一种基于运动惯量的延时脱扣断路器的制作方法

文档序号:16848975发布日期:2019-02-12 22:34阅读:231来源:国知局
一种基于运动惯量的延时脱扣断路器的制作方法

本发明涉及雷电防护领域,尤其涉及一种基于运动惯量的延时脱扣断路器。



背景技术:

浪涌保护器(spd)已被广泛用于邮电通讯、电力、铁道、机场、石化、工民建等各个行业。与之配套的--熔断器、断路器的参数不能与spd协调配合,一直是防雷行业难以解决的问题。

国内外用于spd后备过流保护使用的是熔断器或断路器,这两种器件为了保证雷电冲击电流到来时不开断取值往往较大。当spd出现劣化或者电源出现异常导致流入工频电流(俗称续流),熔断器或断路器不能迅速切断电路致使spd起火燃烧。当两种保护装置速断值选择偏小时,雷电冲击电流又会造成速断致使防雷保护失效。

为了解决雷电流通过不误动作,专门研究熔断器、断路器与spd的配合问题,这个技术问题已被scb(scb--surgeprotectordevicecircuitbreaker外置脱离器)产品解决。scb包括进线端子、出线端子、脱扣机构、电磁铁、静触头和动触头,进线端子,静触头、动触头、电磁铁的电磁铁线圈和出线端子串联形成主电路,当主电路通过短路电路时,短路电流通过电磁铁线圈产生电磁力,并推动电磁铁的动铁芯撞击脱扣机构,使得静触头和动触头分离,完成脱扣动作,主电路断开。但是在钢铁、风电、铁路等行业,工频电源时常出现工频暂态过电压,造成scb误动作。

为解决scb误动作,人们着力于研究各种类型的延时脱扣断路器,通过延时触发对工频暂态过电压进行抑制,一般是通过延时电路产生延时脱扣断路的作用,而采用从电磁铁外部增加机械式延时机构以影响电磁铁动铁芯的运动的解决方案不多。



技术实现要素:

有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种能够抵抗暂态过电压干扰的延时脱扣断路器,通过在电磁铁外部提供机械式延时机构从而延缓电磁铁动铁芯的动作以产生延时脱扣。

为实现上述目的,本发明提供了一种基于运动惯量的延时脱扣断路器,包括进线端、脱扣机构、延时机构、接触头、出线端、以及具有电磁铁线圈和动铁芯的电磁铁,所述进线端、接触头、电磁铁的电磁铁线圈和出线端构成主电路,当电磁铁线圈通过工频短路电流时,所述电磁铁的动铁芯动作,撞击脱扣机构,从而分断接触头;所述动铁芯包括有沿其直线运动方向设置的连接杆,所述延时机构具有运动惯量,所述延时机构和所述连接杆关联,当连接杆沿直线运动时,牵引所述延时机构运动,所述动铁芯的动能因部分被转化为延时机构的运动惯量而减少,从而拖延动铁芯动作。

进一步的,所述延时机构具有旋转运动惯量。

进一步的,所述延时机构包括惯性轮,所述连接杆表面沿轴向设有螺旋轨道,所述惯性轮的轴心设有通孔,所述通孔内设有螺旋凸起,通过所述通孔套接在所述连接杆上,所述螺旋凸起和所述螺旋轨道配合,所述惯性轮沿所述连接杆轴向的位置被固定约束,当连接杆的沿直线运动时,所述惯性轮能够相对所述连接杆滑动,并在所述螺旋轨道的作用下旋转。

进一步的,所述通孔内设有沿轴向相对的呈180度的2条螺旋凸起,与之相应的所述连接杆上设有沿轴向相对的呈180度的2条螺旋轨道。有助于惯性轮运动的稳定性。

进一步的,所述延时机构包括齿轮机构和与之连接的飞轮,飞轮可在齿轮结构的联动下旋转,从而具有旋转运动惯量;所述连接杆的外侧形成齿条,所述齿轮机构和所述齿条啮合,当连接杆沿直线运动时,通过齿条带动齿轮机构运动,进而带动飞轮旋转。

进一步的,齿轮机构是单一齿轮或者多齿轮增速机构;采用多齿轮增速机构下的飞轮更轻,旋转速度更快。

进一步的,所述延时机构包括摆锤,摆锤包括摆杆和与之连接的锤体,所述摆杆被枢接于一固定点,在摆杆远离锤体的一端设有第一连接点,所述连接杆与之连接,当连接杆沿直线运动时,通过连接杆牵引摆锤摆动。

进一步的,所述延时机构具有直线运动惯量。

进一步的,所述延时机构包括重锤;所述重锤固定接在所述连接杆上,当连接杆沿直线运动时,带动所述重锤同向运动。

相对于现有的延时脱扣断路器,本发明的延时脱扣断路继电器的延时机构具有运动惯量,通过附加的运动惯量,延长动铁芯动作撞击脱扣机构所需要的时间,起到延时脱扣的效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的电路原理图;

图2是本发明的延时机构的第一实施例;

图3是本发明的延时机构的第一实施例的局部剖面示意图;

图4是本发明的延时机构的第二实施例;

图5是本发明的延时机构的第三实施例;

图6是本发明的延时机构的第四实施例。

其中:1-电磁铁;2-脱扣机构;3-指示器;4-进线端;5-断路器;6-接触点;7-合闸扳手;8-电磁铁线圈;9-浪涌保护组件;10-浪涌保护器;11-出线端;12-延时机构;13-连接杆;14-惯性轮;15-通孔;16-螺旋凸起;17-螺旋轨道;18-齿条;19-齿轮机构;19a-初级齿轮;19b-增速齿轮组;19c-飞轮;20-摆锤;20a-摆杆,20b-锤体;21-枢接点,22-连接点;23-重锤。

具体实施方式

为进一步说明各实施例,本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1所示的是一种断路器和浪涌保护器组合应用的电路原理图,包括断路器5和浪涌保护器10,断路器5包括进线端4、电磁铁1、脱扣机构2、指示器3、接触点6、合闸扳手7和出线端11,其中电磁铁1包括电磁铁线圈8和动铁芯;浪涌保护器10内设有核心器件氧化锌压敏电阻9;进线端4、接触点6、电磁铁线圈8和出线端11构成保护主电路;进线端4连接到待保护的工频电源,出线端11通过浪涌保护器10连接保护地pe。氧化锌压敏电阻9在一定时间的短路电流下,具有自愈能力;但在长期短路电路下,则会发生发热燃烧,引发危险。断路器5对浪涌保护器10提供脱扣保护,在浪涌保护器10具有自愈能力时不脱扣,使得浪涌保护器10能对进线端4连接的工频电源提供过压、过流保护;在浪涌保护器10过热前及时断开,对浪涌保护器10提供脱扣保护。当电磁铁线圈8通过工频短路电流时,电磁铁1的动铁芯动作,撞击脱扣机构2,分断接触头6,完成浪涌保护器10脱扣。为克服由于工频电源出现的工频暂态过电压,造成断路器误动作,在电磁铁1的外部增加了机械式的延时机构12。在电磁铁1的动铁芯上沿其直线运动方向设置有连接杆14,该连接杆14伸出电磁铁1与延时机构12关联,延时机构12具有运动惯量,当动铁芯动作时,即连接杆沿直线运动时,牵引延时机构12运动,动铁芯动作的部分能量转化为延时机构12的运动惯量,从而拖延动铁芯动作。当出现工频暂态过电压,电磁铁1的动铁芯会拖动延时机构12运动;当电磁铁动铁芯被延时机构拖延还没有达到快速运动时,暂态过电压即已结束,动铁芯没有足够的动能撞击脱扣机构2,从而分断接触点6,将在电磁铁内部回复机构的作用下回复到原有状态,断路器将恢复静态。

机械式的延时机构12可采用多种方式实现,如下实施例。

实施例一:

如图2和图3所示的具有延时机构12的电磁铁1,其中的延时机构12具有旋转运动惯量,该延时机构12包括惯性轮13,与之相应的,在连接杆14的轴向沿其侧面设置有螺旋轨道17,惯性轮13的轴心处设有通孔15,通孔15内设有螺旋凸起16,并通过通孔15套接在连接杆14上,螺旋凸起16和螺旋轨道17相匹配。惯性轮13沿连接杆14轴向的位置被固定约束,如在惯性轮13外侧的连接杆14上设置有卡位,防止惯性轮13沿连接杆14的轴向运动,甚至从连接杆14上脱出。当连接杆14沿直线运动时,惯性轮13能够相对连接杆14滑动,并在螺旋轨道17的作用下绕连接杆14的轴心旋转。此时,相对于惯性轮13所在位置,连接杆14的螺旋轨道旋转过一个角度,进而带动惯性轮13旋转,动铁芯的动能将部分转化为惯性轮13的运动惯量。

优选的,通孔15内设有沿轴向相对的呈180度的2条螺旋凸起,与之相应的连接杆14上设有沿轴向相对的呈180度的2条螺旋轨道17,有助于惯性轮13运动的稳定性。

通过该延时机构12,动铁芯的动能部分转化成惯性轮13的旋转运动惯量,从而使动铁芯的动能减少。该实施例中,通过调整螺旋凸起16和螺旋轨道17与连接杆14径向的倾角,可以方便地调节动铁芯运动时的动能转化成惯性轮13的旋转运动惯量的比例。另外,通过调整惯性轮13的尺寸,也可以方便地调整惯性轮13的旋转运动惯量的大小。

该实施例中,由于惯性轮13可贴近电磁铁1装配,该具有延时机构12的电磁铁1的结构尺寸较小,便于安装。

实施例二:

如图4所示的具有延时机构12的电磁铁1,其中的延时机构12包括齿轮结构19和与之连接的飞轮19c,飞轮19c可在齿轮结构19的带动下旋转,从而具有旋转运动惯量。与之相应的,在连接杆14的侧面沿其轴向设置有齿条18。齿轮机构19固定在连接杆14外侧,齿轮机构19和齿条18啮合,当连接杆14沿直线运动时,通过齿条18带动齿轮机构19运动,进而带动飞轮19c旋转。齿轮机构19可以是单一齿轮或多齿轮增速机构。优选的,该实施例采用的是多齿轮增速机构,多齿轮增速机构是由包括所述初级齿轮19a和增速齿轮组19b构成的齿轮增速机构,当连接杆14沿直线运动时,通过齿条18带动齿轮机构19运动和增速,进而带动飞轮19c高速旋转。采用多齿轮增速机构下,与齿轮结构19连接的飞轮19c可以很小很轻,但飞轮19c通过高速旋转可形成大的运动惯量。

相对于实施例一,该实施例由于采用齿轮结构19和飞轮19c,整体结构尺寸稍大,但重量更轻,安装方便。

实施例三:

如图5所示的具有延时机构12的电磁铁1,其延时结构12包括一摆锤20,通过摆锤20的摆动产生运动惯量。摆锤20包括摆杆20a和锤体20b,摆杆20a通过枢接点21枢接于连接杆14的一侧,在摆杆20a远离锤体20b的一端设有连接点22用于和连接杆14连接,锤体20b在重力作用下自然下垂,当连接杆14沿直线运动时,通过连接杆14牵引摆锤20的摆杆20a,克服摆锤20重力使摆锤20绕枢接点21摆动。

该实施例中,延时机构12结构简单,适合在连接杆14为水平设置时使用,摆锤20具有一定质量,在摆动时具有较大的旋转运动惯量。

实施例四:

如图6所示,所示的具有延时机构12的电磁铁1,延时机构12是一种具有直线运动惯量的延时机构。包括一重锤23,重锤固定在连接杆14上。当连接杆14沿直线运动时,牵动重锤23同向运动,并将动铁芯的动能部分转化成重锤23的直线运动惯量。

因重锤23与连接杆14同向直线运动,在连接杆14为竖直设置时,动铁芯的动能需要克服重锤23的重力,具有更明显的延时效果。

该实施例中,延时机构12结构最为简单,但会存在水平设置和垂直设置延时效果差别较大的问题,以及重锤23需要一个较大的重量。重锤23相对于实施例三的摆锤20、实施例一的惯性轮13会更重。

由于基于运动惯量的延时机构的作用,需要更大的短路电流激励以产生足够的动能来保证电磁铁动铁芯完成动作,撞击脱扣开关,完成接触头的分断。在不同的短路电流驱动下,会产生不同的延时,当瞬态的短路电流的激励产生的动能不足以保证动铁芯完成动作,断路器将恢复静态,大的短路电流激励会产生足够的能量来保证电磁铁的动铁芯瞬间完成动作,撞击脱扣开关,并完成接触头的分断。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。

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