專利名稱：過電流保護(hù)用斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家用和類似用途的低壓過電流保護(hù)用斷路器，更祥細(xì)的涉及到過電流的檢測(cè)，以及判斷和最終的執(zhí)行。背影技術(shù)眾所周知，過電流分過載和短路兩種情況，從已知的資料和介紹，有兩種方式對(duì)過電流進(jìn)行檢測(cè)；一種是用雙金屬片來檢測(cè)過載電流，通過雙屬片在電流作用下發(fā)熱彎曲而延時(shí)，最終推動(dòng)機(jī)構(gòu)鎖扣解鎖而斷開觸頭系統(tǒng)，啟到過載保護(hù)的目的，在通電螺旋管內(nèi)安裝動(dòng)、靜鐵芯通過電磁場(chǎng)作用使動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)來檢測(cè)短路電流，當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)，大電流瞬間在螺旋管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)，磁場(chǎng)推動(dòng)動(dòng)觸芯運(yùn)動(dòng)，由于動(dòng)鐵芯的運(yùn)動(dòng)使機(jī)構(gòu)鎖扣解鎖，從而斷開觸頭系統(tǒng)。
另外一種方式是采用液壓電磁式脫扣器實(shí)現(xiàn)短路和過載保護(hù)脫扣，采用“串聯(lián)脫扣”機(jī)構(gòu)，由一個(gè)電流傳感線圈和一組觸頭串聯(lián)組成，線圈內(nèi)是一個(gè)非磁性延遲管-油阻尼管，管內(nèi)裝有鐵芯，彈簧和阻尼液。銜鐵連接觸頭和線圈機(jī)構(gòu)，當(dāng)觸頭斷開時(shí)，沒有電流通過，線圈不產(chǎn)生電磁力，當(dāng)觸頭閉合時(shí)，測(cè)有電流通過，當(dāng)電流小于或等于額定值時(shí)，線圈的磁通量不足以將鐵芯吸到極靴，鐵芯、銜鐵均不動(dòng)，觸頭保持閉合狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生過載，即電流大于額定值時(shí)，線圈的吸力增大，使鐵芯開始向極靴方向運(yùn)動(dòng)，期間油阻尼管中的磁阻逐漸減小，磁場(chǎng)力逐漸磁大，使鐵芯與極靴面吸住，借助該吸力銜鐵被吸至極靴，從而脫扣釋放，觸頭斷開，當(dāng)出現(xiàn)較大的過載或短路電流時(shí)，電磁能量的合力增加迅速，線圈產(chǎn)生足夠大的磁通量，油阻尼管中鐵芯還未動(dòng)，銜鐵便被迅速吸引至極靴而使斷路器瞬時(shí)脫扣，這種裝置在短路的情況下產(chǎn)生更快的響應(yīng)速度。第一種方案由于雙金屬材料對(duì)溫度敏感，在不同的環(huán)境溫度下需要考慮降容的問題，并且延時(shí)時(shí)間一致性較差，分散性大，而第二種方案由于鐵芯在阻尼液中運(yùn)動(dòng)，鐵芯向上或是向下運(yùn)動(dòng)對(duì)過載時(shí)間的倍數(shù)是不同的，所以對(duì)產(chǎn)品的安裝的方向就有一定的要求，并且使用油阻尼的方式進(jìn)行過電流保護(hù)時(shí)對(duì)短路保護(hù)時(shí)的限流效果也不理想，所以采用此種方案的斷路器分?jǐn)嗄芰νǔ］^低，預(yù)期分?jǐn)喙收想娏鞑荒芴蟆ｈb于以上兩種方案實(shí)理低壓過電流保護(hù)存在的問題和不足，本發(fā)明提供另外一種檢測(cè)過電流的方式，通過電流互感器檢測(cè)電流，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入控制電路，控制電路輸出，脫扣器執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決過電流保護(hù)斷路器的雙金屬材料對(duì)溫度敏感，在不同的環(huán)境溫度下需要考慮降容并且延時(shí)時(shí)間一致性較差，分散性大，而油阻尼式結(jié)構(gòu)鐵芯向上或是向下運(yùn)動(dòng)對(duì)過載時(shí)間的倍數(shù)是不同的，對(duì)產(chǎn)品的安裝的方向就有一定的要求，并且使用油阻尼的方式進(jìn)行過電流保護(hù)時(shí)對(duì)短路保護(hù)時(shí)的限流效果也不理想的問題，發(fā)明一種新形方式的過電流保護(hù)斷路器，如附圖I所示有三個(gè)功能模塊，分別是電流檢測(cè)、控制電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。使用電流互感器I檢測(cè)電流，電流檢測(cè)信號(hào)通過二次繞組輸出給控制電路2，控制電路2對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷比較，確認(rèn)是正常供電、過載、短路中的那種狀態(tài)，正常供電時(shí)控制電路無輸出，當(dāng)信號(hào)為過載狀態(tài)，電路將進(jìn)入過載延時(shí)模塊，當(dāng)延時(shí)到規(guī)定時(shí)間后輸出脫扣信號(hào)，當(dāng)控制電路輸入信號(hào)為短路狀態(tài)時(shí)，電路直接輸出脫扣信號(hào)，無需延時(shí)，控制電路的原理圖如圖2，延時(shí)電路依據(jù)過載電流的大小而增大或減小延時(shí)時(shí)間，過載電流的大小與延時(shí)時(shí)間成反時(shí)限特性，當(dāng)進(jìn)入過載延時(shí)附段，而供電電路因故障負(fù)載消失而使過載故障消失時(shí)，控制電路將跳出延時(shí)模塊，進(jìn)入正常供電狀態(tài)，控制電路進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。斷路器分1P、1P+N、2P、3P、3P+N五種結(jié)構(gòu)方式，IP 一種外形，1P+N、2P共用一種外形，3P、3P+N共用一種外形，總共三種外形，1P+N和3P+N的N線帶觸頭但無保護(hù)功能，多極產(chǎn)品的動(dòng)觸頭用同一轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，能同時(shí)閉合和分?jǐn)唷?br>

圖I功能模塊 圖2控制電路原理3-1 IP原理3-21P+N 原理3-3 2P原理3-4 3P原理3-5 3P+N 原理圖符號(hào)說明1電流互感器2控制線路3脫扣器4主電路觸頭
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的斷路器分五種結(jié)構(gòu)規(guī)格，分別是1P、1P+N、2P、3P和3P+N對(duì)于IP斷路器，斷路器有一組動(dòng)、靜觸頭，動(dòng)觸頭通過轉(zhuǎn)軸固定控制，通過限位轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)主觸頭作分合操作，動(dòng)作機(jī)構(gòu)的連桿與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，機(jī)構(gòu)通過操作手柄控制作分合操作，在手柄分合操作過程中，機(jī)構(gòu)連桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，脫扣器控制著機(jī)構(gòu)的鎖扣，脫扣器的動(dòng)作信號(hào)由控制電路輸出，電流互感器檢測(cè)的電流信號(hào)輸入到控制電路。當(dāng)主電路過載和短路時(shí)，電流信號(hào)輸入控制電路，電路作出判斷后輸出脫扣器動(dòng)作指令(動(dòng)作電流)，脫扣器脫扣，推桿推動(dòng)機(jī)構(gòu)鎖扣解鎖，機(jī)構(gòu)支撐觸頭的結(jié)構(gòu)破壞，在觸頭反力的作用下而分?jǐn)?。?duì)于1P+N斷路器，斷路器有兩組動(dòng)、靜觸頭，通過一轉(zhuǎn)軸固定控制，作同時(shí)閉合和分?jǐn)嗖僮?，?duì)于主電路N線僅控制觸頭的分合，無電流互感器檢測(cè)電流信號(hào)，1P+N斷路器有著同IP斷路器相同的動(dòng)作機(jī)構(gòu)和脫扣器，動(dòng)作原理及控制過程也與IP產(chǎn)品相同。對(duì)于2P斷路器，整個(gè)結(jié)構(gòu)與1P+N斷路器相同，僅是主電路N線帶有保護(hù)功能，檢測(cè)電流互感器穿過N線，檢測(cè)信號(hào)輸入控制電路，與主電路相線L的檢測(cè)信號(hào)總共兩路信號(hào)，輸入控制電路，當(dāng)此兩路信號(hào)中的任意一路出現(xiàn)過載和短路故障時(shí)，信號(hào)輸出，脫扣器動(dòng)作，機(jī)構(gòu)解鎖，動(dòng)觸頭分?jǐn)?。?duì)于3P斷路器，斷路器有三組動(dòng)、靜觸頭，通過一轉(zhuǎn)軸固定控制，作同時(shí)閉合和分?jǐn)嗖僮?，三相主電路均有電流互感器檢測(cè)故障電流，總共輸出三路信號(hào)給控制電路，斷路器有關(guān)與IP斷路器相同的動(dòng)作機(jī)構(gòu)和斷路器，三路信號(hào)中有任意一路信號(hào)出現(xiàn)過載和短路故障時(shí)，脫扣器動(dòng)作，三組觸頭同時(shí)分?jǐn)唷?br> 對(duì)于3P+N斷路器，斷路器有四組動(dòng)、靜觸頭，通過一轉(zhuǎn)軸固定控制，作同時(shí)閉合和分?jǐn)嗖僮?，?duì)于主電路N線僅控制觸頭的分合，無電流互感器檢測(cè)電流信號(hào)，3P+N斷路器有著同IP斷路器相同的動(dòng)作機(jī)構(gòu)和脫扣器，三相主電路均有電流互感器檢測(cè)故障電流，總共 輸出三路信號(hào)給控制電路，三路信號(hào)中有任意一路信號(hào)出現(xiàn)過載和短路故障時(shí)，脫扣器動(dòng)作，四組觸頭同時(shí)分?jǐn)唷?br> 權(quán)利要求
1.一種過電流保護(hù)用小型斷路器，具有過載延時(shí)和短路瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)特性，其特征在于檢測(cè)過載和短路信號(hào)是使用一種改進(jìn)材料制成的電流互感器，此電流互感器呈中空?qǐng)A柱形鐵芯由改進(jìn)性能的軟磁材料制成，卷繞呈環(huán)形，經(jīng)規(guī)定要求的外加磁場(chǎng)的熱處理工藝，夕卜加保護(hù)殼，防止鐵芯損壞。
2.如權(quán)利要求I所述的斷路器，其特征在于電路相線穿過信號(hào)檢測(cè)的電流互感器，互感器二次繞組將電流檢測(cè)信號(hào)輸入控制電路，電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析判斷，當(dāng)達(dá)到結(jié)論要求時(shí)，輸出動(dòng)作信號(hào)給脫扣器，脫扣器動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求2所述的斷路器，其特征在于脫扣器僅是對(duì)控制電路輸出信號(hào)的執(zhí)行，即是在沒有信號(hào)輸出時(shí)，脫扣器不動(dòng)作，當(dāng)有信號(hào)輸出時(shí)，脫扣器動(dòng)作，輸出信號(hào)僅是“0”或“I”。
4.如權(quán)利要求2和3所述的斷路器，其特征在于電路相線過載時(shí)，電流互感器檢測(cè)的信號(hào)逐漸增大，控制電路將確認(rèn)這一變化，進(jìn)入過載程序，當(dāng)此過載持續(xù)存在，并且延續(xù)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，過載程序?qū)⑦M(jìn)行判斷，將過載信號(hào)輸出給脫扣器，脫扣器動(dòng)作切斷電路，過載保護(hù)特性實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求2和3所述的斷路器，其特征在于電路短路時(shí)，電流互感器檢測(cè)的信號(hào)瞬間增大，控制電路直接將此信號(hào)輸出，脫扣器動(dòng)作，切斷電路，短路保護(hù)特征實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求4所述的斷路器，其特征在于電路過載時(shí)，控制電路確認(rèn)進(jìn)入過載程序，當(dāng)過載短期后電路又恢復(fù)正常，此時(shí)電路將退出過載程序，進(jìn)入正常狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的斷路器，其特征在于電路過載時(shí)，控制電路進(jìn)入過載程序，當(dāng)過載電流不斷增大時(shí)，控制電路確認(rèn)過載的延持判斷時(shí)間將隨著縮短，此兩者之間呈反比關(guān)系，卻當(dāng)過載電流從大變小進(jìn)，控制電路確認(rèn)過載的延持判斷時(shí)間將增長(zhǎng)。
全文摘要
一種過電流保護(hù)用小型斷路器，具有過載延時(shí)和短路瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)特性，其特征在于檢測(cè)過載和短路信號(hào)是使用一種改進(jìn)材料制成的電流互感器，而非傳統(tǒng)的雙金屬片和通電螺旋管以及油阻尼式的結(jié)構(gòu)，通過控制電路對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行分析判斷，并將結(jié)果施加于電磁脫扣器，脫扣器動(dòng)作推動(dòng)機(jī)構(gòu)解鎖，主電路觸頭斷開，達(dá)到過載延時(shí)動(dòng)作和短路瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)目的。本發(fā)明的斷路器，有著延時(shí)動(dòng)作校準(zhǔn)精確，對(duì)環(huán)境溫度無限制，動(dòng)作時(shí)間短等傳統(tǒng)過電路保護(hù)斷路器無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)G01R15/18GK102737917SQ20111008409
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者鄭永剛 申請(qǐng)人:三信國(guó)際電器上海有限公司