专利名称：具有直流自供电源的真空断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有直流自供电源的真空断路器。
户外高压真空断路器的分合闸操作及合闸储能是依赖弹簧操动机构来完成的，而弹簧操动机构的操作电源是通过专用电压互感器或变压器直接取自断路器自身开断前的高压电网(如10KV或以上)，一旦高压电网停电，断路器只有依靠人力操作，如遇恶劣气候条件，又要野外登高作业，操作危险性大，而且其体积大、安装复杂，制造成本昂贵，使用户难以接受。
本发明针对现有技术的缺陷改进，提出以蓄电池E供电的方式，再从主回路电源中取得一低电压小功率的微弱感应电流为蓄电池E进行浮充电，以满足断路器弹簧操动机构储能和分合闸操作的需要的一种具有直流自供电源的真空断路器。
本发明的构思是根据电磁感应原理，通过电流互感器间接从高压主回路中取得微弱感应电源对蓄电池E浮充电，从而将电流源改变为电压源使用，转而由充足了电能的蓄电池E供给断路器完成电动操作之目的。其实施方案是断路器由断路器本体和与其连接的弹簧操动机构及增设的直流自供电源箱三部分组成。该电源箱包括箱体和设在箱体内的蓄电池E以及为蓄电池E提供浮充电的直流自供电路，该电路由电抗变换电路、整流稳压电路、互流充电电路、以及由机构摇控自检信号指令的对蓄电池E进行检测的延时自检显示电路组成，其中电抗变换电路的输出端接入整流稳压电路，整流稳压电路的输出端接入恒流充电电路，恒流充电电路的输出端接入受浮充电的蓄电池E，而蓄电池E的输出又接入受机构摇控自检信号控制的延时自检显示电路。
所述的直流自供电路中还设有向蓄电池E充电的交流220V充电电路。
本发明对真空断路器产品增设了直流自供电源箱，由于是电流互感器作为感应电源，只要高压大电网主回路中有10％的额定电流通过就会自动进行浮充电，使蓄电池E长期保持充满状态。因整个线路与高压大电网不直接联通，故若遇操作过电压、雷击过电压及其它故障都不会对自供电源回路造成太大影响，即使大电网停电，蓄电池E仍能提供弹簧操动机构的储能及分合闸脱扣器的操作电源，从而提高了断路器操作的安全性和可靠性，除此，还具有结构简单、体积小、安装简便、造价低廉等优点。
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图1为本发明外形结构主视图。
图2为图1的右视图。
图3为直流自供电路方框图。
图4为直流自供电路工作原理图。
按上述附图下面将对本发明实施例再作详细说明。
参见图1-4，具有直流自供电源的真空断路器由断路器本体(1)和连接在本体上的弹簧操动机构(2)、直流自供电源箱(3)组成。
断路器和弹簧操动机构为公知技术，断路器是三相交流50HZ户外高压开关设备，由断路器本体和操动机构组成。断路器本体由导电回路、绝缘系统、密封件、壳体等组成，整体为三相共箱式结构。导电回路由进出线套管、导电支架、软联接、导电夹与真空灭弧室连接而成。外绝缘由套管外露表面粘上抗老化、抗污秽的硅橡胶伞裙套来保证的。内绝缘为复合绝缘，由空气、绝缘罩来实现。断路器内部套管上装有电流互感器，提供过流或短路电流。断路器由弹簧操动机构操纵，通过分闸弹簧带动三相主轴转动，拉动绝缘拉杆和拐臂、使真空灭弧室的动触头闭合或拉开，至断路器处于合闸或分闸状态。
直流自供电源箱(3)包括箱体、箱盖和设在箱体内的由电抗变换电路(I)、整流稳压电路(II)、恒流充电电路(III)、接受充电的蓄电池E、由机构摇控自检信号(VI)控制的延时自检显示电路(IV)和向蓄电池E进行常规充电或亏电时使用的交流220V充电电路(V)组成的直流自供电路。其中机构摇控自检信号(VI)。由弹簧操动机构内部的摇控涌流装置提供。
电抗变换电路(I)由电流互感器LH2和电抗变换器B1组成。电流互感器LH2安装于断路器内部、套装于B相10KV绝缘套管上，电抗变换器B1安装在电源箱体内。当主电路中有电流通过时(设定容量在10％-100％内)，互感器上就感应出约1-7.5A的电流，该电流通过电抗器的转换得到40-120V的交流电压，该交流电压输入整流稳压电路和恒流充电电路，向蓄电池E提供一个不间断的直流浮充电流，电流为15毫安。
整流稳压电路(II)由晶体二极管D1-D4、电容C1、电源调整管BG1、电阻R1、R2、稳压二极管DW1、DW2、DW3、三端稳压器IC1组成。电抗器输出的交流电压经D1-D4组成的单向桥式整流和C1的滤波，得到56-160V之间高低变化的直流电压，一路送到电源调整管BG1的集电极C极上，一路经R1降压，DW1、DW2稳压送到三端稳压IC1的输入端，由于IC1的接地端串接DW3(30V)，所以在IC1的输出端得到一个与IC1稳压值相迭加的直流电压，经R2后给BG1基极b提供稳定的偏置电压，因BG1的基极电压稳定，所以它的发射极e端输出电压也是稳定的，该电压即为蓄电池E浮充电电压(53V)，并输入恒流充电电路。
恒流充电电路(III)由三极管BG2、二极管D5、发光管LED1、电阻R3、R4组成。PNP型硅晶体管BG2基极与电源端的电压被发光二极管LED1正向电压箝定在1.7V，所以通过D5和蓄电池E的充电电流也是恒定的，如果充电电流趋向增大，那么流过R3的电流也会相应增大，R3的压降也因此增大，BG2的发射极e极电压下降，那么，BG2的发射极与基极间的电压也会下降，基极电流就会减小，从而使充电电流不能增大，如果充电电流趋向减小，则电压变化与上述相反，其结果使输入蓄电池E的充电电流保持恒定，LED1的另一作用是作为充电指示，当充电电路工作正常时，该发光管发光。
延时自检显示电路(IV)包括延时电路和检测显示电路，该电路的核心电路是内部具有四个独立电压比较器A1、A2、A3、A4的集成电路IC2，集成电路IC2的型号为LM339。该电路由机构摇控自检信号(电压为48V)触发，然后蓄电池E的正电压通过继电器J的常开触点经R19降压、DW4稳压、C3滤波向延时自检显示电路提供稳定的直流工作电压后，该电路对E进行检测，并通过LED显示。
延时电路由集成电路IC2(A1)、电阻R5、R6、R7、R8、电容C4、三极管BG3、继电器J组成。其延时的时间由R6和C4的值来决定，本电路延时时间为3-5S。其作用是每加一次摇测信号后，动作一次，延时后自动切断电源，以减少蓄电池E的日常消耗。检测显示电路由集成电路IC2(A2、A3、A4)、外围元件电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、发光二极管LED2、LED3、LED4组成。当蓄电池E电压高于48V时，LED2、LED3、LED4都亮，当电压降至46V左右时，LED2熄灭，LED3、LED4亮，当电压降至42V左右时，LED2、LED3都熄灭，只亮LED4，此时应用交流220V或其它方法向蓄电池E充电，当电压降至40V以下时，三个发光管LED2-LED4都熄灭，说明蓄电池E已严重亏电，不能对机构进行正常操作。
220V交流充电电路(V)由变压器B2、二极管D6-D9、电容C5、电阻R17、R18、三极管BG4、二极管D1、发光管LED5组成。是在充电电路不正常或线路长期停电的情况下才向蓄电池E进行充电的。充电时变压器B2将220V交流电变成45V左右的交流电，经D6-D9的整流和C5滤波输出54V左右直流电压，经R17加在BG4的发射极e上，同时BG4的基极b与电源之间接有LED5，所以BG4的集电极C上有一个恒定的电流经D10向蓄电池进行常规充电，其原理与恒流充电电路相同。
本发明可广泛适用于户外电器设备，如户外真空断路器、户外真空负荷开关、户外隔离开关等，它解决了户外高压真空断路器在主回路停电时弹簧操动机构的操作电源，克服了一旦高压大电网停电、断路器只能依靠人力操作的缺陷，避免了在恶劣气候条件下野外登高作业的危险性。
权利要求
1.一种具有直流自供电源的真空断路器，包括断路器本体(1)和与其连接的弹簧操动机构(2)，其特征在于所述的断路器本体上还设有直流自供电源箱(3)，该电源箱包括箱体和设在箱体内的蓄电池E以及为蓄电池E提供浮充电的直流自供电路，该电路包括电抗变换电路(I)、整流稳压电路(II)、恒流充电电路(III)、以及受机构摇控自检信号(VI)控制的对蓄电池E进行检测的延时自检显示电路(IV)，其中电抗变换电路的输出端接入整流稳压电路，整流稳压电路的输出端接入恒流充电电路，互流充电电路的输出端接入受浮充电的蓄电池E，而蓄电池E的输出又接入受机构摇控自检信号控制的延时自检显示电路。
2.如权利要求1所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的直流自供电路中还设有向蓄电池E充电的交流220V充电电路(V)。
3.如权利要求1所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的电抗变换电路(I)由安装于断路器内部、套装于B相绝缘套管上的电流互感器LH2和安装在电流箱内的电抗变换器B1组成。
4.如权利要求1所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的整流稳压电路(II)由晶体二极管D1-D4、电容C1、电源调整管BG1、电阻R1、R2、稳压二极管DW1、DW2、DW3、三端稳压器IC1组成。
5.如权利要求1所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的恒流充电电路(III)由三极管BG2、发光二极管LED1、二极管D5、电阻R3、R4组成。
6.如权利要求1所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的延时自检显示电路(IV)包括延时电路和检测显示电路，其核心电路是内部具有四个独立电压比较器A1、A2、A3、A4的集成电路IC2。
7.如权利要求6所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的延时电路由集成电路IC2(A1)、电阻R5、R6、R7、R8、电容C4、三极管BG3、继电器J组成。
8.如权利要求6所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的检测显示电路由集成电路IC2(A2、A3、A4)、外围元件电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、发光二极管LED2、LED3、LED4组成。
9.如权利要求1所述的具有直流自供电源的真空断路器，其特征在于所述的交流220V充电电路(V)由变压器B2、二极管D6-D9、电容C5、电阻R17、R18、三极管BG4、发光二极管LED5、二极管D10组成。
全文摘要
具有直流自供电源的真空断路器,由断路器本体、弹簧操动机构和直流自供电源箱组成,直流自供电源箱包括箱体和设在箱体内的由电抗变换电路、整流稳压电路、恒流充电电路、蓄电池E、受机构遥控自检信号控制的延时自检显示电路、交流220V充电电路组成的直流自供电路。本电路利用电磁感应原理,通过电流互感器间接从高压大电网中取得小功率感应电源对蓄电池进行浮充电,以供给断路器在大电网停电时仍能完成电动操作的电源需要,提高了断路器操作的安全性和可靠性,其结构简单、体积小、造价低。
文档编号H02J7/00GK1257336SQ9912679
公开日2000年6月21日 申请日期1999年12月6日 优先权日1999年12月6日
发明者周友东, 陈准佳 申请人:周友东