一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法，其脱扣器保护单元包括U型铁芯、辅助脱扣线圈、衔铁、脱扣杆、发热元件、双金属片以及辅助脱扣线圈供电电路。其特征在于，将传统的铁芯由低碳钢材料改为硅钢片材料，增加U型铁芯产生的磁场力，加快衔铁吸合，缩短短路瞬时保护时间；U型铁芯上增加辅助脱扣线圈，在短路状态欠压较多时缩短保护时间，在过载时抵销部分磁场力，维持过载保护特性不变。当电路出现短路情况时，U型铁芯产生巨大磁场力吸引衔铁，从而使脱扣杆动作断开电路。本发明可以有效的缩短电磁脱扣器短路瞬时保护时间，在电路中出现大电流短路时，脱扣机构在缺相之前动作，更加可靠迅速的切断电路。
【专利说明】
一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法。
【背景技术】
[0002]断路器是电气终端配电装置中广泛使用的一种终端保护电器，断路器的短路瞬时脱扣能力是关键性能指标，能够保证电路中出现短路情况时迅速保护电路，不影响其他设备。当电路中出现短路现象时，如果断路器脱扣不及时，也就是不能在缺相之前切断短路电路，则会造成其他母线配电回路出现失压现象，影响其他设备的正常运行。脱扣器是断路器的核心部件，目前传统的断路器电磁脱扣器内部的铁芯通常为低碳钢材料，磁导率较小，导致断路器短路瞬时脱扣较慢，在一些特殊的配电环境中不能很好的保护电路。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的关键技术问题就是改良断路器的电磁脱扣保护单元机构，缩短短路保护时间。
[0004]本发明解决的技术问题是通过以下方案来实现的:
[0005]如图1所述，断路器电磁脱扣器三相各有一短路瞬时脱扣保护单元，主要包括U型铁芯、辅助脱扣线圈、衔铁、脱扣杆、发热元件、双金属片以及辅助脱扣线圈供电电路。
[0006]所述发热元件电气连接于主电路中，双金属片紧贴发热元件，双金属片由两层膨胀系数不同的金属材料组成，当电路中出现异常过电流时，发热元件产生热量并传导至双金属片，双金属片由于弯曲程度不同向脱扣杆侧弯曲，从而使脱扣杆动作。
[0007]所述U型铁芯固定于发热元件上，当电路中出现异常短路电流时，U型铁芯磁化产生巨大的磁场使衔铁迅速吸合，从而使脱扣杆动作。U型铁芯材料选用硅钢片，相对于普通的低碳钢材料有更大的磁导率，相同条件下硅钢片产生的磁场力比低碳钢产生的磁场力增加，即U型铁芯与衔铁之间的吸引力增大，加速衔铁吸合，从而缩短短路保护时间。
[0008]所述辅助脱扣线圈缠绕在U型铁芯上，当电路过载时，辅助脱扣线圈可以抵消增加的磁场力，维持过载特性不变；当电路短路欠压较多时，辅助脱扣线圈抵消磁场力很小，可以加快衔铁吸合，缩短保护时间。
[0009]所述线圈供电电路有两种方案，方案一为直流供电，由三相电压经变压器、整流桥及其滤波电路组成，得到直流电压供给辅助脱扣线圈，产生恒定磁场；方案二为交流供电，直接由与保护回路同相的单相电压提供，增加移相变压器保证保护回路的辅助脱扣线圈与同相电流产生的磁场同步，但方向刚好相反。
[0010]采用上述方案，本发明与现有技术相比，断路器短路瞬时保护时间得到有效的缩短，更加安全可靠的切断短路回路，不影响其他回路设备的正常运行。
【附图说明】
[0011]图1为本发明所述的断路器电磁脱扣器保护单元的结构示意图。图中:1、U型铁芯；2、辅助脱扣线圈；3、衔铁；4、脱扣杆；5、发热元件；6、双金属片;7、支架。
[0012]图2为A相U型铁芯及其辅助脱扣线圈示意图。图中:1、U型铁芯；2、衔铁。
[0013]图3为A相辅助脱扣线圈直流供电电路。
[0014]图4为A相辅助脱扣线圈交流供电电路。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0016]图1为本发明实施的断路器电磁脱扣器短路保护单元主要部分的立体结构示意图，发热元件5焊接在支架7的一端，均电气连接于主回路中，双金属片6紧贴发热元件5，U型铁芯I固定在发热元件5上，辅助脱扣线圈2缠绕在U型铁芯I两侧，所述衔铁3和脱扣杆4位于U型铁芯I对侧，衔铁3吸合时带动脱扣杆动作。
[0017]如图1所示，本发明实施的断路器电磁脱扣器的短路瞬时保护特性主要是由U型铁芯I和衔铁3来完成，衔铁3和脱扣杆4组合在一起，当断路器处于合闸状态时，电气回路中发生短路故障，回路中电流瞬时突变，U型铁芯I产生巨大的电磁场使衔铁3吸合，衔铁3吸合的同时带动脱扣杆4动作使断路器分闸，从而达到短路保护的功能。
[0018]如图2所示，为了增强U型铁芯I产生的吸合力，本发明采用的U型铁芯材料为硅钢片。硅钢片与普通低碳钢相比具有更高的磁导率，当电流发生突变时产生更大的电磁场。在U型铁芯上增加辅助脱扣线圈，当电路过载时，辅助脱扣线圈可以抵消增加的磁场力，维持过载特性不变；当电路短路欠压较多时，辅助脱扣线圈抵消磁场力很小，可以加快衔铁吸合，缩短保护时间。
[0019]如图3所示，一种辅助脱扣线圈直流供电电路由变压器T、整流桥D、滤波电容C、限流电阻RA及线圈LA组成(以A相为例，每一相辅助脱扣线圈直流供电电路共用三相变压器及整流电路)。
[0020]如图4所示，一种辅助脱扣线圈交流供电电路由移相变压器TA、限流电阻RA及线圈LA组成(以A相为例)。
[0021]如图2所示，IA为A相主电路电流，ILA为A相辅助脱扣线圈电流。当采用图3方式供电时，A相辅助脱扣线圈产生一个直流磁场。假设开关原短路保护值设定为15In(In为开关额定电流)，当IA突变为121η过载时，由于铁芯材料改为了硅钢片，IA突变产生的交变磁场足已让衔铁动作，但由于增加了辅助脱扣线圈ILA产生的恒定磁场，与IA产生的交变磁场相叠加后，起到了抵消作用，这时产生的电磁力不足以使衔铁动作，维持了原开关保护特性不变。当IA突变为151η短路时，IA产生巨大的交变磁场，同时由于主电路短路导致电压欠压较多，从而使ILA减小较多，ILA产生的恒定磁场也减小很多。这时的电磁场主要以IA产生巨大的交变磁场为主，从而增强U型铁芯对衔铁的吸合力，使衔铁加速动作，缩短了短路保护时间。
[0022]当采用图4方式供电时，A相辅助脱扣线圈产生一个与IA同步，相位相反的交变磁场。其工作原理与上面所述的采用恒定磁场的方式相同，同样起到磁场的抵消作用，只不过这时的磁场是反向交变磁场而已。
【主权项】
1.一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法，其特征在于:该电磁脱扣器三相各装一保护单元，主要包括U型铁芯、辅助脱扣线圈、衔铁、脱扣杆、发热元件、双金属片以及辅助脱扣线圈供电电路。2.根据权利要求1所述的一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法，其特征在于:所述U型铁芯材料为高磁导率材料，U型铁芯上增加辅助脱扣线圈，缩短电磁脱扣器短路保护时间。3.根据权利要求1所述的一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法，其特征在于:一种辅助脱扣线圈供电方式为直流供电，直流电压由三相交流电压整流滤波提供。4.根据权利要求1所述的一种缩短电磁脱扣器短路保护时间的实现方法，其特征在于:一种辅助脱扣线圈供电方式为由保护回路同相单相交流电压供电。
【文档编号】H01H71/24GK105869964SQ201510025501
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月19日
【发明人】王映波, 雷元林, 盖忠伟, 魏彦, 张家贵, 熊天学, 吴小丽, 程林林
【申请人】武汉杭久电气有限公司