專利名稱：一種脫扣裝置及斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種脫扣裝置，特別涉及低壓斷路器的脫扣裝置，屬低壓電器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，低壓斷路器用于不頻繁地分?jǐn)嗪徒油娐?，其最重要的作用之一是在電路發(fā)生短路故障的情況下切斷電源，以保護(hù)線路、設(shè)備和人員安全。斷路器通常由觸頭滅弧系統(tǒng)、脫扣執(zhí)行機(jī)構(gòu)及脫扣驅(qū)動單元構(gòu)成，其中觸頭滅弧系統(tǒng)的作用是依靠觸頭的開閉接通和分?jǐn)嚯娐罚幻摽蹐?zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是為觸頭的開閉提供驅(qū)動力，例如最常見的磁通變換器；脫扣驅(qū)動單元則起到監(jiān)測電路運(yùn)行參數(shù)的變化，并在故障發(fā)生時向操作機(jī)構(gòu)發(fā)出開斷指令的作用。根據(jù)供電方式的不同，脫扣裝置通?？煞譃橥獠侩娫垂╇姾妥怨┠軆煞N類型，其中自供能是指利用與主回路交鏈的電流互感器直接從主回路提取所需電能。當(dāng)前斷路器技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一是豐富的保護(hù)功能，而使用電子技術(shù)設(shè)計(jì)的智能脫扣器是實(shí)現(xiàn)斷路器豐富保護(hù)功能的重要發(fā)展方向。智能脫扣器使用電子芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，充分利用微處理器的數(shù)據(jù)處理能力獲得準(zhǔn)確、靈活并具多樣性的保護(hù)特性。但智能脫扣器需要電源才能正常工作，在交流系統(tǒng)中，智能脫扣器的工作電源通常都取自與主回路交鏈的電流互感器。這樣就帶來一個問題，在主回路中無電流或電流很小的情況下，智能脫扣器處于失效狀態(tài)，此時如果發(fā)生短路故障，或是斷路器接通短路故障時，斷路器將無法有效動作而失去保護(hù)功能；另一方面，對于使用在直流系統(tǒng)中的斷路器，由于無法通過電磁感應(yīng)的方法從主回路取得穩(wěn)定的工作電源，因此通常需要為脫扣器提供外部電源。無論是交流系統(tǒng)中取自主回路的電源，還是直流系統(tǒng)中由外部提供的電源本身，都存在可靠性問題，一旦電源發(fā)生故障，智能脫扣器將失去保護(hù)功能，在智能脫扣器失效的狀態(tài)下如果電路發(fā)生故障，斷路器將失去保護(hù)功能而引發(fā)事故。為克服上述問題，一般現(xiàn)有的智能式斷路器通常都設(shè)計(jì)有一自供能的快速脫扣裝置，以非電子的方法直接響應(yīng)主回路發(fā)生的短路故障，以確保斷路器能夠在智能脫扣器電源失效或者響應(yīng)速度達(dá)不到要求的情況下，可靠地使斷路器能夠在斷路故障時分?jǐn)嚯娐?。例如，美國專利US6034858A介紹了一種不依賴于外部電源的電流互感器，該電流互感器包含一個關(guān)聯(lián)電流一次主回路的磁路以及帶脫扣繼電器的二次線圈。該磁路包含運(yùn)動件和固定件。當(dāng)一次主回路的電流超出預(yù)設(shè)值時運(yùn)動件會從開口位置向閉合位置移動。 運(yùn)動件位置的改變會導(dǎo)致磁路中磁通的變化從而在二次線圈中感應(yīng)出電流，該感應(yīng)電流觸發(fā)磁通變換器，從而實(shí)現(xiàn)快速脫扣。該專利部分解決了直流斷路器的自供源問題，根據(jù)其結(jié)構(gòu)只有在其運(yùn)動件運(yùn)動過程中產(chǎn)生電流，時間是毫秒級的，不能長時間、穩(wěn)定有效地為智能控制器供電，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)記錄、在線監(jiān)測等功能，實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能十分有限。而現(xiàn)有技術(shù)提供的智能脫扣器與快速脫扣裝置同時使用的方案，存在一個矛盾由于使用了自供能的快速脫扣裝置，當(dāng)主電路中的短路電流達(dá)到某一閥值時，無論智能脫扣器是否發(fā)出脫扣信號，快速脫扣裝置都將觸動操作機(jī)構(gòu)動作分?jǐn)嚯娐?。但是在智能脫扣器能夠正常工作的情況下，從整個電路系統(tǒng)更合理保護(hù)的角度出發(fā)，往往希望斷路器不響應(yīng)快速脫扣裝置發(fā)出的開斷指令，而僅響應(yīng)智能脫扣器發(fā)出的開斷指令，便在現(xiàn)有技術(shù)中目前未有合理實(shí)現(xiàn)這一功能的方法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有智能脫扣裝置與自供能的快速脫扣裝置共用所存在的相互干擾的問題，提供一種可實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)且多重保護(hù)之間不相互干擾，可靠保證電力系統(tǒng)安全的脫扣裝置。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題，一種脫扣裝置，包括第一脫扣執(zhí)行單元、第一脫扣驅(qū)動單元，所述第一脫扣驅(qū)動單元與所述第一脫扣執(zhí)行單元電連接；其特征在于，所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路中連接有一屏蔽單元，該屏蔽單元能夠接受外部信號控制使所述回路關(guān)斷或?qū)ā＿M(jìn)一步地，該脫扣裝置還包括第二脫扣執(zhí)行單元和第二脫扣驅(qū)動單元，第二脫扣執(zhí)行單元與第二脫扣驅(qū)動單元電連接；所述第二脫扣驅(qū)動單元與所述屏蔽單元電連接，當(dāng)?shù)诙摽蹐?zhí)行單元和第二脫扣驅(qū)動單元所形成的回路導(dǎo)通時，第二脫扣驅(qū)動單元控制所述屏蔽單元使所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路關(guān)斷；當(dāng)?shù)诙摽蹐?zhí)行單元和第二脫扣驅(qū)動單元所形成的回路關(guān)斷時，第二脫扣驅(qū)動單元控制所述所述屏蔽單元使所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路導(dǎo)通。更進(jìn)一步地，所述第一脫扣執(zhí)行單元與第二脫扣執(zhí)行單元為同一脫扣執(zhí)行單元。優(yōu)選地，所述第一脫扣驅(qū)動單元為自供能脫扣驅(qū)動單元。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)用新型構(gòu)思，可得到一種斷路器，該斷路器包含本實(shí)用新型的脫扣裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)用新型構(gòu)思，還可得到一種斷路器的保護(hù)功能擴(kuò)展方法如下一種斷路器的保護(hù)功能擴(kuò)展方法，所述斷路器包含一脫扣裝置，所述脫扣裝置包含一第一脫扣驅(qū)動單元，及與該第一脫扣驅(qū)動單元電連接的脫扣執(zhí)行單元；其特征在于，該方法包括以下步驟步驟A、在所述第一脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元所形成的回路中接入一屏蔽單元，該屏蔽單元能夠接受外部信號控制使所述第一脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元所形成的回路關(guān)斷或?qū)ǎ徊襟EB、將所述脫扣執(zhí)行單元與另外一智能控制器的輸出端連接，該智能控制器的輸入端連接有用于對主回路進(jìn)行檢測的檢測單元；步驟C、將所述屏蔽單元的控制端與所述另外的智能控制器的輸出端連接。。作為一優(yōu)選方案，所述屏蔽單元為開關(guān)管，該開關(guān)管與所述脫扣執(zhí)行單元并聯(lián)；并在所述另外的智能控制器與該開關(guān)管所形成的回路中串聯(lián)一二極管，該二極管的位置及方向可使所述另外的智能控制器與該開關(guān)管所形成的回路斷路，且在所述開關(guān)管導(dǎo)通時，所述開關(guān)管可使所述第一脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元所形成的回路關(guān)斷。作為另一優(yōu)選方案，所述屏蔽單元為繼電器，該繼電器與所述脫扣執(zhí)行單元串聯(lián)。[0020]本實(shí)用新型通過將一個屏蔽單元接入脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元所形成的回路中，該脫扣裝置可與其它的脫扣裝置(例如內(nèi)部或外部的智能脫扣器)結(jié)合形成多重保護(hù)機(jī)制，且相互之間無干擾。使用時，將屏蔽單元的控制回路與其它脫扣裝置連接，在其它脫扣裝置正常工作的情況下，切斷脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元之間的聯(lián)系，由其它脫扣裝置進(jìn)行保護(hù)，例如內(nèi)部或外部的智能脫扣器，從而可利用其強(qiáng)大的功能實(shí)現(xiàn)完整的保護(hù)、檢測、監(jiān)控等功能；在其它脫扣裝置故障的情況下，本實(shí)用新型的脫扣裝置的保護(hù)功能開啟， 從而實(shí)現(xiàn)基本的保護(hù)功能，保證電力系統(tǒng)的安全。

圖1為本實(shí)用新型的脫扣裝置的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的脫扣裝置，如附圖1 (虛線框中部分)所示，包括脫扣執(zhí)行單元、脫扣驅(qū)動單元，所述脫扣驅(qū)動單元與所述脫扣執(zhí)行單元電連接；所述脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元所形成的回路中連接有一屏蔽單元，該屏蔽單元能夠接受外部信號控制使所述脫扣驅(qū)動單元與脫扣執(zhí)行單元所形成的回路關(guān)斷或?qū)?。該屏蔽單元的控制端可以與其它脫扣裝置連接，從而在實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)的情況下，相互之間無干擾。下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明實(shí)施例一如圖2所示，本實(shí)施例中，所述第一脫扣執(zhí)行單元為最常用的磁通變換器2，磁通變換器2接受與其連接的第一脫扣驅(qū)動單元的信號，觸發(fā)觸頭滅弧系統(tǒng)或觸頭動作，關(guān)斷主回路。所述第一脫扣驅(qū)動單元為自供能脫扣驅(qū)動單元1。本實(shí)用新型中的自供能脫扣驅(qū)動單元1，可以采用美國專利US6034858A中的電流互感器，也可以采用其它類似的技術(shù)方案。如圖2所示，在自供能脫扣驅(qū)動單元1與磁通變換器2所形成的回路中，接有一個與磁通變換器2并聯(lián)的開關(guān)管3，開關(guān)管3的控制端與一個使用外部電源的智能脫扣器連接。該智能脫扣器包括檢測主回路電流變化的檢測單元5，接收檢測單元5發(fā)出的檢測信號的智能控制器4，以及脫扣執(zhí)行單元，本實(shí)施例中以磁通變換器2共用為該智能脫扣器的脫扣執(zhí)行單元，即第一、第二脫扣執(zhí)行單元均為磁通變換器2，從而可減少部件數(shù)量。智能控制器4 由外部電源(用ACC表示)供電并與磁通變換器2連接，根據(jù)檢測到的主回路電流情況控制磁通變換器2的動作。從圖2可以看到，采用并聯(lián)的開關(guān)管作為屏蔽單元時，外部的智能控制器4與開關(guān)管3形成回路，為了防止外部電源被開關(guān)管3短路，從而不能為磁通變換器提供電源，需要在智能控制器4與開關(guān)管3所形成的回路中串聯(lián)一個二極管31，連接時，二極管31的安裝位置及方向可使智能控制器4與開關(guān)管3所形成的回路斷路。即二極管31的導(dǎo)通方向應(yīng)與智能控制器4與開關(guān)管3所形成的回路的電流方向相反，且為了在外部智能脫扣器工作時，開關(guān)管3能將磁通變換器2與自供能脫扣驅(qū)動單元1所形成的回路斷開，二極管31必須連接在開關(guān)管3與自供能脫扣驅(qū)動回路(即磁通變換器2與自供能脫扣驅(qū)動單元1所形成的回路)的連接節(jié)點(diǎn)之后，且在智能控制器4與磁通變換器2的連接節(jié)點(diǎn)之前，例如圖2中所示位置。自供能脫扣驅(qū)動單元1與主回路耦合連接，從主回路提取所需電能并監(jiān)測主回路的電流變化，當(dāng)主回路電流異常時，自供能脫扣驅(qū)動單元1驅(qū)動磁通變換器2 關(guān)斷主回路。開關(guān)管3的控制端與智能控制器4連接，當(dāng)智能控制器4可以給磁通變換器 2正常供源時，同時給開關(guān)管3提供一控制電流，使開關(guān)管3導(dǎo)通，此時自供能脫扣驅(qū)動單元1與開關(guān)管3構(gòu)成一回路，即磁通變換器2被開關(guān)管3短路，此時自供能脫扣驅(qū)動單元 1不能給磁通變換器2提供脫扣電能，保護(hù)功能由檢測單元5、智能控制器4及磁通變換器 2所組成的智能脫扣器承擔(dān)。在該智能脫扣器無法有效工作的情況下，如外部電源VCC斷電、智能控制器4產(chǎn)生故障等時，開關(guān)管3處于截斷狀態(tài)，此時自供能脫扣驅(qū)動單元1為磁通變換器2供源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。開關(guān)管3可以是晶體管，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，即 MOSFET)，絕緣柵雙極型晶體管(Insulate Gate Bipolar TransistoJP IGBT)，雙極結(jié)型晶體管(Bipolar Junction Transistor，即BJT)，或者其它類似功能的開關(guān)管。本實(shí)施例中的智能脫扣器可以是智能控制器內(nèi)置的，也可以是智能控制器外置；智能控制器可以使用外部電源，也可以采用自供能的形式，利用電流互感器從主電路中提取所需電能，當(dāng)然，采用自供能形式的智能控制器只適用于交流系統(tǒng)。實(shí)施例二如圖3所示，本實(shí)施例中，在自供能脫扣驅(qū)動單元1與磁通變換器2所形成的回路中，串聯(lián)有一繼電器3，該繼電器3的輸入端與智能控制器4連接。其它部分均與實(shí)施例一相同，此處不再贅述。當(dāng)智能控制器4可以給磁通變換器2正常供源時，同時給繼電器 3提供一控制電流，使繼電器3的輸出回路處于關(guān)斷狀態(tài)，此時自供能脫扣驅(qū)動單元1與磁通變換器2所形成的回路斷開，自供能脫扣驅(qū)動單元1不能給磁通變換器2提供脫扣電能， 由檢測單元5、智能控制器4及磁通變換器2所組成的智能脫扣器承擔(dān)。在智能脫扣器無法有效工作的情況下，如外部電源VCC斷電、智能控制器4產(chǎn)生故障等時，繼電器3的輸出回路處于導(dǎo)通狀態(tài)，自供能脫扣驅(qū)動單元1與磁通變換器2所形成的回路導(dǎo)通，自供能脫扣驅(qū)動單元1為磁通變換器2供源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。繼電器3可以是電磁繼電器、固態(tài)繼電器寸。本實(shí)用新型雖然非常適用于直流，但并不僅僅用于直流，也可以運(yùn)用于交流。如用于交流塑殼斷路器，由于塑殼斷路器體積有限，塑殼斷路器設(shè)計(jì)時，功能可能不完整，在需要拓展其保護(hù)功能時，需外配功能強(qiáng)、精度高的檢測單元和智能控制器，將塑殼斷路器內(nèi)部保護(hù)功能屏蔽，例如塑殼斷路器內(nèi)部智能脫扣器的保護(hù)功能，以防止干擾，則此時可采用本實(shí)用新型的斷路器保護(hù)功能擴(kuò)展方法，將如塑殼斷路器內(nèi)部智能脫扣器與磁通變換器的聯(lián)系切斷，既實(shí)現(xiàn)了功能拓展，而在外部智能控制器無法有效工作的情況下，如外部電源VCC 斷電、產(chǎn)生故障時，斷路器內(nèi)部智能脫扣器的保護(hù)功能啟動，實(shí)現(xiàn)了多重保護(hù)的功能。以上僅例舉了本實(shí)用新型的兩種具體實(shí)施方式
，并未對所有可能的實(shí)施方式進(jìn)行窮舉。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知基于本實(shí)用新型構(gòu)思的其它可選擇的實(shí)施方式均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種脫扣裝置，包括第一脫扣執(zhí)行單元、第一脫扣驅(qū)動單元，所述第一脫扣驅(qū)動單元與所述第一脫扣執(zhí)行單元電連接；其特征在于，所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路中連接有一屏蔽單元，該屏蔽單元能夠接受外部信號控制使所述回路關(guān)斷或?qū)ā?br> 2.如權(quán)利要求1所述脫扣裝置，其特征在于，該脫扣裝置還包括第二脫扣執(zhí)行單元和第二脫扣驅(qū)動單元，第二脫扣執(zhí)行單元與第二脫扣驅(qū)動單元電連接；所述第二脫扣驅(qū)動單元與所述屏蔽單元電連接，當(dāng)?shù)诙摽蹐?zhí)行單元和第二脫扣驅(qū)動單元所形成的回路導(dǎo)通時，第二脫扣驅(qū)動單元控制所述屏蔽單元使所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路關(guān)斷；當(dāng)?shù)诙摽蹐?zhí)行單元和第二脫扣驅(qū)動單元所形成的回路關(guān)斷時，第二脫扣驅(qū)動單元控制所述所述屏蔽單元使所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求2所述脫扣裝置，其特征在于，所述第一脫扣執(zhí)行單元與第二脫扣執(zhí)行單元為同一脫扣執(zhí)行單元。
4.如權(quán)利要求1所述脫扣裝置，其特征在于，所述第一脫扣驅(qū)動單元為自供能脫扣驅(qū)動單元。
5.如權(quán)利要求1所述脫扣裝置，其特征在于，所述屏蔽單元與所述第一脫扣執(zhí)行單元并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述脫扣裝置，其特征在于，所述屏蔽單元為一開關(guān)管。
7.如權(quán)利要求1所述脫扣裝置，其特征在于，所述屏蔽單元與所述第一脫扣執(zhí)行單元串聯(lián)。
8.如權(quán)利要求7所述脫扣裝置，其特征在于，所述屏蔽單元為繼電器。
9.一種斷路器，包括一脫扣裝置，其特征在于，所述脫扣裝置為權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述脫扣裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種脫扣裝置，用于低壓斷路器。該脫扣裝置包括第一脫扣執(zhí)行單元、第一脫扣驅(qū)動單元，所述第一脫扣驅(qū)動單元與所述第一脫扣執(zhí)行單元電連接；所述第一脫扣驅(qū)動單元與第一脫扣執(zhí)行單元所形成的回路中連接有一屏蔽單元，該屏蔽單元能夠接受外部信號控制使所述回路關(guān)斷或?qū)?。本?shí)用新型還公開了一種斷路器，該斷路器包含本實(shí)用新型的脫扣裝置。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)，且相互之間無干擾。
文檔編號H01H71/12GK202221743SQ201120170690
公開日2012年5月16日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者何艷峰, 劉洪武, 管瑞良 申請人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠)