CN1265416C - 用于低压断路器的电磁式继电器 - Google Patents

Abstract

一种用于低压断路器的脱扣值可调的电磁式继电器，包括一磁路，所述磁路具有一固定部分和一活动部分，所述固定部分包括一由铁磁材料制成的固定元件，一芯和至少一个绕组线圈，所述活动部分具有一由铁磁材料制成的活动板，设置所述活动板使其至少部分面对所述固定元件，在所述活动板和所述固定元件之间放入所述线圈，所述活动板与用于调整所述脱扣值的装置在功能上连接；其特别由以下因素组成，所述活动板和/或所述固定元件具有一成型本体，其允许通过在所述调整装置上施加作用，同时通过改变所述活动板和所述固定元件之间的间隙和所述活动板和所述芯之间的磁耦合来设定所述脱扣值。

Description

用于低压断路器的电磁式继电器

本发明涉及一种用于低压断路器的电磁式继电器，即应用于工作电压到1000V的场合，其具有改进的特性。

更详细地说，本发明涉及一种脱扣值(tripping threshold)可调且高场梯度类型的电磁式继电器，其较公知的继电器的类型具有更宽和更具线性的调整范围。

如我们所知，低电压电气系统，特别是对于特征为工作电压小于1000伏且相对高的额定电流值产生相当大的功率级的工业应用，通常采用电流断路保护装置，即通常所说的自动式电力断路器。

根据这些应用，这些装置包括一个或多个组成断路器的断路部分的电极；每个电极包括至少一个电弧隔板和两个电触点，其中一个固定，一个活动，可以相互连接/不连接；电触点通过适当的接线端子电连接到与所述电极相连的相导线或中性线上。

而且，每个电极具有一适当的电流传感器，电流传感器通常由电流感应互感器或磁式继电器组成，电流感应互感器的初级绕组由与所述电极相连的导线组成，磁式继电器的绕组线圈也由所述导线组成。

这些磁式继电器基本上可以视为是二级转换器，即能够首先把电能转换为磁能，然后把磁能转换为机械能。磁式继电器的敏感部件实际包括一电磁铁，电磁铁具有一由铁磁材料制成的板，其使得适当的杠杆系统受到一机械作用，该机械作用取决于由电磁铁所产生的磁场大小；所述磁场又取决于流过相应的导电体的电流强度。杠杆系统中产生的机械作用随后被适当地引入到一保护装置中，该机械作用使得断路器安全脱扣或断开。

目前，用在低压断路器中的磁式继电器可以是固定式或可调式，后者为本发明的实例。

在特定场合，可调继电器允许设定断路器的保护装置的脱扣值在给定范围内；在现有技术中，调整脱扣值的方法使得装置能够完成所要求的功能，但是存在一些临界状况。

特别地，通过使用合适的调整装置以及对继电器本身的磁路进行作用来设定磁式继电器的临界值，该调整装置大体上由两部分组成：一固定部分和一活动部分，固定部分包括一铁磁元件、一芯和一线圈，活动部分包括一同样由铁磁体材料制成的板。

公知基本上有两种用于调整脱扣值的方案；这些方案分别运用了两个不同的物理现象：第一方案，通常称作间隙变化，在活动板和芯之间的几何距离上施加作用；第二方案，通常称作磁耦合变化，在移动磁板和固定部分之间的平行移动上施加作用。这两种情况中，调整操作包括逐渐改变活动部分的铁磁板和电磁铁的固定部分间的相对位置，提高或降低由电磁铁产生的磁能转换为在杠杆系统中引起的机械能的效率，该机械能驱动断路器安全脱扣或断开装置。

公知技术的一个主要缺点主要由采用这些方案对磁路所作的变化的响应不够均匀这样的实际情况带来的，因为与磁路构造的完全相等的变化相对应的是调整范围内不同阶段上的非均匀的增量；换言之，在整个调整范围，继电器的灵敏性趋向于以非线性方式变化，表现为可靠性的逐渐降低，特别是在调整范围的末端区域。

按一般惯例，特别是最后一个方面，其导致一有用的设定范围被迫受限，从而带来特别明显的负面影响，特别是在小型断路器应用中，安放继电器的有限空间需要小型化，这就使得该限制更加明显。

最后，由于断路器通常是通过一单个执行元件作用在多个继电器而动作的，因此在同步调整装置的范围处的运动的轻微变化就会导致每极的继电器之间的设定值的明显不平衡，从而引发保护装置的非均匀性脱扣。

本发明旨在提供一种用于低压断路器的电磁式继电器，其具有可调脱扣值，从而消除了上述缺点，特别是允许对于已知型号的可调继电器的脱扣值进行非常有效的优化的设定。

在此要旨的范围内，本发明的第一目的是提供一种用于低压断路器的电磁式继电器，其具有可调脱扣值，即使是小型继电器也能明显扩大脱扣值的有用的可调范围。

本发明的另一目的是提供一种用于低压断路器的电磁式继电器，其具有可调脱扣值，其能在设定脱扣值时，以一种简单可靠的方式获得一极为精确和均匀的响应。

本发明的又一目的是提供一种用于低压断路器的电磁式继电器，其具有可调脱扣值，在改进功能特性的同时，减少了部件的数量，提高了可靠性等级。

本发明的又一目的是提供一种用于低压断路器的电磁式继电器，其具有可调脱扣值，易于制造且价格适中。

这个要旨和这些及其它目的将变得更加明显，通过下文中的一种用于低压断路器的、具有可调脱扣值的电磁式继电器来实现，所述电磁式继电器包括一具有一固定部分和一活动部分的磁路，所述固定部分包括一由铁磁材料制成的固定元件，一芯和至少一个绕组线圈，所述活动部分具有一由铁磁材料制成的活动板，设置活动板使得至少部分面对所述固定元件，在所述活动板和所述固定元件之间放入所述线圈，所述活动板与用于调整所述脱扣值的装置在功能上连接；

其特征在于：所述活动板和/或所述固定元件具有一成型本体，通过在所述调整装置上施加作用，同时改变所述活动板和所述固定元件之间的间隙和所述活动板和所述芯之间磁耦合来设定所述脱扣值。

有利的是，本发明的磁式继电器具有一几何结构，使得能够同时利用在所述磁路的不同区域发生的多个物理现象的不同影响，即间隙变化和磁耦合变化，并相对于已知的继电器能够获得一个扩大很多的脱扣值调整范围，并且在该调整范围内具有高精确度和高动作可靠性。

本发明的进一步的特征和优点将由对本发明的一个优选而不排它的继电器的实施例的描述中变得更加清楚，仅通过附图中的非限制性的实例进行说明，其中：

图1为本发明的继电器的固定部分和活动板的分解立体图，两部分彼此未联接；

图2为图1中的继电器的立体图，固定部分和活动部分相互组装在一起；

图3为图2中的继电器在临界调整的不同状态下的立体图；

图4为本发明的三个磁式继电器的立体图，此三个继电器与一用于调整脱扣值的单个装置相连接；以及

图5为一质量分析图表，该图表将作为本发明的继电器中活动板的运动的函数的磁阻与独立采用脱扣值调整方案的已知型号的继电器进行了比较。

参看附图，总体上用附图标记100指代用于低压断路器的、具有可调脱扣值的磁式继电器，其包括一磁路，该磁路具有一固定部分和一活动部分，所述固定部分包括至少一个线圈1，一磁芯2和一由铁磁材料制成的固定元件3，该固定元件通常为一铁磁板，所述活动部分具有一同样由铁磁材料制成的活动板4，其与脱扣值调整装置功能性连接。例如在图4中，用附图标记10指代所述调整装置，其根据要求和/或应用需要包括一齿条装置或一滑板或一螺钉或一旋钮等等。

有利的是，在本发明的继电器100的实施例中，活动板4和/或固定元件3具有一成型本体，其通过在所述调整装置10上施加作用，同时改变活动板4和固定元件3之间的间隙和所述活动板4和磁芯2之间的磁耦合来设定脱扣值。

优选地，在本发明的继电器100中，活动板4具有一成型本体，其使得在设定脱扣值的过程中，所述间隙和磁耦合同时改变；固定元件3具有一成型本体，其使得在设定脱扣值的过程中，允许间隙改变，这时，所述间隙的改变与活动板4的成型本体相互作用，如下文的详细描述。

详细地，如图1至图4所示，活动板4具有一大体上呈U形的本体，设置该本体使得在继电器的不同部件的组装过程中，其凹面朝向固定元件3，从而其表面的至少局部面对所述固定元件3的表面，线圈1和磁芯2放在它们之间。

如图1中详细所示，U形本体的中心部分5具有一沿边缘6、在磁芯2所在位置设置的凹进部分7；优选地，所述凹进部分7具有一与磁芯2的轮廓几何互补的成型轮廓。这样，所述凹进部分7和磁芯2之间的相互几何结构使得调整范围线性度得到优化。在图中所示的特殊实施例中，凹进部分7优选具有一弯曲轮廓；作为选择，凹进部分7根据使用的特殊要求和/或芯2的轮廓形状可以有不同的形状，只要其成型为与应用场合相容即可。而且，U形本体的两个侧臂(分别为8和9)中至少有一个在侧视图中具有基本倾斜的型面。有利的是，在本发明的继电器100的实施例中，U形本体的侧臂8和侧臂9均具有一倾斜型面。

在该图示的实施例中，活动板4与一由非铁磁材料制成的附加成型板20相连；所述成型板20以可拆装的方式与一附加元件30连接，该成型板20通过一弹簧21和两个接合元件22刚性连接到固定元件3上，接合元件22与所述附加元件30上成形的相应的枢轴14相配合。最后，附加成型板20具有一成型端部23，该端部适于与断路器的脱扣装置(未图示)功能上相互作用。

反过来，固定元件3具有一大体上平的中心部分11，在此处设置有线圈1和磁芯2，且该中心部分11优选具有两个侧翼12和13，这两个侧翼在线圈1两侧从平的中心部11横向突出。有利的是，两个侧翼12和13中的至少一个在侧视图中具有一大体上倾斜的型面；优选是该固定元件3的两个侧翼12和13都有倾斜型面。如图2所示，所述倾斜型面设置成使每个面都面向活动板4的一个相应的倾斜型面且大体上与其平行。

实际中，在调整脱扣值的过程中，给调整装置施加的作用导致活动板4相对于固定元件3在一基本上水平的平面上滑动；因此，活动板4例如从图2所示的一初始位置转到如图3所示的最终位置。这样，由于凹进部分7的存在，在所述活动板4和磁芯2之间产生的磁耦合发生改变；而且，同时活动板4的倾斜侧臂8和9从相应的侧翼12和13的倾斜型面处离开，这就使得间隙增大。这样，同时以一有利地相互协作的方式利用间隙和继电器的磁路的磁耦合的改变，相对于已知类型的方案，这能够实现线性条件下的较大的磁阻值；对于此在图5中定性地示出，该图分别示意性地绘出了作为活动部分位置的函数的磁阻，其中几种情况分别是：曲线A所表示的是仅通过改变间隙而进行临界调整的继电器的情况，曲线B所表示的是仅通过改变磁耦合而进行临界调整的继电器的情况，曲线C则表示本发明中的继电器100的情况。

最终，通过上述效果的适当地标准叠加可获得一个明显有效的线性响应，并且提高了磁调整的可靠性，扩大了有用的脱扣值调整范围，使其超过断路器保护装置脱扣所需要的脱扣值。

本发明的继电器100特别适合单独或与另外的继电器100配合用于自动式低压电力断路器中，断路器为标准、限流、单极或多极等等类型，每极具有单个或两个接点。因此，本发明的另一实施例由一自动式电力断路器构成，其特征在于：包括至少一个上述类型的电磁式继电器100。

实际上我们发现本发明的继电器实现了预计的目标和目的，提供了相对于现有技术的继电器的许多优点。除了上述的优点之外，还要注意的是所述继电器生产成本低廉且实际使用简易；而且，在脱扣值范围内，提高了可靠性及精确度，这还可以在采用高度小型化的继电器或通过如图4所示的实施例中的一单个装置同时调整的多个继电器的应用场合中加以观测。

这样，容许对所构思出的继电器作许多修改和变化，这些修改和变化均在本发明的构思范围内。例如，活动板4的侧臂和/或固定元件3的侧翼可以具有一倾斜的型面而不是完全平直的型面，再例如有一点弧形。此外，对于所使用的材料，只要它们与特定的用途以及可能的形状和尺寸相容，可以为任意满足需要和工艺水平的材料。

Claims (11)

1.一种用于低压断路器的具有可调脱扣值的电磁式继电器，包括一磁路，所述磁路具有一固定部分和一活动部分，所述固定部分包括一由铁磁材料制成的固定元件，一芯和至少一个绕组线圈，所述活动部分具有一由铁磁材料制成的活动板，设置所述活动板使其至少部分面对所述固定元件，所述线圈位于所述活动部分和所述固定元件之间，所述活动部分与用于调整所述脱扣值的装置在功能上连接；

其特征在于：所述活动板和/或所述固定元件具有一成型本体，通过作用所述调整装置，该成型本体允许通过同时改变所述活动板和所述固定元件之间的间隙及所述活动板和所述芯之间磁耦合来设定所述脱扣值。

2.如权利要求1所述的电磁式继电器，其特征在于：所述活动板具有一成型本体，其允许在设定脱扣值的过程中同时改变所述间隙和所述磁耦合。

3.如权利要求1或2所述的电磁式继电器，其特征在于：所述固定元件具有一成型本体，其允许在设定脱扣值的过程中，改变所述间隙。

4.如权利要求1所述的电磁式继电器，其特征在于：按下述方式相对于所述固定元件设置所述活动板，即，可通过所述活动板在一大体上水平的平面上滑动而进行调节。

5.如权利要求1所述的电磁式继电器，其特征在于：所述活动板具有一大体上呈U形的本体，设置所述U形本体使得所述U形本体的凹面朝向所述固定元件，所述U形本体的中心部分具有一沿设置在所述芯处的边缘的凹进部分。

6.如权利要求5所述的电磁式继电器，其特征在于：所述凹进部分具有一与所述芯的轮廓几何互补的轮廓。

7.如权利要求5或6所述的电磁式继电器，其特征在于：所述U形本体的至少一个侧臂具有一大体上倾斜的型面。

8.如权利要求7所述的电磁式继电器，其特征在于：所述U形本体的两个侧臂均具有一大体上倾斜的型面。

9.如权利要求1所述的电磁式继电器，其特征在于：所述固定元件具有一大体上平的中心部分，在此处安装有所述线圈和所述芯，两个侧翼在该线圈的侧面从所述平的中心部分横向突出，所述两个侧翼中至少一个具有一倾斜的型面。

10.如权利要求9所述的电磁式继电器，其特征在于：所述固定元件的两个侧翼均具有倾斜的型面，每个所述侧翼的倾斜的型面与活动板的相应的倾斜的型面面对。

11.一种自动式电力断路器，其特征在于：包括至少一个如前述权利要求中之一所述的电磁式继电器。

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