凯电器有限公司