一种断路器的脱扣系统的制作方法

1.本实用新型涉及开关电器领域，具体涉及一种断路器的脱扣系统。


背景技术：

2.断路器是指能够关合、承载和分断正常回路条件下的电流并能在规定时间内关合、承载和分断异常回路条件下的电流的开关装置。在轨道交通牵引供电系统中，断路器是供电系统安全运行的保证。在异常回路条件下，断路器的分断时间会直接影响到牵引供电设备承载故障电流的时间，为保护异常条件下供电设备的安全，需要断路器在短时间内启动快速分闸响应。一般地，为了缩短断路器的固有分闸时间，断路器的机械搭扣深度只有1到2mm，由于机械搭扣深度较小，在有振动冲击的运行环境中(比如机车、船舶等)，很容易导致断路器发生误脱扣动作，降低了断路器的合闸可靠性。
3.为解决上述问题，本实用新型旨在提供一种断路器的脱扣系统，既可以满足断路器快速脱扣要求，又可以防止振动冲击环境造成的误脱扣动作，提高断路器的动作可靠性。


技术实现要素：

4.为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型的目的在于提供一种断路器的脱扣系统。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
6.一种断路器的脱扣系统，包括静触头、动触头、动触头杆、弹簧机构、挂钩、脱扣轴、转动杆、脉冲脱扣装置及过电流脱扣装置；
7.所述静触头固定在断路器的机架上，前端焊接有静触头片；
8.所述动触头焊接固定在所述动触头杆的一端，所述脱扣轴固定在所述动触头杆的另一端，且所述动触头杆与断路器的机架通过转轴转动连接；
9.所述弹簧机构的一端与断路器的机架铰链连接，另一端与所述动触头杆通过转轴转动连接；
10.所述挂钩的一端与所述脱扣轴搭扣连接，且所述挂钩在与脱扣轴连接的一端向外延伸；所述挂钩的另一端与转动杆的一端转动连接，所述转动杆的另一端与断路器的机架铰链连接；
11.所述脉冲脱扣装置及过电流脱扣装置用于将所述挂钩顶起，从而使所述挂钩与脱扣轴分离，进一步使所述静触头及动触头在弹簧机构的弹力作用下分离，以实现断路器的脱扣分闸。
12.在一些实施例中，所述脉冲脱扣装置包括限位框架、涡流斥力铜盘、脉冲线圈、铁芯、复位弹簧、脱扣顶杆及导向轴承；
13.所述限位框架固定在断路器的机架上，限位框架上装有导向轴承；
14.所述脉冲线圈和铁芯固定在断路器的机架上；
15.所述脱扣顶杆与所述涡流斥力铜盘过盈配合连接，可沿所述导向轴承上下直线运
动；
16.所述复位弹簧套装在所述脱扣顶杆上，上端由所述限位框架进行限位，下端由所述涡流斥力铜盘进行限位；
17.所述脉冲线圈通入脉冲电流后，在涡流斥力的作用下克服弹簧阻力能够使所述涡流斥力铜盘和所述脱扣顶杆向上快速运动，将所述挂钩顶起。
18.在一些实施例中，所述弹簧机构包括第一连接端、第二连接端、滑动杆及第一压缩弹簧；
19.所述第一连接端与所述动触头杆转动连接，所述第二连接端与断路器的机架通过转轴转动连接；
20.所述第一压缩弹簧套装在滑动杆上，前后两端分别由所述第一连接端和第二连接端进行限位；
21.所述滑动杆与所述第一连接端过盈配合连接，所述第二连接端中间设有滑道，所述滑动杆能够在滑道上滑动。
22.在一些实施例中，所述过电流脱扣装置包括导磁框、衔铁及撞击杆；
23.所述导磁框的中部设有第一矩形开口，用于供断路器的载流铜排穿过，上部设有倒三角形开口，用于设置所述衔铁，倒三角开口上部设有第二矩形开口，用于将磁回路进行分割；
24.所述衔铁为倒三角形状，由三部分组成：上衔铁、下衔铁及非导磁体；所述非导磁体设置于衔铁的中部；上衔铁、下衔铁及非导磁体三者之间固定连接；
25.所述导磁框与下衔铁及两者之间的工作气隙形成第一磁回路，所述导磁框与上衔铁及两者之间的工作气隙形成第二磁回路，所述第二磁回路的工作气隙小于第一磁回路的工作气隙，且第二次磁回路的磁通面积小于第一磁回路的磁通面积；
26.所述衔铁与所述撞击杆固定连接，当衔铁运动时，带动所述撞击杆运动，所述撞击杆撞击连锁结构，并将所述挂钩顶起，从而使所述挂钩与脱扣轴分离，实现断路器的脱扣分闸。
27.在一些实施例中，所述导磁框与上衔铁及两者之间的工作气隙形成的第二磁回路上对称设置有两个短路环。
28.在一些实施例中，还包括定位弯板，所述定位弯板固定在所述导磁框上，所述定位弯板上开设有定位孔，且所述撞击杆穿过所述定位孔。
29.在一些实施例中，还包括止位套筒、固定板、第二压缩弹簧及导向杆；
30.所述衔铁中部设有圆孔，用于供所述导向杆穿过；
31.所述固定板固定安装在所述导磁框的顶部，所述止位套筒设置于所述衔铁的顶端，固定板和止位套筒用于对衔铁进行限位；
32.所述导向杆与所述固定板过盈配合连接；
33.所述第二压缩弹簧套装在所述导向杆上，上端由所述衔铁进行限位。
34.在一些实施例中，还包括整定刻度调整装置，所述整定刻度调整装置能够调整所述第二压缩弹簧的压缩量，用于调整断路器的整定电流脱扣值。
35.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
36.本实用新型提供的断路器的脱扣系统，同时包括了脉冲脱扣装置及过电流脱扣装
置，保证了异常状况下的快速脱扣分闸；并且能够有效预防因为振动冲击环境引起的断路器误脱扣动作，降低了断路器的误脱扣率，从而提高了断路器设备的运行可靠性。
附图说明
37.图1为本实用新型提供的断路器的脱扣系统在断路器合闸状态下的示意图；
38.图2为图1中的脉冲脱扣装置的示意图；
39.图3为图1中的弹簧机构的示意图；
40.图4为图1中的过电流脱扣装置的主视图；
41.图5为图4中的过电流脱扣装置的两个磁回路及其工作气隙的示意图；
42.附图标记说明：
43.1、静触头；2、动触头；3、动触头杆；4、弹簧机构；5、挂钩；6、脱扣轴；7、转动杆；8、脉冲脱扣装置；9、过电流脱扣装置；11、静触头片 41、第一连接端；42、第二连接端；43、第一压缩弹簧；44、滑动杆；81、限位框架；82、涡流斥力铜盘；83、脉冲线圈；84、铁芯；85、复位弹簧； 86、脱扣顶杆；87、导向轴承；91、导磁框；92、衔铁；93、止位套筒；94、短路环；95、固定板；96、第二压缩弹簧；97、整定刻度调整装置；98、撞击杆；99、导向弯板；90、导向杆。
具体实施方式
44.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。
45.参照图1所示，本实用新型提供了一种断路器的脱扣系统，包括静触头1、动触头2、动触头杆3、弹簧机构4、挂钩5、脱扣轴6、转动杆7、脉冲脱扣装置8及过电流脱扣装置9。
46.静触头1固定在断路器的机架上，前端焊接有静触头片，与动触头2接触或断开；动触头2焊接固定在动触头杆3的一端，脱扣轴6固定在动触头杆3的另一端，且动触头杆3与断路器的机架转动连接；弹簧机构4的一端与断路器的机架铰链连接，另一端与动触头杆3转动连接；挂钩5的一端与脱扣轴6搭扣连接，且挂钩5在与脱扣轴6连接的一端向外延伸；挂钩5的另一端与转动杆7的一端转动连接，转动杆7的另一端与断路器的机架铰链连接；脉冲脱扣装置8及过电流脱扣装置9用于将挂钩5顶起，从而使挂钩5 与脱扣轴6分离，进而使静触头1及动触头2在弹簧机构4的弹力作用下分离，以实现断路器的脱扣分闸。
47.进一步参照图2，脉冲脱扣装置8包括限位框架81、涡流斥力铜盘82、脉冲线圈83、铁芯84、复位弹簧85、脱扣顶杆86及导向轴承87。限位框架 81固定在断路器的机架上，限位框架81上装有导向轴承87；脉冲线圈83和铁芯84固定在断路器的机架上；脱扣顶杆86与涡流斥力铜盘82过盈配合连接，可沿导向轴承87上下直线运动；复位弹簧85套装在脱扣顶杆86上，上端由限位框架81进行限位，下端由涡流斥力铜盘82进行限位；脉冲线圈83 通入脉冲电流后，涡流斥力铜盘82内感生出涡流，在涡流斥力的作用下克服弹簧阻力可使涡流斥力铜盘82和所述的脱扣顶杆86向上快速运动，将挂钩5 顶起。
48.进一步参照图3，弹簧机构4包括第一连接端41、第二连接端42、滑动杆44及第一压缩弹簧43；第一连接端41与动触头杆3转动连接，第二连接端42与断路器的机架通过转轴转动连接；第一压缩弹簧43套装在滑动杆44 上，前后两端分别由第一连接端41和第二连接端42进行限位；滑动杆44与第一连接端41过盈配合连接，第二连接端42中间设有滑道，滑动杆
44可在滑道上滑动。
49.进一步参照图4和图5，过电流脱扣装置9包括导磁框91、衔铁92及撞击杆98；导磁框91的中部设有第一矩形开口，用于供断路器的载流铜排穿过，上部设有倒三角形开口，用于设置衔铁92，倒三角开口上部设有第二矩形开口，用于将磁回路进行分割；衔铁92为倒三角形状，由三部分组成：上衔铁、下衔铁及非导磁体；非导磁体设置于衔铁92的中部；上衔铁、下衔铁及非导磁体三者之间固定连接。
50.导磁框91与下衔铁及两者之间的工作气隙δ
91
形成第一磁回路，导磁框 91与上衔铁及两者之间的工作气隙δ
92
形成第二磁回路，第二磁回路的工作气隙δ
92
小于第一磁回路的工作气隙δ
92
，且第二次磁回路的磁通面积小于第一磁回路的磁通面积。
51.衔铁92与撞击杆98固定连接，当衔铁92运动时，带动撞击杆98运动，撞击杆98撞击连锁结构，实现断路器的脱扣分闸。
52.进一步地，导磁框91与上衔铁及两者之间的工作气隙形成的第二磁回路上对称设置有两个短路环94。
53.该脱扣器还包括定位弯板99，定位弯板99固定在导磁框91上，定位弯板99上开设有定位孔，且撞击杆98穿过定位孔。
54.该脱扣器还包括止位套筒93、固定板95、第二压缩弹簧96及导向杆90；衔铁92中部设有圆孔，用于供导向杆90穿过；固定板95固定安装在导磁框 91的顶部，止位套筒93设置于衔铁92的顶端，固定板95和止位套筒93用于对衔铁92进行限位；导向杆90与固定板95过盈配合连接；第二压缩弹簧96套装在导向杆90上，上端由衔铁92进行限位。
55.该脱扣器还包括整定刻度调整装置97，整定刻度调整装置97能够调整第二压缩弹簧96的压缩量，用于调整断路器的整定电流脱扣值。
56.可以理解的是，脉冲脱扣装置8及过电流脱扣装置9用于异常状况下的快速脱扣，该断路器的脱扣系统还可包括正常情况下通过用户操作进行脱扣的手动脱扣装置和/或分励脱扣装置，其结构属于本领域的公知常识，在此不再赘述。
57.本实用新型提供的断路器的脱扣系统的工作原理如下：
58.从分闸到合闸：对转动杆7施加转动力矩m，转动杆7带动挂钩5逆时针转动，并使挂钩5与脱扣轴6搭扣连接，搭扣深度5
‑
7mm,挂钩5逆时针转动带动动触头杆3下端向受力方向运动，动触头杆3中部与断路器框架铰链连接，动触头杆3下端向受力方向移动，则动触头杆3上端向相反方向运动，动触头杆3上焊接有动触头2，动触头杆3上端运动带动动触头2向静触头1 方向运动，动静触头接触，断路器合闸。此时，弹簧机构4中的第一压缩弹簧43被压缩变形，产生弹簧力，弹簧力一方面为动静触头提供合闸压紧力，一方面保持整个机构力系的平衡。
59.从合闸到分闸：
60.1)脉冲脱扣装置8原理：当断路器供电回路出现异常，对脉冲线圈83 施加脉冲电流激励，涡流斥力铜盘82内感生出瞬时环形涡流，脉冲线圈的激励电流与感生涡流方向相反，产生巨大的电磁斥力，推动涡流斥力铜盘82和脱扣顶杆86快速向上运动，挂钩5受到脱扣顶杆86的撞击，与脱扣轴6搭扣分离，第一压缩弹簧43释放，在弹簧力的作用下，动触头杆3向逆时针方向转快速动，带动动触头2向远离静触头1方向运动，实现断路器的快速脱扣分闸。同时，脉冲电流激励结束，涡流斥力铜盘82内的感生涡流消失，在挂钩5的撞击力、涡流
斥力铜盘82及脱扣顶杆86的重力、复位弹簧85的弹簧力三重作用下，涡流斥力铜盘82及脱扣顶86向下运动复位。
61.断路器合闸后，当断路器的运行环境出现振动冲击的工况时，由于断路器挂钩5与脱脱扣轴6的搭扣深度较大，并且通过弹簧机构弹簧力锁紧断路器的运动机构，整个结构力系平衡且稳定，断路器不会产生误脱扣动作；同时，在复位弹簧85向下的预压缩力作用下，在不给脉冲线圈83发送脉冲激励电流时，涡流斥力铜盘82及脱扣顶杆86不会因为振动冲击环境产生使挂钩5与脱扣轴6发生脱扣的脱扣行程及脱扣力。
62.2)过电流脱扣装置9原理：第一磁回路对衔铁92产生向下的电磁吸力 f1，第二磁回路对衔铁92产生向上的电磁吸力f2，则衔铁92受到的电磁力为断路器回路电流平稳上升过程中，起始时刻，由于δ2＜δ1， f2＞f1，则衔铁92受到向上的电磁吸力。由于上端对衔铁92进行了限位，衔铁92保持不动。当电流上升到某一值时，第二磁回路的磁通趋于饱和，f2不再增大。随着电流的进一步增大，第一磁回路对衔铁92产生向下的电磁吸力 f1进一步增大，最终衔铁92克服弹簧93的阻力向下吸合以实现断路器脱扣。由于第二磁回路的存在，使得大电流脱扣器在不改变弹簧93刚度的条件下，脱扣电流上限大幅增加，断路器就可用于更大容量的短路保护。
63.当回路电流受到外部干扰上下波动时，导磁框91、衔铁92和工作气隙形成的磁回路中会产生随电流波动变化的磁场，衔铁92受到的电磁力也会随之变化，在临界条件下，如果衔铁92受到的电磁力在弹簧93阻力值附近波动，衔铁92受到的电磁力和弹簧力的合力会出现过零的情况，此时，衔铁就会出现上下抖动的现象，如果抖动幅度过大，就会出现断路器误脱扣现象。优选地，为解决此问题，在位于第二磁回路的导磁框91上对称设置有两个短路环 94，磁场随电流波动变化时，短路环94中会产生感应涡流，阻碍穿过第二磁路的磁通变化，衔铁92所受的电磁力也会滞后于磁通变化，对衔铁92的电磁吸力进行了补偿，在此种情况下，使衔铁92所受电磁力始终小于弹簧93 阻力，这样可减小衔铁92抖动，避免断路器产生因为干扰引起的误脱扣动作。
64.综上，本实用新型提供的断路器的脱扣系统，同时包括了脉冲脱扣装置及过电流脱扣装置，保证了异常状况下的快速脱扣分闸；并且能够有效预防因为振动冲击环境引起的断路器误脱扣动作，降低了断路器的误脱扣率，从而提高了断路器设备的运行可靠性。
65.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。