CN107342178B - 一种高分断小型断路器 - Google Patents

Abstract

一种高分断小型断路器，构成中包括静触头、与脱扣机构相连的动触头和绝缘灭弧机构，所述绝缘灭弧机构包括绝缘屏蔽板、衔铁、U型磁轭、主动摆杆和从动摆杆，所述绝缘屏蔽板位于断路器的动触头下方并与动、静触头之间的间隙相对应；所述主动摆杆和从动摆杆相互平行并与动触头和绝缘屏蔽板构成四连杆结构；所述衔铁位于动触头上方并固定在主动摆杆上端的转柄上；所述U型磁轭从下方套在动触头上并与衔铁相对应；在主动摆杆与动触头之间设有扭簧。本发明的绝缘屏蔽板可在断路器分断短路电流时迅速插入动、静触头之间，使电弧熄灭，这样就缩短了电弧能量的放大时间，实现了断路器的短飞弧或无飞弧，从而大大提高了断路器分断短路电流的能力。

Description

一种高分断小型断路器

技术领域

本发明涉及一种具有强短路电流分断能力的小型断路器，属于紧急保护装置技术领域。

背景技术

小型断路器(MCB)是工业与民用低压配电设备中的重要电器元件，多应用于低压配电系统的末端，对配电线路的过载和短路故障进行保护。其中短路故障保护是其最重要的功能，由于短路故障时线路的短路电流非常大，断路器在分断短路电流时其动、静触头之间会产生能量很大的等离子体电弧，只有通过预设的灭弧部件才能快速地将电弧熄灭，断路器才能完成分断短路电流的任务。

目前，国内外MCB均采用灭弧室技术对分断短路电流时所产生的高温高压电弧进行冷却和熄灭，这种技术的灭弧原理是：分断短路电流时，待动、静触头之间产生电弧并拉长到一定长度、能量相应放大后，采用磁场电动力或其它方式驱动高能电弧进入灭弧室，使其在灭弧室内金属栅片的冷却作用下熄灭。这种方法的灭弧效果受到诸如灭弧室材料、触头开断速度、触头开距、触头材料等因素的影响，特别是对于单断点结构的断路器，其分断短路电流的能力比较差，一般不超过交流230V，6kA，且直流短路电流由于没有过零过程更不易分断。

随着电网的建设和发展及人们对电网可靠性要求的提高，客观上需要一种新的灭弧方案，以大幅提高MCB分断短路电流的能力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种高分断小型断路器，以提高短路电流的分断能力。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种高分断小型断路器，构成中包括壳体、静触头、动触头、脱扣机构和灭弧室，改进后，增设绝缘灭弧机构，所述绝缘灭弧机构包括绝缘屏蔽板、衔铁、U型磁轭、主动摆杆和从动摆杆，所述绝缘屏蔽板位于断路器的动触头下方并与动、静触头之间的间隙相对应；所述主动摆杆和从动摆杆相互平行并与动触头和绝缘屏蔽板构成四连杆结构；所述衔铁位于动触头上方并固定在主动摆杆上端的转柄上；所述U型磁轭从下方套在动触头上并与衔铁相对应；在主动摆杆与动触头之间设有扭簧。

上述高分断小型断路器，所述绝缘屏蔽板的两侧向上弯折，弯折部分的远离动触头与静触头接触面的一端与主动摆杆转动连接，靠近动触头与静触头接触面的一端与从动摆杆转动连接，主动摆杆上端的转柄位于远离从动摆杆的一侧。

上述高分断小型断路器，所述主动摆杆和从动摆杆均设置两个，它们对称安装在绝缘屏蔽板和动触头的两侧，衔铁的两端分别与两根主动摆杆上端的转柄连接。

上述高分断小型断路器，所述主动摆杆和转柄采用一体式结构。

上述高分断小型断路器，所述断路器壳体内还设有灭弧室。

本发明增设了绝缘屏蔽板作为辅助灭弧机构，辅助灭弧机构可在断路器分断短路电流的瞬间迅速动作、插入动触头与静触头之间，使动、静触头之间刚刚产生的电弧熄灭或者减少，这样就缩短了电弧能量的放大时间，减少了电弧能量的集聚，实现了断路器的短飞弧或无飞弧。本发明采取了两级灭弧，经过初始辅助灭弧后的电弧会被引入灭弧室继续后续的灭弧操作，从而大大提高了断路器的灭弧能力，也大大提高了断路器分断短路电流的能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是绝缘灭弧机构的结构示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是触头斥开及屏蔽状态；

图5是断路器脱扣打开状态；

图6是脱扣机构的结构示意图；

图7是动触头结构示意图；

图8图7的俯视图；

图9是衔铁与主动摆杆的连接示意图；

图10是图9的左视图；

图11绝缘屏蔽板的结构示意图；

图12是图11的左视图；

图13是U型磁轭的结构示意图；

图14是图13的左视图。

图中各标号清单为：1、静触头；2、动触头；3、从动摆杆；4、绝缘屏蔽板；5、扭簧；6、衔铁；7、U型磁轭；8、扭力弹簧；9、脱扣机构；9-1、锁扣；9-2、动触头摇臂；9-3、跳扣；9-4、连杆；9-5、拉簧；10、磁脱扣推杆；11、上铰接轴；12、下铰接轴；13、主动摆杆；14、转柄；15、灭弧室；16、手柄；A、动触头转轴；B、锁扣销轴；C、跳扣销轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明在断路器动触头上安装了一个由电磁力驱动的绝缘灭弧机构，在短路故障出现的瞬间，其动、静触头尚未完全打开的电弧停滞阶段(能量尚未放大)，动、静触头被电动斥力斥开的同时，该机构迅速插入动、静出头之间。采用绝缘屏蔽方式熄灭电弧，从而大幅提高了MCB分断短路电流的能力。

参看图1-图6，本发明主要包括安装在断路器外壳内的静触头1、动触头2、脱扣机构9、磁脱扣推杆10、灭弧室15和绝缘灭弧机构，其中，静触头1和动触头2之间采用转动铰链式斥力结构，动触头2通过动触头转轴A安装在脱扣机构9的动触头摇臂9-2上，磁脱扣推杆10设置在脱扣机构9的下方并与脱扣机构9的锁扣9-1相对应；脱扣机构9上还设置有用于将动触头2压紧在静触头1上的扭力弹簧8。绝缘灭弧机构包括从动摆杆3、主动摆杆13、绝缘屏蔽板4、扭簧5、衔铁6和U型磁轭7。其中，绝缘屏蔽板4、主动摆杆13、从动摆杆3与断路器的动触头2构成一个四连杆机构，从动摆杆3通过上铰接轴11和下铰接轴12铰接于动触头2与绝缘屏蔽板4之间，主动摆杆13同样也铰接于动触头2与绝缘灭弧件4之间，衔铁6通过转柄14与主动摆杆13的上端连接，U型磁轭7安装在动触头2上并与衔铁6相对应，扭簧5安装在动触头2与主动摆杆13(或转柄14)之间，平时由于扭簧5对主动摆杆13(或转柄14)的作用，绝缘灭弧机构处于打开状态(图2中的位置)。当线路出现短路电流时，由于静触头1与动触头2电流方向相反，因此产生电动斥力将静触头1与动触头2斥开，同时由于U型磁轭7被短路电流磁化后对衔铁6产生电磁吸力，衔铁6、主动摆杆13和转柄14克服扭簧5的弹力产生顺时针转动，从而带动四连杆结构的绝缘灭弧装置动作，其绝缘屏蔽板4在动、静触头斥开的同时迅速插入动触头2与静触头1之间，达到迅速绝缘屏蔽灭弧的目的。与此同时，MCB的磁脱扣推杆10推动其脱扣机构9(成熟设计)绕锁扣销轴B顺时针转动实现脱扣断开，手柄16位于开关打开位置，完成MCB的分断过程。灭弧室15为原设计，不影响绝缘灭弧机构。短路电流消失后，绝缘灭弧装置回复原位。

绝缘屏蔽板4采用高强度、耐高温的工程塑料材料。可保证产品标准规定的有效分断短路电流的次数(最多3次)。

绝缘屏蔽板4作为辅助灭弧机构与灭弧室15形成两级灭弧装置，辅助灭弧机构在动、静触头尚未完全打开时灭弧，而灭弧室15则是在动、静触头完全打开后有良好的熄灭残余电弧作用。

脱扣机构9包括锁扣9-1、动触头摇臂9-2、跳扣9-3、连杆9-4和拉簧9-5，锁扣9-1和动触头摇臂9-2均通过锁扣销轴B设置在断路器壳体的支架上，磁脱扣推杆10设置在锁扣9-1下方的断路器壳体上；跳扣9-3通过跳扣销轴C铰接在动触头摇臂9-2靠近手柄的一端，跳扣9-3与手柄16之间通过连杆9-4活动连接；动触头摇臂9-2的另一端通过动触头转轴A铰接动触头2的尾端；拉簧9-5的一端连接在动触头摇臂9-2上位于锁扣销轴B和跳扣销轴C之间的部位，另一端固定在断路器壳体远端的支撑轴上。

脱扣机构9上还设置有扭力弹簧8；扭力弹簧通过动触头转轴A安装于动触头2和动触头摇臂9-2上，在合闸状态下，扭力弹簧8可使动触头2的头部与静触头1紧密接触并保持一定的压力。

静触头1的金属条至少包含一段与动触头2相平行的平直段，平直段中的电流与动触头2中的电流方向相反，平直段的长度大于等于动触头和静触头中流过短路电流时产生使动、静触头相斥开的斥力所需要的长度。

脱扣机构9的工作原理如下：

在配电系统出现短路故障电流且短路电流尚未达到峰值之前，由于动触头2和静触头1平直段上的电流方向相反，使得动触头与静触头之间产生电动斥力，动触头2在电动力作用下克服扭力弹簧8的扭力作用首先围绕动触头转轴A顺时针转动与静触头1斥开，同时绝缘灭弧机构动作，实现了在短路故障出现初期对短路电流的有效限制；随后，磁后备保护脱扣器线圈中的磁脱扣推杆10在磁场的作用下迅速驱动脱扣机构9中的锁扣9-1围绕锁扣销轴B顺时针转动，此时锁扣9-1与跳扣9-3在D点(参看图6)的搭接处脱开，跳扣9-3失去支撑后绕跳扣销轴C顺时针方向转动，动触头摇臂9-2同时失去连杆9-4的支撑，在拉簧9-5的作用下顺时针围绕锁扣销轴B转动，脱扣机构9整体顺时针动作，开关断开。即在短路电流达到最大值之前，通过动触头和静触头之间的斥力提前斥开，以达到提高短路分断能力的目的。

由于MCB采用以上技术方案，可取得如下的技术进步：

1能够大幅提高产品分断短路电流的能力；

2.可以达到交、直流通用的目的；

3.在分断故障短路电流时，可限制电弧能量的进一步扩大，从而可实现产品的短飞弧或无飞弧。

Claims (4)

1.一种高分断小型断路器，构成中包括壳体、静触头、动触头、脱扣机构和灭弧室，其特征是，增设绝缘灭弧机构，所述绝缘灭弧机构包括绝缘屏蔽板(4)、衔铁(6)、U型磁轭(7)、主动摆杆(13)和从动摆杆(3)，所述绝缘屏蔽板(4)位于断路器的动触头(2)下方并与动、静触头之间的间隙相对应；所述主动摆杆(13)和从动摆杆(3)相互平行并与动触头(2)和绝缘屏蔽板(4)构成四连杆结构；所述衔铁(6)位于动触头(2)上方并固定在主动摆杆(13)上端的转柄(14)上；所述U型磁轭(7)从下方套在动触头(2)上并与衔铁(6)相对应；在主动摆杆(13)与动触头(2)之间设有扭簧(5)；

绝缘屏蔽板(4)作为辅助灭弧机构与灭弧室(15)形成两级灭弧装置，辅助灭弧机构在动、静触头尚未完全打开时灭弧，而灭弧室(15)则是在动、静触头完全打开后有良好的熄灭残余电弧作用；

所述绝缘屏蔽板(4)的两侧向上弯折，弯折部分的远离动触头(2)与静触头(1)接触面的一端与主动摆杆(13)转动连接，靠近动触头(2)与静触头(1)接触面的一端与从动摆杆(3)转动连接，主动摆杆(13)上端的转柄(14)位于远离从动摆杆(3)的一侧。

2.根据权利要求1所述的高分断小型断路器，其特征是，所述静触头(1)的金属条至少包含一段与动触头(2)相平行的平直段，平直段中的电流与动触头(2)中的电流方向相反，平直段的长度大于等于动触头和静触头中流过短路电流时产生使动、静触头相斥开的斥力所需要的长度。

3.根据权利要求1所述的高分断小型断路器，其特征是，所述主动摆杆(13)和从动摆杆(3)均设置两个，它们对称安装在绝缘屏蔽板(4)和动触头(2)的两侧，衔铁(6)的两端分别与两根主动摆杆(13)上端的转柄(14)连接。

4.根据权利要求1所述的高分断小型断路器，其特征是，所述主动摆杆(13)和转柄(14)采用一体式结构。

Images