一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法
【專利摘要】本發明涉及一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法，其脫扣器保護單元包括U型鐵芯、輔助脫扣線圈、銜鐵、脫扣桿、發熱元件、雙金屬片以及輔助脫扣線圈供電電路。其特征在于，將傳統的鐵芯由低碳鋼材料改為硅鋼片材料，增加U型鐵芯產生的磁場力，加快銜鐵吸合，縮短短路瞬時保護時間；U型鐵芯上增加輔助脫扣線圈，在短路狀態欠壓較多時縮短保護時間，在過載時抵銷部分磁場力，維持過載保護特性不變。當電路出現短路情況時，U型鐵芯產生巨大磁場力吸引銜鐵，從而使脫扣桿動作斷開電路。本發明可以有效的縮短電磁脫扣器短路瞬時保護時間，在電路中出現大電流短路時，脫扣機構在缺相之前動作，更加可靠迅速的切斷電路。
【專利說明】
一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法
技術領域
[0001 ] 本發明涉及一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法。
【背景技術】
[0002]斷路器是電氣終端配電裝置中廣泛使用的一種終端保護電器，斷路器的短路瞬時脫扣能力是關鍵性能指標，能夠保證電路中出現短路情況時迅速保護電路，不影響其他設備。當電路中出現短路現象時，如果斷路器脫扣不及時，也就是不能在缺相之前切斷短路電路，則會造成其他母線配電回路出現失壓現象，影響其他設備的正常運行。脫扣器是斷路器的核心部件，目前傳統的斷路器電磁脫扣器內部的鐵芯通常為低碳鋼材料，磁導率較小，導致斷路器短路瞬時脫扣較慢，在一些特殊的配電環境中不能很好的保護電路。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的關鍵技術問題就是改良斷路器的電磁脫扣保護單元機構，縮短短路保護時間。
[0004]本發明解決的技術問題是通過以下方案來實現的:
[0005]如圖1所述，斷路器電磁脫扣器三相各有一短路瞬時脫扣保護單元，主要包括U型鐵芯、輔助脫扣線圈、銜鐵、脫扣桿、發熱元件、雙金屬片以及輔助脫扣線圈供電電路。
[0006]所述發熱元件電氣連接于主電路中，雙金屬片緊貼發熱元件，雙金屬片由兩層膨脹系數不同的金屬材料組成，當電路中出現異常過電流時，發熱元件產生熱量并傳導至雙金屬片，雙金屬片由于彎曲程度不同向脫扣桿側彎曲，從而使脫扣桿動作。
[0007]所述U型鐵芯固定于發熱元件上，當電路中出現異常短路電流時，U型鐵芯磁化產生巨大的磁場使銜鐵迅速吸合，從而使脫扣桿動作。U型鐵芯材料選用硅鋼片，相對于普通的低碳鋼材料有更大的磁導率，相同條件下硅鋼片產生的磁場力比低碳鋼產生的磁場力增加，即U型鐵芯與銜鐵之間的吸引力增大，加速銜鐵吸合，從而縮短短路保護時間。
[0008]所述輔助脫扣線圈纏繞在U型鐵芯上，當電路過載時，輔助脫扣線圈可以抵消增加的磁場力，維持過載特性不變；當電路短路欠壓較多時，輔助脫扣線圈抵消磁場力很小，可以加快銜鐵吸合，縮短保護時間。
[0009]所述線圈供電電路有兩種方案，方案一為直流供電，由三相電壓經變壓器、整流橋及其濾波電路組成，得到直流電壓供給輔助脫扣線圈，產生恒定磁場；方案二為交流供電，直接由與保護回路同相的單相電壓提供，增加移相變壓器保證保護回路的輔助脫扣線圈與同相電流產生的磁場同步，但方向剛好相反。
[0010]采用上述方案，本發明與現有技術相比，斷路器短路瞬時保護時間得到有效的縮短，更加安全可靠的切斷短路回路，不影響其他回路設備的正常運行。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明所述的斷路器電磁脫扣器保護單元的結構示意圖。圖中:1、U型鐵芯；2、輔助脫扣線圈；3、銜鐵；4、脫扣桿；5、發熱元件；6、雙金屬片;7、支架。
[0012]圖2為A相U型鐵芯及其輔助脫扣線圈示意圖。圖中:1、U型鐵芯；2、銜鐵。
[0013]圖3為A相輔助脫扣線圈直流供電電路。
[0014]圖4為A相輔助脫扣線圈交流供電電路。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0016]圖1為本發明實施的斷路器電磁脫扣器短路保護單元主要部分的立體結構示意圖，發熱元件5焊接在支架7的一端，均電氣連接于主回路中，雙金屬片6緊貼發熱元件5，U型鐵芯I固定在發熱元件5上，輔助脫扣線圈2纏繞在U型鐵芯I兩側，所述銜鐵3和脫扣桿4位于U型鐵芯I對側，銜鐵3吸合時帶動脫扣桿動作。
[0017]如圖1所示，本發明實施的斷路器電磁脫扣器的短路瞬時保護特性主要是由U型鐵芯I和銜鐵3來完成，銜鐵3和脫扣桿4組合在一起，當斷路器處于合閘狀態時，電氣回路中發生短路故障，回路中電流瞬時突變，U型鐵芯I產生巨大的電磁場使銜鐵3吸合，銜鐵3吸合的同時帶動脫扣桿4動作使斷路器分閘，從而達到短路保護的功能。
[0018]如圖2所示，為了增強U型鐵芯I產生的吸合力，本發明采用的U型鐵芯材料為硅鋼片。硅鋼片與普通低碳鋼相比具有更高的磁導率，當電流發生突變時產生更大的電磁場。在U型鐵芯上增加輔助脫扣線圈，當電路過載時，輔助脫扣線圈可以抵消增加的磁場力，維持過載特性不變；當電路短路欠壓較多時，輔助脫扣線圈抵消磁場力很小，可以加快銜鐵吸合，縮短保護時間。
[0019]如圖3所示，一種輔助脫扣線圈直流供電電路由變壓器T、整流橋D、濾波電容C、限流電阻RA及線圈LA組成(以A相為例，每一相輔助脫扣線圈直流供電電路共用三相變壓器及整流電路)。
[0020]如圖4所示，一種輔助脫扣線圈交流供電電路由移相變壓器TA、限流電阻RA及線圈LA組成(以A相為例)。
[0021]如圖2所示，IA為A相主電路電流，ILA為A相輔助脫扣線圈電流。當采用圖3方式供電時，A相輔助脫扣線圈產生一個直流磁場。假設開關原短路保護值設定為15In(In為開關額定電流)，當IA突變為121η過載時，由于鐵芯材料改為了硅鋼片，IA突變產生的交變磁場足已讓銜鐵動作，但由于增加了輔助脫扣線圈ILA產生的恒定磁場，與IA產生的交變磁場相疊加后，起到了抵消作用，這時產生的電磁力不足以使銜鐵動作，維持了原開關保護特性不變。當IA突變為151η短路時，IA產生巨大的交變磁場，同時由于主電路短路導致電壓欠壓較多，從而使ILA減小較多，ILA產生的恒定磁場也減小很多。這時的電磁場主要以IA產生巨大的交變磁場為主，從而增強U型鐵芯對銜鐵的吸合力，使銜鐵加速動作，縮短了短路保護時間。
[0022]當采用圖4方式供電時，A相輔助脫扣線圈產生一個與IA同步，相位相反的交變磁場。其工作原理與上面所述的采用恒定磁場的方式相同，同樣起到磁場的抵消作用，只不過這時的磁場是反向交變磁場而已。
【主權項】
1.一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法，其特征在于:該電磁脫扣器三相各裝一保護單元，主要包括U型鐵芯、輔助脫扣線圈、銜鐵、脫扣桿、發熱元件、雙金屬片以及輔助脫扣線圈供電電路。2.根據權利要求1所述的一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法，其特征在于:所述U型鐵芯材料為高磁導率材料，U型鐵芯上增加輔助脫扣線圈，縮短電磁脫扣器短路保護時間。3.根據權利要求1所述的一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法，其特征在于:一種輔助脫扣線圈供電方式為直流供電，直流電壓由三相交流電壓整流濾波提供。4.根據權利要求1所述的一種縮短電磁脫扣器短路保護時間的實現方法，其特征在于:一種輔助脫扣線圈供電方式為由保護回路同相單相交流電壓供電。
【文檔編號】H01H71/24GK105869964SQ201510025501
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月19日
【發明人】王映波, 雷元林, 蓋忠偉, 魏彥, 張家貴, 熊天學, 吳小麗, 程林林
【申請人】武漢杭久電氣有限公司