專(zhuān)利名稱(chēng)：帶可動(dòng)電磁鐵心的低電流磁力跳閘的斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及具有一個(gè)電磁脫扣組件的斷路器，在該組件內(nèi)由異常電流所產(chǎn)生的磁力釋放一個(gè)可閉鎖的操作機(jī)構(gòu)而使斷路器跳閘，并且特別涉及這樣一種電磁脫扣組件，它包括一個(gè)附加的電磁鐵心，該電磁鐵心允許電磁脫扣組件在相對(duì)低的過(guò)電流情況下使斷路器跳閘。
斷路器為電力系統(tǒng)在諸如過(guò)負(fù)荷或短路的電力事故情況下提供保護(hù)。在電力系統(tǒng)中，用于斷開(kāi)異常狀態(tài)的普通型斷路器包括有一個(gè)響應(yīng)于持續(xù)低電平過(guò)電流的熱力脫扣裝置，和一個(gè)在幾分之一秒內(nèi)響應(yīng)于較高電平過(guò)電流的電磁脫扣組件。這種斷路器的一個(gè)實(shí)例在美國(guó)專(zhuān)利4，528，531號(hào)中已經(jīng)公開(kāi)。在這種斷路器中，熱力脫扣裝置包括一個(gè)雙金屬片，它響應(yīng)于流過(guò)它的持續(xù)低電平過(guò)電流而彎曲，從而去釋放一個(gè)可閉鎖的操作機(jī)構(gòu)?？砷]鎖的操作機(jī)構(gòu)是以彈簧操作去打開(kāi)電觸頭而斷開(kāi)電流。電磁脫扣組件包括一個(gè)銜鐵，它被彈簧偏壓以閉鎖該操作機(jī)構(gòu)。在特定電平的過(guò)電流時(shí)，電流通過(guò)雙金屬片產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)被磁軛集中去吸引銜鐵，并且釋放操作機(jī)構(gòu)的閉鎖。在這些斷路器中，雙金屬片作用如同電磁脫扣組件上的電磁鐵。
這種斷路器已經(jīng)使用了許多年，并且它們的設(shè)計(jì)已被精選到可以方便和經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn)出一種有效的、可靠的斷路器。
近年，對(duì)于具有在低電平瞬時(shí)過(guò)電流情況下操作的電磁脫扣組件的斷路器開(kāi)辟了市場(chǎng)。電磁脫扣操作的過(guò)電流電平是隨幾個(gè)因數(shù)變化的，包括操作可閉鎖操作機(jī)構(gòu)的彈簧上的摩擦力，用來(lái)偏壓銜鐵以閉鎖操作機(jī)構(gòu)的彈簧的彈簧常數(shù)。由過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁力和磁場(chǎng)與銜鐵的耦合的大小。
在以往的設(shè)計(jì)中，電磁脫扣機(jī)構(gòu)一般在斷路器額定值15倍時(shí)動(dòng)作。最近，市場(chǎng)要求斷路器具有電磁脫扣值為額定值5-10倍的范圍。然而，目前尚未曾開(kāi)發(fā)出一種容易適用于現(xiàn)有斷路器設(shè)計(jì)中的裝置。
這里仍然需要一種改進(jìn)的斷路器，它帶有一個(gè)電磁脫扣組件，用于多相電力系統(tǒng)中，它在較低電流值例如5-10倍額定值時(shí)進(jìn)行操作，而且，該組件應(yīng)能適用于單相斷路器。
對(duì)于這種斷路器的進(jìn)一步需要就是能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。
還有相對(duì)的需要是對(duì)于這種具有低電磁脫扣的斷路器不需要求改變現(xiàn)有單相和多相斷路器的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明目的所指向的一臺(tái)斷路器，它具有一個(gè)電磁脫扣組件。包括一個(gè)可動(dòng)電磁鐵心，它用來(lái)附加到一個(gè)固定的磁軛上以補(bǔ)充和增加電磁脫扣組件的靈敏度，從而上述的這些需要和其他需要都可以得到滿(mǎn)足。電磁脫扣組件包括一個(gè)銜鐵，它閉鎖一個(gè)可閉鎖的操作機(jī)構(gòu)，以便在合閘位置時(shí)保持包含在斷路器內(nèi)的電觸頭。銜鐵在其下端樞軸地連接，并有一自由端，它被偏壓離開(kāi)固定的磁軛。一個(gè)空氣間隙被界限于銜鐵和固定磁軛之間。
固定磁軛包圍著一個(gè)導(dǎo)電元件。磁軛是U字型的，并且在導(dǎo)電元件的相對(duì)兩側(cè)各有腳伸到空氣間隙中。磁軛將磁通集中到銜鐵的方向。
通過(guò)磁軛、銜鐵和其間的空氣間隙，圍繞著電流載體形成一個(gè)磁路。磁軛吸引銜鐵的磁力的變化與空氣隙長(zhǎng)度的平方成反比。因?yàn)榇帕φ壤陔娏鞯钠椒剑@使得操作在較低電流情況下的脫扣機(jī)構(gòu)不利。
本發(fā)明目的在于減小空氣間隙和加強(qiáng)磁通的集中，從而在較低電流水平下卻產(chǎn)生同樣的磁力，該磁力將使銜鐵釋放操作機(jī)構(gòu)的閉鎖。本發(fā)明提供一個(gè)U型可動(dòng)電磁鐵心，它置于固定的磁軛的附近，并安裝在電磁脫扣組件中行走于伸出位置和縮回位置之間。在伸出位置，U型電磁鐵心的各腿伸到空氣間隙超過(guò)固定磁軛的腿以外，從而縮短空氣間隙，同時(shí)更加集中磁通，它使得克服偏壓而向固定磁軛方向吸引銜鐵達(dá)到它釋放閉鎖的位置所需的電流變得較低。
最好是，可動(dòng)鐵心裝在里邊并被U型固是磁軛圍繞。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)電元件時(shí)，鐵心和銜鐵之間就發(fā)生吸引力，鐵心被拉出至其伸出的位置，并減小銜鐵和銜心之間的空氣間隙。銜鐵繼續(xù)被向磁軛拉回，并達(dá)到與鐵心相接觸，然后驅(qū)動(dòng)鐵心回到磁軛里邊，這就造成釋放操作機(jī)構(gòu)閉鎖和轉(zhuǎn)動(dòng)脫扣閂的整個(gè)行程。可動(dòng)鐵心幫助吸引銜鐵至磁軛并且比沒(méi)有可動(dòng)鐵心的操作機(jī)構(gòu)需要較小的電流就可以如此進(jìn)行操作。
當(dāng)結(jié)合附圖而閱讀下列較佳實(shí)施例的說(shuō)明后，就可以對(duì)本發(fā)明有全面的了解，這些附圖是

圖1，是結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)模鑄外殼斷路器的頂視平面圖。
圖2，是圖1沿著2-2線(xiàn)剖開(kāi)的橫斷面圖。
圖3，是等軸分解示圖，用來(lái)說(shuō)明包括本發(fā)明電磁鐵心的電磁分組件的情況。
圖4是結(jié)合本發(fā)明的可動(dòng)鐵心，表示電磁分組件的垂直剖視圖。
圖5，是結(jié)合本發(fā)明的可動(dòng)鐵心，沿著圖4的5-5剖線(xiàn)，表示電磁組件的水平剖視圖。
圖6，是結(jié)合銜鐵和本發(fā)明的可動(dòng)鐵心，由電磁脫扣組件產(chǎn)生的磁路的示意圖。
圖7，是圖1的斷路器，采取如圖2的剖線(xiàn)，表示斷路器的一部分垂直剖視圖，只示出電磁脫扣組件和一個(gè)典型多相斷路器的一個(gè)相的電觸頭，處在“斷開(kāi)”的位置。
圖8，是圖1的斷路器，采取如圖2的剖線(xiàn)，表示斷路器的一部分垂直剖視圖，只示出電磁脫扣組件和一個(gè)典型多相斷路器的一個(gè)相的電觸頭，處在跳閘后的位置。
參照附圖將說(shuō)明按照本發(fā)明的一個(gè)模鑄外殼斷路器1，它包括在其內(nèi)部帶有可動(dòng)鐵心的電磁脫扣組件，它可提供較低的電磁脫扣點(diǎn)。在這里，雖然敘述和說(shuō)明的斷路器1是為三相或三極的斷路器，但是本發(fā)明的原理同樣可應(yīng)用于單相或單極斷路器，以及應(yīng)用于交流和直流斷路器。
斷路器1包括一個(gè)模鑄的電氣絕緣頂蓋8，用緊固件34固定到一個(gè)模鑄的電氣絕緣的底蓋或底座6上。(圖2)。
參照?qǐng)D1，這里示出本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，在其中設(shè)有一組第一電氣端子和線(xiàn)路端子9a，9b和9c，每相或每極用一個(gè)。同樣，在斷路器底座6的另一邊設(shè)有一組第二電氣端子或負(fù)荷端子11a，11b和11C。(圖2)。這些端子用來(lái)把斷路器電氣地串接到三相電路中以保護(hù)三相電力系統(tǒng)。
斷路器1還包括有電氣絕緣、剛性的手動(dòng)可嚙合的手柄13，它從頂蓋3上的孔15伸出來(lái)，置斷路器于“合閘”的位置(圖2)或處于“斷開(kāi)”的位置(圖7)。斷路器1也可以處于“跳閘后”的位置(圖8)。為了再保護(hù)操作搬動(dòng)手柄13經(jīng)過(guò)“斷開(kāi)”位置(圖7)，可以使斷路器1由“跳閘后”位置重置于“合閘”位置。手柄13可以由人工搬動(dòng)或者由一個(gè)操作機(jī)構(gòu)21自動(dòng)地搬動(dòng)，下面將更詳細(xì)地?cái)⑹觥?br> 參照?qǐng)D2，斷路器1的每一相主要部件包括有一對(duì)電觸頭24，它有一下電觸頭25和上電觸頭27，還有一個(gè)操作機(jī)構(gòu)21和一個(gè)脫扣機(jī)構(gòu)23。與每對(duì)電觸頭24相配合還有一個(gè)滅弧柵29和一個(gè)槽助推器31。滅弧柵29和槽助推器31本身都是傳統(tǒng)的，因此不需詳述。主要是，滅弧柵29用于將事故時(shí)在分離的電觸頭25和27之間形成的單一電弧分割成為多段串聯(lián)電弧，以增加整個(gè)電弧的電壓和限制事故電流的幅值。槽助推器31或由一串基本上U型鋼片包以電氣絕緣后疊成，或者由一個(gè)大致U型的電氣絕緣的實(shí)芯鋼棒構(gòu)成，置于觸頭25和27附近，以集中由于高電平短路或事故電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而大大提高分離電觸頭25和27之間的電磁力，以更快加速它們的分離。電觸頭25和27的迅速分離造成相對(duì)高的電弧電阻，以限制事故電流的大小。在美國(guó)專(zhuān)利3，815，059號(hào)中可以看到滅弧柵29和槽助推器31的更詳細(xì)說(shuō)明。
下電觸頭25包括一個(gè)下部的成形的固定的元件62，它用緊固件64固定于底座6上;一個(gè)下可動(dòng)觸頭臂37，一對(duì)電觸頭壓縮彈簧68，一個(gè)下觸頭偏壓裝置或壓力彈簧70，一個(gè)觸頭39用于具體地在電氣上與上電觸頭27相接觸，和一個(gè)電氣絕緣帶74。線(xiàn)路端96包括一個(gè)元件的整體端部62。下電觸頭25利用高電平短路或事故電流通過(guò)電觸頭25和27的細(xì)長(zhǎng)平行部分所產(chǎn)生的高電磁斥力，使觸臂37抵抗壓力彈簧70的偏壓而迅速向下運(yùn)動(dòng)。(圖2)電觸頭25和27的極速分離以及跨在電觸頭25和27之間所形成的電弧電阻的有效迅速增加，使有效事故電流限制在相對(duì)小的具體幅度范圍。
上電觸頭27包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的觸頭臂41和一個(gè)觸頭43，用以實(shí)際在電氣上與下電觸頭25相接觸。
操作機(jī)構(gòu)26包括一個(gè)越過(guò)中心的肘節(jié)機(jī)構(gòu)47，一個(gè)整體鑄造的橫閂49，一對(duì)剛體、空間分開(kāi)、金屬的側(cè)板51，一個(gè)剛體、可變動(dòng)的金屬手柄軛53，一個(gè)剛體的止動(dòng)銷(xiāo)軸55，一對(duì)操作拉簧57，和一個(gè)閉鎖機(jī)構(gòu)59。
過(guò)中心的肘節(jié)機(jī)構(gòu)47包括一個(gè)剛性的金屬支架61，它可環(huán)繞支架支撐銷(xiāo)軸60的縱向中心軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，銷(xiāo)軸60頸端支撐在邊板551內(nèi)。
肘節(jié)機(jī)構(gòu)47還包括一對(duì)上肘節(jié)連桿65，一對(duì)下肘節(jié)連桿67一個(gè)肘節(jié)彈簧銷(xiāo)軸69，和一個(gè)上肘節(jié)連桿跟隨銷(xiāo)軸71。下肘節(jié)連桿67用肘節(jié)接觸銷(xiāo)軸73固定在上電觸頭27的可轉(zhuǎn)動(dòng)觸頭臂41的每一側(cè)。肘節(jié)接觸銷(xiāo)軸73同時(shí)通過(guò)一小孔(未示出)，該孔通過(guò)上電觸頭27形成，使上電觸頭27可自由地環(huán)繞銷(xiāo)軸73的縱向軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
銷(xiāo)軸73的兩端被容納并保持在模鑄的橫閂49中。因此，上電觸頭27的運(yùn)動(dòng)和橫閂49的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)均受下肘節(jié)連桿67運(yùn)動(dòng)的有效操作。在這樣方式下，由斷路器1中間一極或一相操作機(jī)構(gòu)21操作的上電觸頭27的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)剛性橫閂49造成斷路器1其他極或相的電觸頭27相同的運(yùn)動(dòng)。
上肘節(jié)連桿65和下肘節(jié)連桿67被肘節(jié)彈簧銷(xiāo)軸69樞軸地連接。操作拉簧57被拉伸在肘節(jié)彈簧銷(xiāo)軸69和手柄軛53之間，以致彈簧57保持在張力下，使得越過(guò)中心的肘節(jié)機(jī)構(gòu)47響應(yīng)并接受外部手柄13運(yùn)動(dòng)的控制。
上連桿65還包括槽或溝77，用于接納和保持銷(xiāo)軸71。銷(xiāo)軸71在與支架61的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)分開(kāi)預(yù)定距離處通過(guò)支架61。彈簧57的張力使銷(xiāo)軸71與上肘節(jié)65保持嚙合。因此，支架61的轉(zhuǎn)動(dòng)使連桿65的上部相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)或位移。
支架61有一個(gè)狹槽或溝槽79，它界限出一個(gè)傾斜的平閉鎖表面142，該表面造形成與一個(gè)傾斜的平的支架閉鎖表面144相嚙合，平面144形成在一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的槽或縫隙81的上端，槽81在基本上平的中間閉鎖板148上。支架61還包括基本上平的手柄軛接觸表面85，它被造形成與向下隨的延伸表面87相觸合，平面87形成在手柄軛53的上端。當(dāng)跳閘操作時(shí)，操作彈簧57運(yùn)動(dòng)手柄13，同時(shí)表面85和87置于手柄13于“跳閘后”位置(圖8)它處于“合閘”(圖2)和“斷路”(圖7)的中間位置，以指示出斷路器已經(jīng)跳閘。
此外，在跳閘操作之后，表面85和87的嚙合，通過(guò)使支架661抵抗操作彈簧57的偏壓而順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，從它的“跳閘后”位置(圖8)到并經(jīng)過(guò)它的“斷路”位置(圖7)使得閉鎖表面在溝79和槽81內(nèi)得以重新閉鎖，復(fù)置了操作機(jī)構(gòu)21。
有關(guān)操作機(jī)構(gòu)和與之結(jié)合的模鑄橫閂49的更加詳細(xì)說(shuō)明，可以從已經(jīng)公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利4，528，531號(hào)中類(lèi)似的操作機(jī)構(gòu)的說(shuō)明中得到。該專(zhuān)利在此結(jié)合作為參考。
跳閘機(jī)構(gòu)23包括中間閉鎖板148，一個(gè)整體模鑄脫扣閂172，一個(gè)可動(dòng)的或可轉(zhuǎn)動(dòng)的手柄軛閉鎖166，一個(gè)扭簧支撐銷(xiāo)軸63，一個(gè)雙位作用扭簧170，一個(gè)銜鐵103，一個(gè)銜鐵扭簧105，一個(gè)固定的電磁軛100，一個(gè)可動(dòng)電磁鐵心101，一個(gè)雙金屬片99，和一個(gè)端子連接器107。雙金屬片99通過(guò)端子連接器107電氣地連接到接線(xiàn)端116。固定的電磁軛100實(shí)際圍繞雙金屬片99，從而建立起一個(gè)磁路，以提供一個(gè)響應(yīng)于短路或事故電流的條件，下面將對(duì)該磁路進(jìn)行充分討論。
一個(gè)銜鐵止擋板185帶有一個(gè)下隨的邊部187，它嚙合銜鐵103的上端，以限制銜鐵向反時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，螺旋銜鐵扭簧105安裝在軛100的元件161上，彈簧105具有一個(gè)縱向終端形成為一個(gè)彈簧臂106，用于偏壓銜鐵103的上部以抑制其順時(shí)針?lè)较虻倪\(yùn)動(dòng)，扭簧105的與上相反向上布置的縱向終端108被設(shè)置在穿過(guò)板185的上表面形成的空間分開(kāi)的許多小孔(未示出)之一中，彈簧106的彈簧張力可由將扭簧105的終端108定位到通過(guò)支撐板185的上表面形成的多個(gè)小孔的不同孔得到調(diào)節(jié)。
最好，脫扣閂172形成為一個(gè)模鑄的整體或單體的脫扣閂172，它為斷路器1的每極或每相都備有一個(gè)下隨的觸臂194。此外，脫扣閂172包括一個(gè)擴(kuò)大的銜鐵支持部分250，是為斷路器1的每極或每相設(shè)置的。每個(gè)支持部分250包括一個(gè)伸長(zhǎng)的穴252形成在那里以接受銜鐵103。根據(jù)所發(fā)生的短路、故障電流狀態(tài)或一異常的低電平電流狀態(tài)，該銜鐵103嚙合使脫扣閂172的相聯(lián)的觸臂194順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
脫扣閂172還包括一個(gè)閉鎖表面258(圖2)，用于嚙合及閉鎖在中間閉鎖板148上的脫扣閂閉鎖表面(未示出)。脫扣閂172的運(yùn)動(dòng)和在閉鎖表面258中的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致支架61和中間閉鎖板148之間沿表面142和144的運(yùn)動(dòng)，立即釋放了支架61與中間閉鎖板148的閉鎖，并使支架61反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，以及使斷路器1跳閘。
現(xiàn)在專(zhuān)門(mén)講述本發(fā)明的電磁脫扣操作和運(yùn)動(dòng)的電磁鐵心，電磁脫扣組件95包括電磁分組件97，以及前述的銜鐵103和偏壓扭簧105(圖2)。電磁分組件97最好參見(jiàn)圖3，該圖是該分組件97的透視圖。電磁分組件97包括有運(yùn)動(dòng)鐵心101，它是一個(gè)U形插件，最好由具有向外延伸的腿111和113以及底115的鋼體構(gòu)成。
設(shè)置調(diào)節(jié)臂109用以將鐵心101支持在電磁分組件97中，同時(shí)允許鐵心101前后行進(jìn)，如下所述，當(dāng)電磁分組件97被組裝時(shí)，鐵心的腿111和113分別跨在調(diào)節(jié)臂109的兩邊117和119上，鐵心101即停在臂109的肩121和123上，并且被上臂131(在凸緣125之下)和上肩133(在臂109的凸緣127之下)限制了向上的運(yùn)動(dòng)。
調(diào)節(jié)臂109直接焊接在雙金屬片99上，見(jiàn)圖4，雙金屬片99起電磁分組件97的導(dǎo)電元件的作用。臂109的上表面137直接與雙金屬片99嚙合，調(diào)節(jié)臂109的下部139在偏斜部分135處弄偏。臂109的下表面139有一個(gè)小孔129，穿過(guò)它以便合適地接受調(diào)節(jié)螺絲141，用作調(diào)節(jié)熱力脫扣設(shè)定值。下將詳述。
固定電磁軛100是電磁分組件97主要的磁鐵，它最好由鋼或其它合適的電磁材料構(gòu)成，而且它也是U形的，具有向外延伸腿151和153，以及一個(gè)伸長(zhǎng)的底155，具有一個(gè)延伸的下部169。
當(dāng)該裝置組裝時(shí)，軛100的腿151和153包圍著動(dòng)鐵心101。軛100的下部169有一個(gè)開(kāi)有螺紋的孔171，調(diào)節(jié)螺絲141即旋進(jìn)其中，固定軛100的下部169具有一個(gè)上位凸緣173和一個(gè)下位凸緣175，它們合適地與斷路器1的模鑄底座6的各部分嚙合。
端頭連接器107是端子116的延續(xù)，它將電流通過(guò)其上部181而導(dǎo)致雙金屬片99，上部181被焊到雙金屬片99的上部91處。雙金屬片99包括有成形的下端143，它與脫扣閂172的下隨觸臂194的下端空間地分開(kāi)一定距離(圖2)。在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，通過(guò)適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)調(diào)節(jié)螺絲141調(diào)節(jié)下端143和臂194之間的間隔可以改變斷路器響應(yīng)過(guò)負(fù)荷狀態(tài)的時(shí)間，該調(diào)節(jié)螺絲141被擰到固定軛100的孔171經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)臂109的開(kāi)口129并嚙合到圍繞孔129的臂109的邊上，當(dāng)螺絲擰緊到焊接于雙金屬片99上的該可動(dòng)臂109上時(shí)，隨之便導(dǎo)致雙金屬片99的下端143的相應(yīng)的變化。如上所述，這就造成斷路器對(duì)持續(xù)低電平的過(guò)負(fù)荷狀態(tài)的響應(yīng)發(fā)生變化。
本發(fā)明的電磁分組件97的裝配可從圖3更清楚地理解，調(diào)節(jié)臂109的上端137被焊到雙金屬99上，然后，可動(dòng)臂101即圍繞調(diào)節(jié)臂109的中心放在邊117和119處，可動(dòng)鐵心101停放在臂109的肩121和123上，鐵心101的向上運(yùn)動(dòng)即被臂109的肩131和133所限制。端子連接器107以其上端181焊接到雙金屬片99的上端191。雙金屬片99、調(diào)節(jié)臂109、可動(dòng)鐵心101和端子連接器107如上所述連接后降臨到固定軛100的U形部分處，以致臂109的外延凸緣125和127被摩擦配合到軛100的各槽157。然后，整體分組件97釋放到斷路器1中適于容納該分組件97的模鑄槽(未出)中。
借助于電磁分組件97合適地定位和固裝在斷路器1中，電流通道即在雙金屬片99的下端143和上電觸頭27之間由一軟銅分路器200建立起來(lái)，該銅分路器為由任一合適的方法(如編織)形成并連接到雙金屬片99的下端143和在橫閂49內(nèi)的上電觸頭27在這一方式中，通過(guò)斷路器1的端子9b和11b(圖2)之間的電氣通道經(jīng)由下電觸頭25、上電觸頭27、軟分路器200、雙金屬片99和端子連接器107提供。
建立在電磁分組件97中的電磁通路示意于圖6。當(dāng)電流流過(guò)雙金屬片99時(shí)，即如圖6所示的磁路中建起磁通，因此而在鐵心101和銜鐵103之間發(fā)生電磁引力。如上所述，這個(gè)力即把鐵心從軛100中拉出，從而減小了銜鐵103和鐵心101之間的氣隙G1如本技術(shù)領(lǐng)域所熟知，電磁力反比于空氣間隙長(zhǎng)度的平方而變化，而電磁力直接據(jù)以變化的磁通又是電流的平方關(guān)系，一個(gè)較小的間隙意味著要產(chǎn)生克服銜鐵的偏壓所需的同樣的電磁力可由實(shí)質(zhì)上較小的電流來(lái)產(chǎn)生，或從另一方面講，為了把銜鐵拉到它的釋放位置而需要一定量的力，如果G1減小，則這個(gè)力量即可由相當(dāng)?shù)偷碾娏鱽?lái)產(chǎn)生，這樣就取得了所期的在較低電流下產(chǎn)生電磁脫扣的效果。
最好是在可動(dòng)鐵心101和固定軛100之間設(shè)置一項(xiàng)第二空氣間隙G2，如圖6所示，該間隙G2允許把磁通集中于銜鐵的方向。此外，采取G2包圍著該鐵心，這樣，在可動(dòng)鐵心101移出于原來(lái)的空氣間隙G2之前，在可動(dòng)鐵心101和軛100之間基本上沒(méi)有必須克服的摩擦力。
如上所述，當(dāng)電流流過(guò)雙金屬片99時(shí)，在鐵心101和銜鐵103之間產(chǎn)生吸力，它把鐵心101從軛100向外拉，以致銜鐵103和鐵心101之間的空氣間隙G1減小。在銜鐵103到達(dá)與鐵心101接觸之后，銜鐵103繼續(xù)被吸引到軛100上。然后，銜鐵103驅(qū)動(dòng)鐵心101返回到電磁鐵中，導(dǎo)致釋放操作機(jī)構(gòu)21所需求的全部行程，即以前面所討論的方式轉(zhuǎn)動(dòng)脫扣閂172，可動(dòng)鐵心101幫助吸引銜鐵103到電磁軛100并比沒(méi)有鐵心101存在的情況下還低的電流水平完成了上述動(dòng)作。
在某些應(yīng)用中，期望在電磁脫扣機(jī)構(gòu)中具有一種急變動(dòng)作。如果分別在軛100的腿151和153與鐵心101的腿111和113之間沒(méi)有第二間隙G2，則急變動(dòng)作會(huì)形成，見(jiàn)圖6。這個(gè)急變動(dòng)作的造成是由于需要克服建立在鐵心101和軛100之間的側(cè)向磁場(chǎng)以及需要克服鐵心101和軛100之間摩擦力，為了克服這兩項(xiàng)力就需要較大的電流而不需用間隙G2。然而，這兩項(xiàng)力一經(jīng)克服，即造成急變動(dòng)作，而且銜鐵103將很快地急返，例如根據(jù)所增加的電流值近似地在交流電流1/2周期內(nèi)返回。
圖5示出電磁分組件97的平斷面。雙金屬片99被鐵心101局部地包圍著，鐵心101停放在臂109上，并被固定的電磁軛100局部地圍繞，端子連接器107為分組件97系統(tǒng)的一相從端子(未示出)引送電流。
在操作中，根據(jù)短路、故障電流或低電平故障(具有與其相關(guān)的必需電流值)的發(fā)生，在電磁脫扣組件95和磁軛100中產(chǎn)生磁通，立即開(kāi)始吸引銜鐵103，與此同時(shí)，本發(fā)明的可動(dòng)鐵心被拉向第一空氣間隙61，可動(dòng)鐵芯101移到第一空氣間隙61中并因此減小了該間隙的大小，間隙尺寸的減小導(dǎo)致該磁路的磁阻降低，結(jié)果，一個(gè)較低電平的電流即能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)銜鐵到達(dá)期望的釋放位置所需的力。更詳細(xì)講，銜鐵103被吸到與鐵心101嚙合，然后，促使鐵心101回到軛103中。最后，鐵心103來(lái)與軛100嚙合。銜鐵103的這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)造成觸臂194以順時(shí)針?lè)较蜃鳂休S或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并使脫扣閂172相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。如前所述，觸臂194的順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果釋放了中間閉鎖板148，造成其在支架61與中間閉鎖板148之間沿斜面142和144的立即相對(duì)運(yùn)動(dòng)。支架61立即被操作彈簧57加速以反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(圖2)，致使上肘節(jié)連桿65、肘節(jié)彈簧銷(xiāo)軸69和下肘節(jié)連桿67基本上同時(shí)運(yùn)動(dòng)。頂著軸69的接觸面160動(dòng)作的推動(dòng)表面或抖動(dòng)器158迅速使銷(xiāo)軸69加速向上以反時(shí)針弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以引起肘節(jié)接觸銷(xiāo)軸73相應(yīng)地向上運(yùn)動(dòng)，以及上電觸頭27立即向上運(yùn)動(dòng)到它的跳閘后位置(圖8)。
由于全部上電觸頭27的底座部分44是由彈簧45偏壓到與一個(gè)由橫閂49形成的內(nèi)表面(未示出)相接觸，所以各上電觸頭27與該橫閂49齊步運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致斷路器1中的所有三個(gè)上電觸頭27與各下電觸頭25同時(shí)或同步地分開(kāi)。
在一相同的方式中，連續(xù)低電平電流造成雙金屬99片彎曲而把成形的低端143帶到與觸臂194相接觸并使它偏斜到脫扣閂172上，借此使脫扣閂172旋轉(zhuǎn)，并且使斷路器按照上面討論的與電磁脫扣相關(guān)的方式進(jìn)行跳閘。
根據(jù)所發(fā)生的高電平短路或故障電流狀態(tài)，以及由于故障電流流過(guò)基本上平行的觸頭臂27和25而產(chǎn)生的大的電磁斥力，所以各電觸頭27和25迅速分開(kāi)并移動(dòng)到它們的“斥分”(BLOWN-OPEN)位置(圖2中點(diǎn)線(xiàn)所示)。電氣觸頭27和25這樣的分離，不需操作機(jī)構(gòu)順序通過(guò)跳閘操作步驟，但是，隨后操作機(jī)構(gòu)21通過(guò)跳閘操作的程序強(qiáng)行使上觸頭臂41對(duì)著一個(gè)電氣絕緣隔板196和斷路器1的中央極或中相的止擋156、對(duì)著形成在斷路器1靠外邊的極或相中頂蓋8中整體形成的止擋，造成上電觸頭27和橫閂49之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致橫閂49的內(nèi)表面(未示出)重新嚙合上電觸頭27的底座部分44，并且造成斷路器1的其它各極或各相中電觸頭全部分離。
在斷路器跳閘后，各觸頭是打開(kāi)的，如圖8所示，通過(guò)把手柄13移到如圖7所示的“開(kāi)斷”位置而使斷路器1復(fù)位，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)支架61到達(dá)它被閉鎖扭簧170偏壓的位置，該簧170與脫扣閂172的表面237嚙合，造成表面237反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到使脫扣閂172的閉鎖表面258嚙合和釋放中間閉鎖板148的閉鎖表面212，使中間閉鎖板148、脫扣閂172和斷路器1復(fù)位。
在對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例已被詳細(xì)闡述的同時(shí)，本技術(shù)領(lǐng)域熟知者可知，根據(jù)所揭示的全部講述可對(duì)那些細(xì)節(jié)開(kāi)發(fā)出各種修改和改變因此，所公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)只是為了解釋?zhuān)⒉幌拗票景l(fā)明的范圍，所述的范圍完全由附錄的權(quán)利要求書(shū)和所有與其等同物所給定。
權(quán)利要求
1.一臺(tái)斷路器，用于響應(yīng)一個(gè)電力系統(tǒng)中一根導(dǎo)體內(nèi)的異常電流，它具有可操作在電路完全通過(guò)該導(dǎo)體的合閘位置和通過(guò)該導(dǎo)體的電路被遮斷的跳閘位置之間的多個(gè)電觸頭，一個(gè)可閉鎖的操作機(jī)構(gòu)，可操作到在釋放時(shí)打開(kāi)所述的各電觸頭，一個(gè)電磁脫扣組件，它具有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電元件，電流從所述導(dǎo)體流過(guò)它時(shí)產(chǎn)生磁通，一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐著的銜鐵，可圍繞一個(gè)樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并具有可轉(zhuǎn)向所述導(dǎo)電元件的自由端，所述自由端在一閉鎖位置時(shí)與所述導(dǎo)電元件分離開(kāi)，此時(shí)，所述銜鐵閉鎖所述操作機(jī)構(gòu)，并且在所述導(dǎo)電元件異常電流時(shí)，它產(chǎn)生的磁通使所述銜鐵被吸向所述導(dǎo)電元件，到達(dá)一釋放位置而釋放所述操作機(jī)構(gòu)；其特征為，有一個(gè)實(shí)質(zhì)上為U形的固定磁軛，它具有一個(gè)底座和兩個(gè)向外延伸的腿部分地包圍所述導(dǎo)電元件，所述的腿延伸過(guò)所述導(dǎo)電元件的相對(duì)兩側(cè)之上，向著所述銜鐵集中磁通于銜鐵的方向，形成在其間的第一空氣間隙；一個(gè)實(shí)質(zhì)上為U形可動(dòng)電磁鐵心，它具有一個(gè)底座和兩個(gè)向外延伸的腿，所述可動(dòng)鐵心的底座鄰近于所述固定軛，并且對(duì)所述固定磁軛可運(yùn)動(dòng)到的關(guān)系為伸出位置和退回位置，由所述可動(dòng)鐵心的腿延伸過(guò)所述固定軛的腿到所述第一空氣間隙中心以縮短該銜鐵和所述固定軛之間在伸出位置中的所述第一空氣間隙，以便進(jìn)一步集中該磁通，和在一較低電流值下產(chǎn)生將銜鐵吸向所述固定軛所需要的電磁力，所述可動(dòng)鐵心在其伸出位置時(shí)是當(dāng)它支樞地轉(zhuǎn)向所述固定軛時(shí)被所述銜鐵嚙合住，并且所述銜鐵在它繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)促使所述鐵心到所述退回位置，在此位置時(shí)，所述可動(dòng)鐵心的腿伸向所述銜鐵約遠(yuǎn)至所述固定軛的腿，所述可動(dòng)鐵心還具有一個(gè)支撐裝置支撐所述鐵心在與所述軛為空間分開(kāi)的關(guān)系，所述可動(dòng)鐵心在所述支撐裝置上可從所述伸出位置移動(dòng)到所述的退回位置；以及一個(gè)偏壓裝置，它偏壓所述銜鐵從所述導(dǎo)電元件離開(kāi)而到所述閉鎖位置。
2.如權(quán)利要求1的斷路器，其中，所述支撐裝置支持所述可動(dòng)鐵心對(duì)所述固定軛為空間上分開(kāi)的關(guān)系，該軛界限出一個(gè)第二空氣間隙，該間隙位于所述可動(dòng)鐵心的腿與所述固定軛的腿之間。
3.如權(quán)利要求2的斷路器，其中所述的可動(dòng)鐵心被支撐在所述支撐裝置上，該支撐裝置在所述導(dǎo)電元件和所述固定軛之間，所述固定軛包圍著所述可動(dòng)鐵心。
4.如權(quán)利要求1的斷路器，其中所述的鐵心被支撐在所述導(dǎo)電元件和所述固定軛之間的所述支撐裝置上，所述固定軛部分地包圍所述可動(dòng)鐵心，所述固定軛與所述可動(dòng)鐵心嚙合。
5.如權(quán)利要求1的斷路器，其中所述的伸長(zhǎng)的導(dǎo)電元件是從其一端懸臂的雙金屬片，所述雙金屬片響應(yīng)于通過(guò)所述導(dǎo)體的高于現(xiàn)有電平的持續(xù)電流而去釋放所述閉鎖操作機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1的斷路器，其中所述的支撐裝置包括一個(gè)安裝在所述雙金屬片的一端附近的調(diào)節(jié)臂，所述調(diào)節(jié)臂具有一個(gè)臺(tái)肩在其上，用于支持所述可動(dòng)鐵心，并允許所述可動(dòng)鐵心在所述伸出位置和所述退回位置之間行走。
全文摘要
斷路器1的磁脫扣組件23中設(shè)有可動(dòng)電磁鐵芯101，適用于電磁脫扣機(jī)構(gòu)在較低電流值下操作。電磁脫扣組件還包括一樞軸連接的銜鐵103、一個(gè)電流載體107、一固定磁軛100和一可閉鎖的操作機(jī)構(gòu)21。在銜鐵和固定磁軛100之間有第一氣隙91，動(dòng)鐵芯101可運(yùn)動(dòng)到伸出位置，以減小第一氣隙增大耦合磁通，從而使銜鐵103獲得所需的電磁力，而轉(zhuǎn)動(dòng)到釋放該操作機(jī)構(gòu)，借此而能在較低電流值下即能跳開(kāi)斷路器。
文檔編號(hào)H01H71/10GK1050789SQ9010822
公開(kāi)日1991年4月17日 申請(qǐng)日期1990年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月5日
發(fā)明者約翰·約瑟夫·席亞, 理查德·保羅·薩波爾, 羅納德·安德魯·切斯基 申請(qǐng)人:西屋電氣公司