專利名稱：具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，特別是用于電動機(jī) 控制和保護(hù)的具有接觸器和斷路器功能的開關(guān)電器。
背景4支術(shù)
斷路器一般用于配電線路，接觸器一般用于控制系統(tǒng)。接觸器具有頻繁操 作的能力和較長的壽命，但不具有過載、短路保護(hù)功能以及較高的開斷性能， 而斷路器具有較好的過載、短路保護(hù)功能和較高的開斷性能，但不能頻繁操作 及壽命相對較短。但是有相當(dāng)一些用電設(shè)備不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)頻繁操作而且要 求能夠?qū)崿F(xiàn)過載和短路保護(hù)。而具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其控制功能 利用接觸器的電磁鐵部件實(shí)現(xiàn)，通過人為斷開或接通電磁鐵部件的電源，就能
實(shí)現(xiàn)斷開和接通帶有電機(jī)等負(fù)載的主電路；其保護(hù)功能利用斷路器的脫扣器部 件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)脫扣器監(jiān)測到至少一根線路上存在如過載、短路等電氣故障時，立 即促使操作機(jī)構(gòu)動作，從而斷開主電路。
傳統(tǒng)的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的作法是同時使用分立器件保護(hù) 一個用電設(shè)備，即同時使用斷路器、接觸器、電動機(jī)保護(hù)器或熱繼電器、起動 器等，這樣為了保護(hù)一個用電設(shè)備，同時要多個開關(guān)電器配合使用，并且還要 使用大量的機(jī)械連接和電氣連接，既浪費(fèi)資源又浪費(fèi)空間，接線及安裝煩瑣， 并且要考慮多個開關(guān)電器的配合使用問題。
現(xiàn)有的一種具有接觸器和斷路器功能的開關(guān)電器，其脫扣保護(hù)器采用機(jī)械 式，此類開關(guān)電器的缺點(diǎn)是需要大量的開關(guān)，否則不能滿足所需范圍的電源電 壓和電源電流的要求?，F(xiàn)有的另 一種具有接觸器和斷路器功能的開關(guān)電器，其電磁鐵在接觸器模 式和斷路器模式下對觸頭進(jìn)行開關(guān)控制，這種電磁鐵混合用作接觸器模式和斷 路器模式的工作特點(diǎn)，不能滿足在斷路器模式下需要快速分?jǐn)嗟囊蟆?br> ZL008i3988.i的發(fā)明專利公開了現(xiàn)有的又一種具有接觸器和斷路器功能 的開關(guān)電器，該專利采用了電磁鐵、電磁跳閘裝置、保護(hù)裝置和控制機(jī)構(gòu)，其 中電磁跳閘裝置與控制機(jī)構(gòu)一起使用，保護(hù)裝置通過控制線連接到電磁鐵上， 并通過跳閘線路連接到控制機(jī)構(gòu)上。該已有技術(shù)的主要前提條件是電磁鐵為 在預(yù)定電壓下工作的DC型電磁鐵，不管電源電壓為AC型或DC型，均需要 先通過適配電路將電源電壓轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)定電壓以向電磁鐵供電。這種必需增加電 壓轉(zhuǎn)換、適配和穩(wěn)壓電路的直流磁系統(tǒng)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且因增加轉(zhuǎn) 換電路會導(dǎo)致產(chǎn)品的可靠性下降。再有，該已有技術(shù)的短路保護(hù)倍數(shù)不能按用 戶要求在現(xiàn)場設(shè)定，可能會造成短路倍數(shù)太大而不能有效保護(hù)用電設(shè)備，不能 充分滿足用戶的使用要求，造成產(chǎn)品的安全保護(hù)性能下降。此外，脫扣器的品 種繁多，由于這種電器的脫扣等級和用電設(shè)備的電極類型不能設(shè)定，會使用戶 在采購過程中增加出錯率，管理、運(yùn)輸、儲備不方便、不經(jīng)濟(jì)。還有，這種電 器的電磁鐵、電磁跳閘裝置需分別通過控制機(jī)構(gòu)及其滑動或樞轉(zhuǎn)裝置作用在動 觸頭上，很顯然，這種多個控制機(jī)構(gòu)和滑動或樞轉(zhuǎn)裝置分別作用于動觸頭的結(jié) 構(gòu)十分復(fù)雜，不僅制造成本很高，而且還限制了如輔助觸頭組等參與對動、靜 觸頭閉合/斷開狀態(tài)的控制或監(jiān)測的附件的接入數(shù)量，從而大大降低了產(chǎn)品的使 用性能，顯著增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對目前現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計不足，提供一種具有控制 和保護(hù)功能的開關(guān)電器，采用交、直流可互換式模塊化結(jié)構(gòu)磁系統(tǒng)，脫扣器、 輔助觸頭和通信模塊分別為可互換的模塊，而且多個輔助觸頭模塊和通信模塊 可根據(jù)用戶需要有選擇地接入，本實(shí)用新型的開關(guān)電器不僅具有可根據(jù)電壓類 型和額定電流選配脫扣器的功能，而且還具有可在現(xiàn)場自行設(shè)定過載和短路保 護(hù)整定倍數(shù)、脫扣等級和負(fù)載電機(jī)極數(shù)的功能，適配性能極佳，具有極好的擴(kuò)展性，附件接入具有極好的互換性，所需的產(chǎn)品型號少和附件的品種、類型少， 開關(guān)整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命長，大大降低了制造成本，方便了用戶的使 用和管理，提高了產(chǎn)品的適用范圍和可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器采用了以
下技術(shù)方案在由底座95和可安裝到底座95上的罩殼99所共同構(gòu)成的外殼 內(nèi)，容納有供通信模塊或功能模塊112接入的接線端子及安裝空間，還容納有 至少一對可分、合的靜觸頭93和動觸頭92及其分別與電源導(dǎo)體16、 17相連 接的主電路電源端子106和主電路負(fù)載端子105,外殼內(nèi)還包括電磁鐵40,用 于執(zhí)行動觸頭92與靜觸頭93的閉合/斷開操作，開關(guān)48,串聯(lián)連接于所述控 制電源端子108與電磁鐵40之間，用于控制電磁鐵40的通/斷，操作機(jī)構(gòu)60， 用于控制靜觸頭93和動觸頭92閉合/斷開，并控制開關(guān)48的通/斷，手動操作 鈕61，包括一個磁通適配器52和一個電壓變換電路80，用于人為控制操作機(jī) 構(gòu)60執(zhí)行動觸頭92和靜觸頭93閉合/斷開任務(wù)，脫扣器50,由電流互感器55 和處理電路53構(gòu)成，電流互感器55將檢測到的過載/短路電流信號通過控制導(dǎo) 線531輸送到處理電路53，處理電路53能對電流互感器55監(jiān)測到的過載/短 路電流信號進(jìn)行分析處理，并通過控制線532向所述的磁通適配器52輸出跳 閘指令，由所述磁通適配器52驅(qū)動操作機(jī)構(gòu)60跳閘， 一對控制電源端子108， 分別通過電源導(dǎo)線101a、 101b與電磁鐵40、電壓變換電路80的輸入端并聯(lián)連 接，所述的電壓變換電路80的輸出端分別通過連接導(dǎo)線102、 103并聯(lián)連接到 磁通適配器52和脫扣器50中的處理電路53上，以將控制電源端子108分別 作為電磁鐵40、磁通適配器52和處理電路53的電源，當(dāng)手動操作鈕61作手 動合閘/分閘操作時，所述的開關(guān)48在操作機(jī)構(gòu)60的控制下接通/斷開，控制 電磁鐵40、》茲通適配器52和處理電^各53的電源的同時通/斷，/人而完成手動 合閘/分閘操作，當(dāng)出現(xiàn)故障時，處理電路53根據(jù)電流互感器55監(jiān)測到的過載 /短路信號，向磁通適配器52輸出跳閘指令，直接驅(qū)使動、靜觸頭快速斷開， 開關(guān)48斷開，使電磁鐵40、磁通適配器52和處理電路53處于斷電狀態(tài)，從 而完成自動跳閘操作。
所述電器還包括一個傳動裝置20,它直接承受由包括電磁鐵40和操作機(jī)構(gòu)60在內(nèi)的用于控制動、靜觸頭的合閘/分閘/跳閘的控制組件附件產(chǎn)生的機(jī)械 動作，并傳遞給動觸頭92的觸頭支持11;還包括至少兩個輔助觸頭模塊100、 104和/或其它監(jiān)測附件和/或控制附件，它們與傳動裝置20發(fā)生如下的機(jī)械動 作的作用關(guān)系，即，動、靜觸頭的閉合/斷開的機(jī)械動作直接作用于傳動裝置 20，并通過傳動裝置20傳遞給輔助觸頭模塊104、 100; 所述傳動裝置20上 可接入的控制附件和監(jiān)測附件的接口數(shù)可擴(kuò)展到2個以上，以對動、靜觸頭的 閉合/斷開提供更多更廣的控制和監(jiān)測。
所述的控制電源端子108的電壓類型為交流電壓或直流電壓，所述的電磁 鐵40的電壓類型根據(jù)控制電源端子108的電壓類型選配；或者反之，所述的 電磁鐵40的電壓類型為交流電壓或直流電壓，所述的控制電源端子108的電 壓類型根據(jù)電磁鐵40的電壓類型配置。
所述的電壓變換電路80的輸入端的電壓與電磁鐵40的電壓相同，其輸出 端的電壓為預(yù)定直流電壓；所述的電壓變換電路80用于將控制電源端子108 的交流或直流電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定直流電壓，以分別向》茲通適配器52和處理電路 53供電。所述的電壓變換電路80由橋式整流電路、降壓或升壓電路、穩(wěn)壓變 換電路中的一種或幾種組合構(gòu)成。
所述的脫扣器50設(shè)置在操作機(jī)構(gòu)60和/或電》茲鐵40的下方，設(shè)有可由用戶 在現(xiàn)場設(shè)定過載/短路保護(hù)電流整定倍數(shù)、脫扣等級和負(fù)載的電極極數(shù)的設(shè)置， 可由用戶根據(jù)額定電流選擇互換。所述的手動操作鈕61為按鈕、或旋轉(zhuǎn)鈕、 旋轉(zhuǎn)手柄、或拔動手柄。
在罩殼99上設(shè)有接口和空間，所述接口用于供2個及以上的輔助觸頭模塊 100、 104和/或其它監(jiān)測附件和/或控制附件以可互換和插拔的方式接入，所述 空間設(shè)置在所述才喿作才幾構(gòu)60的上方，所述的才乘作才幾構(gòu)60位于電f茲鐵40的上 方或順'j面。
所述的動觸頭92設(shè)置在一個接觸橋19的兩端，所述的接觸橋19的一側(cè)安 裝在觸頭支持ll中且一側(cè)與觸頭支持定位面相鄰，所述的接觸橋19的另一側(cè) 與彈簧15連接，所述的觸頭支持11受所述的傳動裝置20控制，在合閘狀態(tài) 時，傳動裝置20與觸頭支持11不接觸，以使動觸頭92在彈簧15的彈力作用下與靜觸頭93接觸閉合，并在動、靜觸頭之間形成穩(wěn)定的接觸力；在跳閘或 分閘過程中，傳動裝置20始終與觸頭支持11接觸，并驅(qū)使動觸頭92克服彈 簧15的彈力作與靜觸頭93分離的運(yùn)動，從而使動、靜觸頭斷開。
所述電器由上、下兩層結(jié)構(gòu)組件組成，底座95內(nèi)設(shè)置有靜觸頭93、動觸頭 92、滅弧室94、觸頭支持ll、彈簧15,它們組成下層底座組件951;罩殼99 內(nèi)設(shè)置有電磁鐵40、脫扣器50、操作機(jī)構(gòu)60、開關(guān)48、傳動裝置20、輔助觸 頭模塊100、 104、通信模塊或功能模塊112,組成上層罩殼組件991。所述的 電磁鐵40設(shè)置在罩殼99的大致中間位置，操作機(jī)構(gòu)60設(shè)置在電磁鐵40的上 邊，脫扣器50設(shè)置在電》茲4失40的下邊，操作機(jī)構(gòu)60 、電,茲鐵40和脫扣器50 成"三，，字形排列。所述的電磁鐵40設(shè)置在罩殼99的大致中間靠邊位置，操 作機(jī)構(gòu)60與電》茲鐵40平行設(shè)置，脫扣器50設(shè)置在電》茲鐵40和操作機(jī)構(gòu)60 的下邊，脫扣器50、電磁鐵40和操作機(jī)構(gòu)60成倒"品"字形排列。按臺階狀 三層結(jié)構(gòu)布置各接線端子，以使客戶區(qū)別與接線，主電路電源端子106和主電 路負(fù)載端子105設(shè)置在底座95上，布置在第一層臺階上，控制電源端子108、 輔助觸頭模塊的指令端子107、 109設(shè)置在罩殼99上，布置在第二層和/或第三 層臺階上，并且，控制電源端子108布置在輔助觸頭模塊的指令端子107、 109 側(cè)面的第二或第三層臺階上。
所述的通信模塊或功能模塊112設(shè)置罩殼99內(nèi)，與脫扣器50相連，位于 脫扣器50下方的空腔內(nèi)，為可互換型插拔式獨(dú)立模塊。
下面根據(jù)具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的兩個用途特點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)對 比說明本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果。
所述開關(guān)電器的用途特點(diǎn)之一，是它連接于某種用電設(shè)備與電源之間，由 于各種用電設(shè)備的電壓類型、電極極數(shù)、額定電流、短路保護(hù)倍數(shù)和脫扣等級 等要求不同，所以開關(guān)電器的適配性能是其十分重要的性能指標(biāo)。.所述的適配 性能，是指同一型號的開關(guān)設(shè)備能適配多種用電設(shè)備和能滿足多種電壓類型、 電極極數(shù)、額定電流、短路保護(hù)整定倍數(shù)、脫扣等級的要求的性能。現(xiàn)有技術(shù) 如ZL00813988.1專利采用保護(hù)模塊可互換以解決額定電流的適配問題，但未 解決電壓類型、短路保護(hù)和脫扣等級的適配問題，而且額定電流的適配僅是采用保護(hù)模塊的互換的方法，而不能由用戶在現(xiàn)場自行設(shè)定。很顯然，這種已有 電器的適配性很差， 一是需要按額定電流不同配置多種型號的保護(hù)模塊附件， 二是由于保護(hù)模塊附件的品種有限，使用戶可選擇的范圍受到限制。本實(shí)用新 型的脫扣器不僅可根據(jù)用電設(shè)備的電壓類型和額定電流選取配置，而且還可以 由用戶在現(xiàn)場設(shè)定過載/短路保護(hù)整定倍數(shù)、脫扣等級和負(fù)載電機(jī)極數(shù)。因此， 本實(shí)用新型的技術(shù)方案，不僅可最大限度的減少可互換脫扣器的品種型號，而 且還可為用戶提供極為廣泛的短路保護(hù)和脫扣等級的選擇范圍。
具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的用途特點(diǎn)之二，是需要有選擇地可互換 地配置多種控制和監(jiān)測輔件，其中最為重要的也是使用最為普遍的輔件如輔助 觸頭、通信模塊或功能模塊。因此，具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器本體能否 兼容和是否設(shè)有供多種類型和型號的控制和監(jiān)測輔件接入的接口 ，是其另一項(xiàng)
重要的性能指標(biāo)?，F(xiàn)有技術(shù)如ZL00813988.1專利，雖然也設(shè)有供接入輔助觸 頭附件和通信附件的接口和空間，但由于其輔助觸頭附件和通信附件均需通過 保護(hù)模塊才能對動觸頭實(shí)現(xiàn)連接，所以該已有技術(shù)方案的另一缺陷是，可互換
式保護(hù)模塊十分復(fù)雜、價格昂貴、更換困難，而且還限制了可接入的附件的數(shù) 量，這些缺陷都會大大影響產(chǎn)品的使用功能和性能。而本實(shí)用新型的技術(shù)方案， 可實(shí)現(xiàn)輔助觸頭附件直接與動觸頭發(fā)生連接，不僅使得脫扣器十分筒單，而且 可將輔助觸頭附件的可接入數(shù)擴(kuò)大至2個以上，脫扣器、輔助觸頭附件、通信 模塊或功能模塊的更換十分方便。


圖l是本實(shí)用新型具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的一個實(shí)施例的原理示 意圖2是圖1的本實(shí)用新型開關(guān)電器實(shí)施例的上下兩層結(jié)構(gòu)的分解示意圖； 圖3a是圖1的本實(shí)用新型開關(guān)電器實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3b是圖3a的左側(cè)視圖4a是本實(shí)用新型具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的另一實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖4b是圖4a的左側(cè)^L圖5a是本實(shí)用新型具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的又一實(shí)施例的總體 結(jié)構(gòu)示意圖5b是圖5a的左側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具有控制和保護(hù)功 能的開關(guān)電器。本實(shí)用新型不限于以下相對附圖給出的對各具體實(shí)施例的描 述。
如圖l所示，本實(shí)用新型的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，包括底座95 和罩殼99構(gòu)成的外殼。底座95內(nèi)裝有靜觸頭93和動觸頭92。靜觸頭93分別 通過電源導(dǎo)體16、 17與設(shè)置在底座95上的主電路電源端子106和主電路負(fù)載 端子105相連。動觸頭92設(shè)置在接觸橋19的兩端，接觸橋19的一側(cè)與觸頭 支持11固定連接且一側(cè)與觸頭支持定位面相鄰，另一側(cè)與彈簧15的一端連接。 彈簧15的另一端固定在底座95上，并為動觸頭92向靜觸頭93閉合提供驅(qū)動 力和接觸力。所述的觸頭支持11受所述的傳動裝置20控制，在合閘狀態(tài)時， 傳動裝置20與觸頭支持11不接觸，以使動觸頭92在彈簧15的彈力作用下與 靜觸頭93接觸閉合，并在動、靜觸頭之間形成穩(wěn)定的接觸力；在跳閘或分閘 過程中，傳動裝置20始終與觸頭支持11接觸，并驅(qū)使動觸頭92克服彈簧15 的彈力作與靜觸頭93分離的運(yùn)動，從而使動、靜觸頭斷開。
如圖所示，罩殼99內(nèi)裝有電磁鐵40、操作機(jī)構(gòu)60、脫扣器50、磁通適配 器52、開關(guān)48、電壓變換電^各80、電源導(dǎo)線101a和101b、連接導(dǎo)線102和 103、傳動裝置20、輔助觸頭模塊組100和104以及通信模塊或功能模塊112 及其接線端子110。這里，通信模塊和功能模塊只能二者選一，均用標(biāo)號112 代表。
設(shè)置在罩殼99上的控制電源端子108直接通過電源導(dǎo)線101a和101b,并聯(lián)連接在電磁鐵40和電壓變換電路80的輸入端上，并通過電壓變換電路80 將控制電源電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定直流電壓輸出。控制電源端子108的電壓可以是交 流型，也可以是直流型。所述電壓變換電路80的輸出端分別通過連接導(dǎo)線102 和103與磁通適配器52和處理電路53并聯(lián)連接，分別為它們提供工作電壓。 在控制電源端子108與電磁鐵40、磁通適配器52和電壓變換電路80的供電線 路中，還串聯(lián)一個受操作機(jī)構(gòu)60控制的開關(guān)48。只有當(dāng)操作機(jī)構(gòu)60合閘時， 開關(guān)48才能接通，電源才可以向電^茲鐵40、；茲通適配器52和處理電路53供 電。電壓變換電路80由橋式整流電路、降壓或升壓變換電路、穩(wěn)壓變換電路 中的一種或幾種構(gòu)成，能夠把控制電源端子108的電源電壓(如AC24V、 AC48V、 AC72V、 AC110V、 AC127V、 AC220V、 AC230V、 AC240V、 DC24V、 DC48V、 DC72V、 DC110V、 DC125V、 DC220V、 DC250V)轉(zhuǎn)換為預(yù)定直流 電壓，作為；茲通適配器52、處理電3各53的工作電壓。
脫扣器50包括電流互感器55和處理電路53。電流互感器55能夠在主電 路發(fā)生如過載、短路等電氣故障時，監(jiān)測到過載/短路電流信號，處理電路53 再對過載/短路電流信號進(jìn)行分析處理后，向磁通適配器52輸出跳閘指令，從 而磁通適配器52驅(qū)動操作機(jī)構(gòu)60跳閘，使動觸頭92從閉合位置轉(zhuǎn)換到斷開 位置。
本實(shí)用新型的一個重要發(fā)展在于，電磁鐵40直接由控制電源端子108供 電，供電的通/斷受開關(guān)48控制，電壓類型為交流型或直流型，由客戶根據(jù)所 需電源電壓選取。操作機(jī)構(gòu)60位于電磁鐵40的上方或側(cè)面，它不僅受人為控 制和脫扣器50的》茲通適配器52的控制，而且還可以控制開關(guān)48。本實(shí)用新型 的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器不工作時或者控制電源端子108的電壓為0 時，操作機(jī)構(gòu)60和電;茲鐵40都壓住傳動裝置20,使開關(guān)48斷開，保持動觸 頭92處于斷開位置。
當(dāng)操作手動操作鈕61使操作機(jī)構(gòu)60合閘時，開關(guān)48接通，使控制電源 端子108向電磁鐵40供電，電磁鐵40通電后吸合，傳動裝置20受其復(fù)位力 和彈簧15的作用力共同驅(qū)動向上轉(zhuǎn)動，觸頭支持11向上移動，使動觸頭92 從斷開位置轉(zhuǎn)換到閉合位置，主電路接通。控制電源端子108只要出現(xiàn)人為斷電、或者操作機(jī)構(gòu)60人為分閘、或者 脫扣器50發(fā)出跳閘指令使操作機(jī)構(gòu)60跳閘中的一種或多種情況時,動觸頭92 都會從閉合位置轉(zhuǎn)換到斷開位置，使主電路斷開。具體動作過程是，當(dāng)控制電 源端子108人為斷電，電磁鐵40斷電釋放，電磁鐵40壓住并驅(qū)使傳動裝置20 向下轉(zhuǎn)動，觸頭支持ll向下移動，使動觸頭92從閉合位置轉(zhuǎn)換到斷開位置， 主電路斷開。當(dāng)人為操作手動操作鈕61使操作機(jī)構(gòu)60分閘時，開關(guān)48斷開， 電磁鐵40斷電釋放，操作機(jī)構(gòu)60和電磁鐵40壓住并驅(qū)使傳動裝置20向下轉(zhuǎn) 動，觸頭支持ll向下移動，使動觸頭92從閉合位置轉(zhuǎn)換到斷開位置，主電路 斷開。
當(dāng)操作手動操作鈕61使操作機(jī)構(gòu)60合閘，并使動觸頭92處于閉合位置 時，電壓變換電路80向脫扣器50中的處理電路53供電，電流互感器55時時 監(jiān)測電路的運(yùn)行狀況，把監(jiān)測到的故障信號傳送給處理電路53進(jìn)行分析處理， 并在過載/短路電流出現(xiàn)時，處理電路53向磁通適配器52發(fā)出跳閘指令，驅(qū)動 操作機(jī)構(gòu)60動作，然后^f吏開關(guān)48斷開，電;茲4失40斷電釋》i:，操作機(jī)構(gòu)60和 電磁鐵40壓住傳動裝置20并使其向下轉(zhuǎn)動，觸頭支持11向下移動，使動觸 頭92從閉合位置轉(zhuǎn)換到斷開位置，主電路斷開。
在分閘或跳閘過程中，操作機(jī)構(gòu)60的動作直接作用到傳動裝置20上，由 于操作機(jī)構(gòu)動作的起動速度要比電磁鐵40動作的起動速度快得多，所以本實(shí) 用新型的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的開斷性能很強(qiáng)，它不僅具有斷路器 所具備的控制和保護(hù)功能，而且還具有斷路器所具備的快速分?jǐn)嗄芰Α?br> 在合閘過程中，動觸頭92向靜觸頭93閉合所需的作用力由彈簧15提供， 因此，本實(shí)用新型的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的合閘速度不僅快捷、而 且還很穩(wěn)定，所以它還具有了接觸器所具備的可頻繁操作的性能。
圖2、 3a示出了本實(shí)用新型具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器的上下兩層形 式的總體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的開關(guān)電器總體分為上下兩層結(jié)構(gòu)。下層為帶有塑 殼18的底座組件951,上層為罩殼組件的l。脫扣器50、輔助觸頭模塊104和 100、通信模塊或功能模塊112設(shè)計成可互換型插拔式獨(dú)立模塊，便于用戶根 據(jù)需求更換。脫扣器50設(shè)計成多個電流段可互換型插拔式獨(dú)立模塊，具有斷相保護(hù)、相不平衡保護(hù)和過載/短路保護(hù)等功能。脫扣器50的額定電流大小由 客戶根據(jù)所用負(fù)載的額定電流(或功率)選取，在產(chǎn)品使用現(xiàn)場，還可以設(shè)置 過載和短路保護(hù)整定倍數(shù)、脫扣等級(如10A、 10、 20、 30)，負(fù)載電機(jī)極數(shù) (如三相或單相)等。輔助觸頭才莫塊104和100由常開和/或常閉輔助觸頭組、 報警觸頭組、手柄指示觸頭組的一種或幾種構(gòu)成。通信模塊或功能模塊112具 有遙測、遙信、遙調(diào)、遙控"四遙"功能，適用于ModBus、 Profibus、 DeviceNet 等通訊協(xié)議。通信模塊或功能模塊112設(shè)計成多個具有不同功能的模塊，分 別具有故障區(qū)分、負(fù)載指示、手動和自動復(fù)位、熱過載報警功能，由脫扣器50 提供工作電源。操作機(jī)構(gòu)60可由手動操作鈕61直接手動合閘或分閘，手動操 作鈕61可以是旋鈕，也可以是按鈕、旋轉(zhuǎn)手柄或拔動手柄，或者類似能夠使 操作機(jī)構(gòu)合閘或分閘的手動操作裝置。
圖2、 3a和3b示出了本實(shí)用新型具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器內(nèi)部結(jié) 構(gòu)和主要部件的布局。本實(shí)用新型的開關(guān)電器總體設(shè)計成上下兩層結(jié)構(gòu)，下層 為底座組件951,上層為罩殼組件991。下層底座組件951由i殳置在底座95內(nèi) 的靜觸頭93、動觸頭92、滅弧室94、觸頭支持ll、提供觸頭閉合所需的驅(qū)動 力和接觸力的彈簧15以及塑殼18組成。罩殼組件991由設(shè)置在罩殼99內(nèi)的 電磁鐵40、脫扣器50、操作機(jī)構(gòu)60、開關(guān)48、傳動裝置20、輔助觸頭模塊 100和104、通信才莫塊或功能模塊112組成。電石茲鐵40和操作機(jī)構(gòu)60共同相 互協(xié)調(diào)作用在傳動裝置20上，控制著動、靜觸頭的接通與斷開。搡作機(jī)構(gòu)60 還控制著電磁鐵40,只有先手動合閘操作機(jī)構(gòu)60,電磁鐵40才可以通電工作； 但會受脫扣器50控制，當(dāng)脫扣器50監(jiān)測到主電路有過載、短路等電氣故障時， 會驅(qū)動操作機(jī)構(gòu)60跳閘。
輔助觸頭模塊104和100、通信模塊或功能模塊112設(shè)計成可互換型插拔 式獨(dú)立模塊，直接裝在上層罩殼組件991中。輔助觸頭模塊104設(shè)在上層罩殼 組件991最上面，輔助觸頭模塊IOO設(shè)在輔助觸頭模塊104的下面。輔助觸頭 模塊的指令端子109和107分別設(shè)在罩殼99上的位于主電路電源端子106下 方的第二層和/或第三層臺階上?？刂齐娫炊俗?08設(shè)在罩殼99上的位于輔助 觸頭模塊的指令端子109和107右面或左面第二層和/或第三層臺階上。主電路電源端子106設(shè)在底座95最上面的第一層臺階上，主電路負(fù)載端子105設(shè)在 底座95最下面的第一層臺階上。主電路電源端子106也可設(shè)在罩殼99最前端， 主電路負(fù)載端子105也可設(shè)在罩殼99最下端。主電路電源端子106和主電路 負(fù)載端子105、控制電源端子108、輔助觸頭模塊的指令端子109和107以臺 階狀布置成上中下三層，便于客戶區(qū)別與接線。
通信模塊或功能模塊112與脫扣器50相聯(lián)，設(shè)在罩殼99內(nèi)，位于脫扣器 50下端的一個公用空腔內(nèi)，為可互換型插拔式獨(dú)立模塊。
圖4a、 4b和圖5a、 5b分別示出了具有不同的操作機(jī)構(gòu)與電磁鐵位置的本 實(shí)用新型的另外兩種不同的實(shí)施例。如圖4a、 4b所示的實(shí)施例，操作機(jī)構(gòu)60 設(shè)在輔助觸頭模塊組100和104的下面，操作機(jī)構(gòu)60的下面是電磁鐵40,再 下面是脫扣器50,最下面是通信模塊或功能模塊112。電磁鐵40大致處在中 間位置，操作機(jī)構(gòu)60、電磁鐵40和脫扣器50成"三，，字形排列。圖5a、 5b 示出的實(shí)施例，操作機(jī)構(gòu)60和電磁鐵40平行放置， 一起設(shè)在輔助觸頭模塊組 100和104及控制電源端子108下面，脫扣器50設(shè)置在操作機(jī)構(gòu)60和電磁鐵 40的下面，最后是通信模塊或功能模塊112,脫扣器50、電磁鐵40和操作機(jī) 構(gòu)60成倒"品，，字形排別。
本實(shí)用新型的開關(guān)電器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命長，是一種既可頻繁操作 又具有高開斷性能的集控制和過載、短路保護(hù)等多種功能于一體的開關(guān)電器。
權(quán)利要求1、一種具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，所述電器的外殼由底座(95)和可安裝到底座(95)上的罩殼(99)共同構(gòu)成，所述外殼內(nèi)包括至少一對可分、合的靜觸頭(93)和動觸頭(92)及其分別與電源導(dǎo)體(16、17)相連接的主電路電源端子(106)和主電路負(fù)載端子(105)，還包括電磁鐵(40)，用于執(zhí)行動觸頭(92)與靜觸頭(93)的閉合/斷開操作，所述外殼內(nèi)容納有供通信模塊或功能模塊(112)接入的接線端子及安裝空間，其特征在于開關(guān)(48)，串聯(lián)連接于所述控制電源端子(108)與電磁鐵(40)之間，用于控制電磁鐵(40)的通/斷，操作機(jī)構(gòu)(60)，用于控制靜觸頭(93)和動觸頭(92)閉合/斷開，并控制開關(guān)(48)的通/斷，手動操作鈕(61)，包括一個磁通適配器(52)和一個電壓變換電路(80)，用于人為控制操作機(jī)構(gòu)(60)執(zhí)行動觸頭(92)和靜觸頭(93)閉合/斷開任務(wù)，脫扣器(50)，由電流互感器(55)和處理電路(53)構(gòu)成，處理電路(53)能對電流互感器(55)監(jiān)測到的過載/短路電流信號進(jìn)行分析處理，并通過控制線(532)向所述的磁通適配器(52)輸出跳閘指令，由所述磁通適配器(52)驅(qū)動操作機(jī)構(gòu)(60)跳閘，一對控制電源端子(108)，分別通過電源導(dǎo)線(101a、101b)與電磁鐵(40)、電壓變換電路(80)的輸入端并聯(lián)連接，所述的電壓變換電路(80)的輸出端分別通過連接導(dǎo)線(102、103)并聯(lián)連接到磁通適配器(52)和脫扣器(50)中的處理電路(53)上，以將控制電源端子(108)分別作為電磁鐵(40)、磁通適配器(52)和處理電路(53)的電源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述電器還包括一個傳動裝置(20),它直接承受由包括電磁鐵(40)和操作機(jī)構(gòu)(60)在內(nèi)的用于控制動、靜觸頭的合閘/分閘/跳閘的控制組件附件產(chǎn)生 的機(jī)械動作,并傳遞給動觸頭(92)的觸頭支持(11);還包括至少兩個輔助觸頭4莫塊(100、 104)和/或其它監(jiān)測附件和/或控制 附件，它們與傳動裝置(20)發(fā)生如下的機(jī)械動作的作用關(guān)系，即，動、靜觸 頭的閉合/斷開的機(jī)械動作直接作用于傳動裝置(20),并通過傳動裝置(20) 傳遞給輔助觸頭4莫塊組(104、 100);所述傳動裝置(20)上可接入的控制附件和監(jiān)測附件的接口數(shù)可擴(kuò)展到2 個以上，以對動、靜觸頭的閉合/斷開提供更多更廣的控制和監(jiān)測。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的控制電源端子(108)的電壓類型為交流電壓或直流電壓，所述的電磁 鐵(40)的電壓類型根據(jù)控制電源端子(108)的電壓類型選配；或者反之， 所述的電磁鐵(40)的電壓類型為交流電壓或直流電壓，所述的控制電源端子(108)的電壓類型根據(jù)電磁鐵(40)的電壓類型配置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的電壓變換電路(80)的輸入端的電壓與電-茲鐵(40)的電壓相同，其輸 出端的電壓為預(yù)定直流電壓；所述的電壓變換電路(80)用于將控制電源端子(108)的交流或直流電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定直流電壓，以分別向磁通適配器(52) 和處理電路(53)供電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在 于所述的電壓變換電路(80)由橋式整流電路、降壓或升壓電路、穩(wěn)壓變換 電路中的 一種或幾種組合構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的脫扣器(50)設(shè)置在操作機(jī)構(gòu)(60)和/或電磁鐵(40)的下方，設(shè)有可 由用戶在現(xiàn)場設(shè)定過載/短路保護(hù)電流整定倍數(shù)、脫扣等級和負(fù)載的電極極數(shù)的 設(shè)置，可由用戶根據(jù)額定電流選擇互換。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的手動操作鈕(61)為按鈕、或旋轉(zhuǎn)鈕、或旋轉(zhuǎn)手柄、或拔動手柄。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 在罩殼(99)上設(shè)有接口和空間，所述接口用于供2個及以上的輔助觸頭模塊(100、 104)和/或其它監(jiān)測附件和/或控制附件以可互換和插拔的方式接入， 所述空間設(shè)置在所述操作機(jī)構(gòu)(60)的上方，所述的操作機(jī)構(gòu)(60)位于電磁 4失(40)的上方或側(cè)面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的動觸頭(92)設(shè)置在一個接觸橋(19)的兩端，所述的接觸橋(19)安 裝在觸頭支持(11)中且一側(cè)與觸頭支持的定位面相鄰，所述的接觸橋(19) 的另一側(cè)與彈簧(15)連接，所述的觸頭支持(11)受所述的傳動裝置(20) 控制，在合閘狀態(tài)時，傳動裝置(20)與觸頭支持(11)不接觸，以使動觸頭(92)在彈簧(15)的彈力作用下與靜觸頭(93)接觸閉合，并在動、靜觸頭 之間形成穩(wěn)定的接觸力;在跳閘或分閘過程中，傳動裝置(20)始終與觸頭支 持(11)接觸，并驅(qū)使動觸頭(92)克服彈簧(15)的彈力作與靜觸頭(93) 分離的運(yùn)動，從而使動、靜觸頭斷開。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2或9所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征 在于所述電器由上、下兩層結(jié)構(gòu)組件組成，底座(95)內(nèi)設(shè)置有靜觸頭(93)、 動觸頭(92)、滅弧室(94)、觸頭支持(11)、彈簧(15),它們組成下層 底座組件(951);罩殼(99)內(nèi)設(shè)置有電磁鐵(40)、脫扣器(50)、操作 機(jī)構(gòu)(60)、開關(guān)(48)、傳動裝置(20)、輔助觸頭模塊(100、 l(M)、通 信模塊或功能模塊(112),組成上層罩殼組件(991)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的電磁鐵(40)設(shè)置在罩殼(99)的大致中間位置，操作機(jī)構(gòu)(60)設(shè)置 在電磁鐵(40)的上邊，脫扣器(50)設(shè)置在電磁鐵(40)的下邊，操作機(jī)構(gòu)(60)、電磁鐵(40)和脫扣器(50)成"三，，字形排列。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 所述的電磁鐵(40)設(shè)置在罩殼(99)的大致中間靠邊位置，操作機(jī)構(gòu)(60) 與電磁鐵(40 )平行設(shè)置，脫扣器(50 )設(shè)置在電磁鐵(40 )和操作機(jī)構(gòu)(60 ) 的下邊，脫扣器(50)、電磁鐵(40)和操作機(jī)構(gòu)(60)成倒"品"字形排列。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于 按臺階狀三層結(jié)構(gòu)布置各接線端子，以使客戶區(qū)別與接線，主電路電源端子(106)和主電路負(fù)載端子(105 )設(shè)置在底座(95 )上，布置在第一層臺階上， 控制電源端子(108)、輔助觸頭模塊的指令端子(107、 109)設(shè)置在罩殼(99) 上，布置在第二層和/或第三層臺階上，并且，控制電源端子(108)布置在輔 助觸頭模塊的指令端子(107、 109)側(cè)面的第二和/或第三層臺階上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，其特征在于-. 所述的通信模塊或功能模塊(112)設(shè)置罩殼(99)內(nèi)，與脫扣器(50)相連， 位于脫扣器(50)下方的空腔內(nèi)，為可互換型插拔式獨(dú)立模塊。
專利摘要一種具有控制和保護(hù)功能的開關(guān)電器，采用交、直流可互換式模塊化結(jié)構(gòu)磁系統(tǒng)，脫扣器、輔助觸頭和通信模塊分別為可互換的模塊，而且多個輔助觸頭模塊和通信模塊可根據(jù)用戶需要有選擇地接入，既具有接觸器的可頻繁操作和壽命長的特點(diǎn)和功能，又具有斷路器的控制、保護(hù)和快速分?jǐn)嗟奶攸c(diǎn)和功能。本實(shí)用新型的開關(guān)電器不僅具有可根據(jù)電壓類型和額定電流選配脫扣器的功能，而且還具有可在現(xiàn)場自行設(shè)定過載和短路保護(hù)整定倍數(shù)、脫扣等級和負(fù)載電機(jī)極數(shù)的功能，適配性能極佳，附件接入具有極好的互換性，所需的產(chǎn)品型號少和附件的品種、類型少，開關(guān)整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命長，大大方便了用戶的使用和管理，提高了產(chǎn)品的適用范圍和可靠性。
文檔編號H01H73/42GK201146161SQ20082000451
公開日2008年11月5日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者謝冬文, 郭德鑫 申請人:浙江正泰電器股份有限公司