专利名称：基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及电器技术领域，特别是一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构及其应用。
背景技术：
电力系统与控制系统大故障电流或短路电流保护是电力系统与自动控制系统正常可靠运行的最重要保证，保护系统需要快速动作机构带动电器触头系统快速分断电路或快速接通限流电路，陈德桂发表在《低压电器》2008年第9期的“控制与保护开关电器的进展”一文介绍了智能CPS (控制与保护开关电器)的最新进展，在上世纪90年代，法国施耐德公司推出Integral系列CPS，国内也开发了 KBO系列，依靠冲击电磁铁作为快速动作机构，在高压电器领域有许多文献介绍采用电容放电式电磁斥力机构作为开关的快速动作机 构，但是这些方案都需要电源提供能量与变化率，而且需要控制系统，存在保护的可靠性问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，该机构充分利用故障电流能量与变化率以实现快速动作且无需控制系统。为了实现上述目的之一，本发明的技术方案一是一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构
(C)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作。进一步的，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。进一步的，所述的金属盘(B)的材质是导电的金属。当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈的上方平行放置的金属盘里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈的电流与金属盘里产生的涡流方向相反，使金属盘在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构快速打击开关的开关动触头系统，使动开关静触头快速分离或闭合。本发明的目的之二在于提供一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统的电器。为了实现上述目的之二，本发明的技术方案二是一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端，所述的开关动触桥(G)位于开关静触桥(D)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)闭合，所述的开关静触桥(D)的另一端与主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。 进一步的，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。进一步的，所述的金属盘(B)的材质是导电的金属。当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触桥(G)，使开关动触头(F)与开关静触头(E)快速分尚，分断电路。本发明的目的之三在于提供一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统串入限流元件的电器。为了实现上述目的之三，本发明的技术方案三是一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，限流元件(I)，开关静触桥
(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的开关动触桥(G)位于开关静触桥(D)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)闭合，所述的开关静触桥(D)的另一端分别与限流元件(I)的另一端、主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。进一步的，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。进一步的，所述的金属盘(B)的材质是导电的金属。当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触桥(G)，使开关动触头(F)与开关静触头(E)快速分离，限流元件(I)串入电路限制电流。本发明的目的之四在于提供一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构闭合接地开关触头系统串入限流元件的电器。为了实现上述目的之四，本发明的技术方案四是一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构闭合接地开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，限流元件(I)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统
(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的开关静触桥(D)位于开关动触桥(G)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)分离，所述的开关静触桥(D)的另一端分别与限流元件(I)的另一端、主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端 相连接。进一步的，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。进一步的，所述的金属盘(B)的材质是导电的金属。当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触桥(G)，使开关动触头(F)与开关静触头(E)快速闭合，避免了前级开关产生强烈电弧造成危险而快速闭合接地。
图I为本发明实施例的构造示意图。图2为本发明实施例应用一的结构示意图。图3为本发明实施例应用二的结构示意图。图4为本发明实施例应用三的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。如图I所示，一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作。在本实施例中，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。所述的金属盘(B)的材质是导电的金属。当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触头系统，使动开关静触头快速分离或闭合。本实施例应用一如图2所不,一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)， 所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端，所述的开关动触桥(G)位于开关静触桥(D)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)闭合，所述的开关静触桥(D)的另一端与主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。本实施例应用一的工作原理如下当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触桥(G)，使开关动触头(F)与开关静触头(E)快速分离，分断电路。本实施例应用二 如图3所不,一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，限流元件(I)，开关静触桥(D)，开关静触头
(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的开关动触桥(G)位于开关静触桥(D)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)闭合，所述的开关静触桥(D)的另一端分别与限流元件(I)的另一端、主电路电流激磁平板线圈
(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。本实施例应用二的工作原理如下当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触桥(G)，使开关动触头(F)与开关静触头(E)快速分离，限流元件(I)串入电路限制电流。本实施例应用三如图4所不,一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构闭合接地开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，限流元件(I)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，所述的金属盘
(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的开关静触桥(D)位于开关动触桥(G)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)分离，所述的开关静触桥(D)的另一端分别与限流元件(I)的另一端、主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。本实施例应用三的工作原理如下当发生大故障电流或短路故障时，通过主电路电流激磁平板线圈(A)电流值很大，电流的上升率很高，极大上升率且巨大的故障电流或短路电流在主电路电流激磁平板线圈(A)的上方平行放置的金属盘(B)里产生涡流，主电路电流激磁平板线圈(A)的电流与金属盘(B)里产生的涡流方向相反，使金属盘(B)在强大的 电动斥力作用下快速运动，并通过连杆机械机构(C)快速打击开关的开关动触桥(G)，使开关动触头(F)与开关静触头(E)快速闭合，避免了前级开关产生强烈电弧造成危险而快速闭合接地。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，其特征在于所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作。
2.根据权利要求I所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，其特征在于所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。
3.根据权利要求I或2所述的基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，其特征在于所述的金属盘(B)的材质是导电的金属。
4.一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统的电 器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，其特征在于所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端，所述的开关动触桥(G)位于开关静触桥(D)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)闭合，所述的开关静触桥(D)的另一端与主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。
5.根据权利要求4所述的应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统的电器，其特征在于所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。
6.一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，限流元件(I)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，其特征在于所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的开关动触桥(G)位于开关静触桥(D)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)闭合，所述的开关静触桥(D)的另一端分别与限流元件(I)的另一端、主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。
7.根据权利要求6所述的应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构打开开< 关触头系统串入限流元件的电器，其特征在于所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。
8.一种应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构闭合接地开关触头系统串入限流元件的电器，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，开关触头系统(H)，限流元件(I)，开关静触桥(D)，开关静触头(E)，开关动触头(F)，开关动触桥(G)，主电路负载(L)，主电路电源(U)，其特征在于所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作；所述的连杆机械机构(C)顶着开关触头系统(H)的开关动触桥(G)，所述的主电路电源(U)的一端连接开关静触桥(D)的一端和限流元件(I)的一端，所述的开关静触桥(D)位于开关动触桥(G)的上方，所述的开关静触头(E)与开关动触头(F)分离，所述的开关静触桥(D)的另一端分别与限流元件(I)的另一端、主电路电流激磁平板线圈(A)的一端相连接，所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的另一端连接到主电路负载(L)的一端，所述的主电路负载(L)的另一端与主电路电源(U)的另一端相连接。
9.根据权利要求8所述的应用基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构闭合接地开关触头系统串入限流元件的电器，其特征在于所述的主电路电流激磁平板线圈(A)的线径较一般电压激磁线圈粗，匝数较一般电压激磁线圈少。
全文摘要
本发明涉及一种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构，包括主电路电流激磁平板线圈(A)，金属盘(B)，连杆机械机构(C)，所述的金属盘(B)平行放置于主电路电流激磁平板线圈(A)的上方，所述的金属盘(B)直接与连杆机械机构(C)相连接并同步动作。当故障电流的上升率足够大时，本发明利用主电路电流激磁平板线圈与金属盘之间涡流电磁斥力将金属盘快速推开，金属盘带动连杆机构动作，实现充分利用故障电流能量与变化率，无需控制系统。同时，本发明还涉及三种基于故障电流能量与变化率的快速电磁斥力机构的具体应用。
文档编号H01H3/28GK102751116SQ201210250699
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者张培铭, 缪希仁, 鲍光海 申请人:福州大学