CN101728127A - 低压双极自动断路器 - Google Patents

Abstract

一种低压双极自动断路器，包括一对电极，每个电极均具有用于针对短路进行保护的设备。该断路器还包括与两极相联的差动设备，以及与两极中的一极相联的单个过载保护设备，在检测到过载故障情况时，该过载保护设备使闭合/断开运动机构脱扣进而使两极的触头断开。

Description

低压双极自动断路器

技术领域

本发明涉及一种低压双极自动断路器，具体地，涉及一种这样的双极自动断路器，其具有受故障保护的两极(即没有中性极或中性相)、呈现出多样功能性同时结构紧凑、部件较少。

背景技术

低压自动断路器是已知类型的电气装置。它们通常用在电气系统(例如民用、工业或商用)中，以经由断路器本身响应于故障情形而自动断开进而使得供电中断，而确保对电气系统的保护和用户安全。

典型地，这些故障情形为短路、过载和接地泄漏。为了保证针对这些故障的保护，能够区分正常操作情形与故障情形的一个或多个保护设备通常与断路器相联。这些设备通常包括致动器，该致动器随着确定的故障情形而对断路器的运动机构进行干涉，从而使得运动机构自动脱扣并使得触头断开。

最常用的已知类型的保护设备是磁热设备和差动设备，磁热设备实现针对短路和过载的保护，而差动设备实现接地漏电保护。

有时会发现的优点之一在于以下事实，即：在一些应用中，保护设备由待与断路器相联的附加模块组成，以实现具体保护功能。在实践中，断路器和保护设备设置在单独的壳体内，这些壳体具有模块式预设宽度(一个DIN(德国工业标准)模块等于17.5mm)。然后使这些壳体相联和连接以获得所需的保护类型。

这使得成本增加，因为必需预先设置适于容纳各个设备的多个壳体、以及用于实现与断路器的操作性连接的连接及接口装置，从而在装配阶段需要相应的工作量。

此外，即使在保护设备和断开零部件容置在同一壳体内的情况下，该壳体也通常具有相对较大的尺寸(例如，大于两个标准模块的宽度)，特别是当两极均受保护并因此而没有中性极时。还需要强调的是，已知类型的保护设备还需要用于使其得以实施的专门构件，以及用于将其与释放运动机构联接的专用机构，从而使得在断路器及与其相联的设备的设计和实施阶段中均变得复杂。

如从以上描述所能够看出，已知类型的自动断路器具有一系列缺点，这些自动断路器试图解决这些缺点，但并未以完全令人满意的方式来解决。

发明内容

基于这些考虑，本发明的主要目的在于提供一种能够克服所述缺点的低压双极自动断路器。

该目的经由这样的低压双极自动断路器来实现，该断路器包括由绝缘材料制成的壳体，该壳体容置有：

——第一极，该第一极包括能够彼此耦合/解耦的第一触头和第二触头，以及用于针对短路进行保护的第一设备；

——第二极，该第二极包括能够彼此耦合/解耦的第三触头和第四触头，以及用于针对短路进行保护的第二设备；

——差动保护设备，该差动保护设备操作性地与第一和第二极相联，并适于检测所述第一与第二极之间的差动电流；

——闭合/断开运动机构，该闭合/断开运动机构操作性地联接至所述第一和第二极，以执行所述第一与第二触头以及第三与第四触头的耦合/解耦。

——单个过载保护设备，该过载保护设备操作性地与所述第一极相联，并适于在检测到过载故障情况时使所述运动机构脱扣并使所述第一和第三触头分别与所述第二和第四触头解耦。

附图说明

从根据本发明的断路器的一些优选但并不排它的实施方式的描述中，进一步的特性和优点将变得更加明显，这些实施方式以示例方式在

附图中示出，在所述附图中：

图1是根据本发明的双极自动断路器的第一立体图；

图2是图1的断路器的侧视图；

图3是图1的断路器的功能性示意图；

图4是图1的断路器的一些零部件的第一侧视图；

图5是图1的断路器的一些零部件的第二侧视图；

图6、图7和图8是细节图，图中示出了根据本发明的双极自动断路器的第一操作过程；

图9和图10是细节图，图中示出了根据本发明的双极自动断路器的第二操作过程；

图11是图1的断路器的一部分的另一立体图。

具体实施方式

参见附图，根据本发明的低压双极自动断路器1包括壳体10，该壳体由电绝缘材料制成，所述壳体容置第一极20和第二极30，此二者根据从下文描述将会得知的方式而受到针对故障情况的保护。壳体10的后部分11适当地成形并具有用于钩接到DIN(德国工业标准)导引件的装置。

壳体10设置成允许通过将适当的线缆或杆插在适当的接线端而进行布线。此外，壳体10的前部分适于联接于图中未示出的盖，以完全封闭断路器本身。

第一极20包括能够彼此耦合/解耦的第一触头21和第二触头22，而第二极30包括能够彼此耦合/解耦的第三触头31和第四触头(图中未示出，但大体等同于第二固定触头22)。第二触头22和第四触头是固定的，而触头21和31能够在断开位置和闭合位置之间移动，触头21和31在断开位置中与相应的固定触头解耦，而在闭合位置中与所述固定触头耦合。

断路器还包括闭合/断开运动机构40，该运动机构操作性地联接于所述第一极20和第二极30，以执行所述第一触头21和第二触头22以及所述第三触头31和第四触头的耦合/解耦。在实践中，闭合/断开运动机构40包括杠杆，这些杠杆将由用户操作的球状把手42的运动传送到触头，以执行断路器的断开或闭合动作；此外，一旦在与断路器1关联的电气系统中出现故障情形，则所述杠杆使触头断开。为此，闭合/断开运动机构40优选地包括用于将活动触头保持在闭合位置的装置，以及用于释放运动机构的装置，从而允许断路器1自动断开。根据一个实施方式，闭合/断开运动机构40包括至少一对杠杆，例如钩接杠杆43和脱扣杠杆41，它们在彼此接合时将触头保持在闭合位置。在故障情况下，脱扣杠杆41经由绕中心418的旋转而脱离钩接杠杆43，从而释放运动机构并容许进行根据下文将作详细描述的机构的自动断开操作。

事实上，根据本发明的断路器适合于通过断路器本身响应于第一、第二或第三故障情形而自动断开进而使得供电中断，而确保保护电气系统(例如民用、工业和商用)和用户安全。通常，这些故障情形分别为短路、过载和接地泄漏。

为此，断路器1的第一极20和第二极30分别包括第一短路保护设备50和第二短路保护设备55。

这种短路保护设备50和55是众所周知的类型，并通常包括磁性致动器，该磁性致动器由线圈、活动铁芯、固定铁芯、闸刀或更通常地为销和弹簧构成，这些短路保护设备实现了针对短路的保护。

断路器1还包括差动保护设备70，其操作性地与两极20和30相联；保护设备70也是众所周知的类型，因此不作详细描述，保护设备70通常是差动致动器，该差动致动器实现了针对接地泄漏电流的保护，并通常由继电器和环形铁芯构成。差动保护设备70检测作为两极或两相20和30的电流之间的不平衡的接地泄漏电流。在实践中，当在所述第一极20和第二极30中流通的电流之间的差的绝对值超过预设阈值时，设备70引起运动机构40的释放，进而引起活动触头与相应的固定触头的解耦。

有利地，双极断路器1包括单个独一的过载保护设备60，该过载保护设备操作性地与第一极20相联，并适于在检测到过载故障情况时，使得运动机构40脱扣，并使得所述第一触头和第三触头21、31分别与所述第二触头22和第四触头解耦。

进而，保护设备50和55适于随着因与断路器1关联的电气系统中的短路而引起的故障情况，而使得所述运动机构40释放，并使得所述第一和第二触头21、31断开以及使得所述第三触头22和第四触头断开。

优选地，过载保护设备60由热致动器构成，该热致动器包括双金属件。第一短路保护设备50和过载保护设备60通常彼此合并，并构成磁热设备。此外，需要指出的是，在保护设备60被校准成用于在发生强度不太高、存在时间长的过载时进行干涉的同时，设备50和55除了对短路故障进行干涉外，还能够在存在更高强度、出现时间非常短的过载时进行干涉。

此外，根据本发明的自动断路器1包括联接装置，该联接装置将闭合/断开运动机构40操作性地连接至不同的保护设备50、55、60和70。实际上，与已知类型的断路器不同，在根据本发明的断路器中，不同的保护设备50、55、60和70的机械脉冲经由单个机构被传递到释放运动机构，从而与每个保护设备均需要专用机构的常规方案相比，简化了断路器的结构。

参见图6-10，现在将描述根据本发明的用于实现断路器中的自动断开操作的一些构形。

如前所述，闭合/断开运动机构40的实施方式适宜地包括第一脱扣杠杆41，该第一脱扣杠杆适合用于通过与第三钩接杠杆43脱离而释放该运动机构40，从而允许两极20和30的触头自动断开。联接装置例如包括第一脱扣轴81，该第一脱扣轴将所述闭合/断开运动机构40操作性地连接至所述第一和第二短路保护设备50和55、过载保护设备60以及差动保护设备70。根据该实施方式，联接装置还包括第二干涉杠杆82，该第二干涉杠杆将闭合/断开运动机构40操作性地连接至保护设备70。第一脱扣轴81和第二干涉杠杆82操作性地连接至所述第一脱扣杠杆41。换言之，联接装置例如经由第一脱扣轴81和第二干涉杠杆82而构成单个机械接口，在发生相应的故障情形时由不同的保护设备50、55、60、70产生的机械脉冲通过所述单个机械接口而被传送到闭合/断开运动机构40，从而例如作用在脱扣杠杆41上。

参见图6和图9，在断路器闭合情形中且在没有故障时，闭合/断开运动机构40被保持为锁定在闭合位置，以使第三钩接杠杆43与第一脱扣杠杆41相互作用。特别地，根据本发明，杠杆43的一端通过适当的突起而接合到杠杆41的本体中，由此而阻止杠杆43逆时针旋转(并阻止因此而释放断路器)。

参照图6和图7示出了在发生因短路而引起的故障的情况下自动断开的操作。第一保护设备50和第二保护设备55各自包括连接至活动铁芯的闸刀501。在正常情况下(见图6)，闸刀501的一部分位于第一脱扣轴81的第一延伸部810的附近。

一旦因短路而发生故障，则保护设备50或55进行干涉，从而将活动铁芯向内拖动，并因此而移动与之相联的闸刀501(见图7，图中示出了闸刀501的向右运动)。由于这种运动，闸刀501作用在轴81的第一延伸部810上，该轴81绕其自身枢轴点815顺时针旋转。轴81具有与其成一体的并且适当地成形的第二延伸部811。由于轴81的旋转，第二延伸部811与第一脱扣杠杆41相互作用，从而使得第一脱扣杠杆41绕其自身旋转中心418逆时针旋转。因此，脱扣杠杆41与第三钩接杠杆43脱离，从而允许所述闭合/断开运动机构40移动和解锁，所述闭合/断开运动机构跳到断开位置，从而使活动触头21和31与相应的固定触头分离。

参照图6和图8示出了在发生因过电流而引起的故障的情况下自动断开的操作。如前所述，保护设备60包括双金属板，该双金属板适于因电路中的过电流而弯曲。在正常情况下(见图6)，板60的一部分位于第一脱扣轴81的第三延伸部812的附近。

在发生因过载而引起的故障的情况下，保护设备60通过双金属板的屈曲而进行干涉(见图8，图中示出了板60的向下运动)。因为这种运动，板60作用在轴81的延伸部812上，该轴81绕其自身枢轴点815顺时针旋转。由于这种旋转，轴81的第二延伸部811与第一脱扣杠杆41相互作用，从而使得触头如前所述地旋转并自动断开。

参照图9和图10示出了在发生因接地泄漏而引起的故障的情况下自动断开的操作。第三保护设备70包括活塞701，该活塞适于因电流接地泄漏进而因与两极或两相20和30相联的导体之间的电流的不平衡而滑动。在正常情况下(见图9)，活塞701的一端位于第二干涉杠杆82的臂822的附近。该干涉杠杆82适当地枢接于点820、能够相对于该点旋转，且通过适当的弹簧而被保持在非工作位置。第二干涉杠杆82还具有与第一脱扣杠杆41联接的联接装置821。在附图中示出的情况下，干涉装置由凸起821构成，该凸起适于与脱扣杠杆41的部分410相互作用。

在发生因接地泄漏而引起的故障的情况下，即，当在两极中流通的电流之间的差的绝对值大于预定的阈值时，保护设备70进行干涉，从而使得活塞701朝继电器的外侧移动(见图10，图中示出了活塞701的向右运动)。因为这种运动，活塞701作用在杠杆82的臂822上，该杠杆82绕其自身枢轴点820逆时针旋转。由于这种旋转，干涉杠杆82的凸起821与第一脱扣杠杆41的部分410相互作用，从而使得触头如前所述地逆时针旋转并自动断开。

根据本发明的断路器除了在机械方面相当简化之外，还通过在壳体10内恰当地定位各个部件而能够以极为紧凑的方式实现该断路器。

例如，如图3示意性地示出且如图11所能够看见，相对于断路器1的前视图，第一极20和第二极30以对称的方式适宜地定位在断路器1的纵向轴线100的左侧和右侧。因此，闭合/断开运动机构40能够有利地相对于所述第一极和第二极20、30居中。

具体地，在第一极20中，保护设备50和保护设备60叠置并与闭合/断开运动机构40并排布置。更具体地，用于磁热保护的设备50和60通常组合成单一体(因此在图3中以单个功能块示出)并位于极20处、相对于断路器1的前视图处在前方。保护设备55进而与闭合/断开运动机构40并排布置在与保护设备50相反的一侧。保护设备70相对于所述纵向轴线100横向地定位，并邻近所述闭合/断开运动机构40，因此相对于断路器的前视图，定位成低于保护设备50、55、60和运动机构40。

所形成的结构非常合理且紧凑。事实上，在壳体10内部件的布置大致对称，并允许优化壳体本身内部的空间占用。因此，能够限制断路器的尺寸；具体地，宽度变为等于两个DIN标准模块(35mm)，从而在模块化方面具有显著优点。

基于以上所述，可以看出断路器1实现了其预设目标，从而使得能够实现多种功能，同时降低部件数量和成本。

事实上，双极断路器1具有针对故障受保护的两极20和30，并且在双极断路器1中，通过利用单个双金属件而实现针对过载的保护，这与本领域中的已知技术不同，在已知技术中，每个极---在受保护(并且所述极因此而不是中性极)的情况下---提供双金属件的专门使用。此外，由于断路器1的结构和功能性，断路器1使得能够显著简化机构的实现及其各个部件之间的联接的实现。换言之，与已知类型的断路器不同，联接装置经由单个机构而使得能够将保护设备与断路器的释放运动机构联接，从而进一步减少了机械部件的数量、优化了壳体内所占有的空间同时在两极上具有完整的保护范围(磁、热和差动)。

此外，在保护设备和断开/闭合机构之间使用单个联接机构使得能够降低生产成本。

还应当注意，在根据本发明的设备中，能够将多种功能性集合在单个壳体中，从而在实施和装配成本方面能够节省。此外，由于在壳体内部件布置得极其紧凑和合理，所以限制了壳体的尺寸。具体地，能够实现这样的断路器，其宽度等于两个DIN标准模块且两极均得到保护，从而在装配的合理性和模块化方面均具有显著优点。

基于所给出的描述，对于本领域普通技术人员而言，其它的特性、变型或改进是可能的而且是显而易见的。因此，这种特性、变型和改进应当视作本发明的一部分。在实践中，能够根据需要和技术状态而改变所采用的材料、以及尺寸和可行形式。

Claims (9)

1.一种低压双极自动断路器(1)，其特征在于，其包括由绝缘材料制成的壳体(10)，所述壳体容置：

——第一极(20)，所述第一极包括能够彼此耦合/解耦的第一触头(21)和第二触头(22)，以及用于针对短路进行保护的第一设备(50)；

——第二极(30)，所述第二极包括能够彼此耦合/解耦的第三触头(31)和第四触头(32)，以及用于针对短路进行保护的第二设备(55)；

——差动保护设备(70)，所述差动保护设备操作性地与所述第一极(20)和所述第二极(30)相联，并适于检测所述第一极(20)与所述第二极(30)之间的差动电流；

——闭合/断开运动机构(40)，所述闭合/断开运动机构操作性地联接至所述第一极(20)和所述第二极(30)，以执行所述第一触头(21)与所述第二触头(22)以及所述第三触头(31)与所述第四触头的耦合/解耦；

——单个过载保护设备(60)，所述过载保护设备操作性地与所述第一极(20)相联，并适于在检测到过载故障情况时使所述运动机构(40)脱扣、并使所述第一触头(21)和所述第三触头(31)分别与所述第二触头(22)和所述第四触头解耦。

2.如权利要求1所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，所述单个过载保护设备(60)包括双金属件。

3.如权利要求1或2所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，其包括联接装置，所述联接装置将所述闭合/断开运动机构(40)操作性地连接至所述第一短路保护设备(50)和所述第二短路保护设备(55)、所述单个过载保护设备(60)以及所述差动保护设备(70)。

4.如前述权利要求中任一或多项所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，所述闭合/断开运动机构(40)包括第一脱扣杠杆(41)，所述脱扣杠杆适于释放所述运动机构(40)，从而使得所述第一触头(21)与所述第二触头(22)以及所述第三触头(31)与所述第四触头能够自动断开。

5.如前述权利要求中任一或多项所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，所述联接装置包括第一脱扣轴(81)和第二干涉杠杆(82)，所述第一脱扣轴将所述闭合/断开运动机构(40)操作性地连接至所述第一短路保护设备(50)和所述第二短路保护设备(55)以及所述过载保护设备(60)，所述第二干涉杠杆将所述闭合/断开运动机构(40)操作性地连接至所述差动保护设备(70)。

6.如权利要求4和5所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，所述第一脱扣轴(81)和所述第二干涉杠杆(82)操作性地连接至所述第一脱扣杠杆(41)。

7.如前述权利要求中任一或多项所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，就所述断路器(1)的前视图而言，所述第一极(20)和所述第二极(30)对称地布置于所述断路器(1)的纵向轴线(100)的左侧和右侧，所述闭合/断开运动机构(40)相对于所述第一极(20)和所述第二极(30)居中定位。

8.如权利要求9所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，所述差动保护设备(70)定位成横向于所述纵向轴线(100)并且邻近所述闭合/断开运动机构(40)。

9.如前述权利要求中任一或多项所述的双极自动断路器(1)，其特征在于，其具有等于两个标准DIN模块的宽度。

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