一种断路器快速操作机构及方法与流程

1.本发明涉及断路器用操作机构，具体涉及一种可合、分闸操作并且在电动操作模式下可实现快速分断的操作机构，以及其操作方法。


背景技术：

2.断路器作为保护电路的保护电器，在电路中出现短路时断路器能自动切断电路，从而保护线路设备和人员的安全。
3.有时需要断路器能快速切断故障电路，降低断路器用操作机构分闸动作的固有动作时间是实现断路器快速切断故障的一种方式。
4.目前为提高操作机构的分闸速度，常采用提高分闸弹簧的刚度方法实现。为保证断路器能正常合闸，在提高操作机构分闸弹簧刚度的同时也需要提高操作机构合闸弹簧的刚度，因此增加的操作机构的连杆等部件应力，降低了各部件的使用寿命，进而降低了操作机构的使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一是提供一种断路器快速操作机构，以提高断路器的分闸力，降低分闸动作的固有时间，并且不影响断路器的合闸操作。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种断路器快速操作机构，包括操作机构、辅助开关和分闸组件，所述的操作机构包括机架和设置在机架上的主轴、连接轴一、连接轴二、实现操作机构脱扣和驱动辅助开关转动的脱扣半轴以及实现操作机构合闸的合闸半轴，连接轴一上安装有用于连接断路器动触头的连接片，所述的辅助开关和分闸组件设置在机架上，所述的分闸组件由斥力机构、实现断路器分闸的分闸弹簧以及分别绕连接轴二和连接轴一转动的挂钩一和挂钩二组成，所述的斥力机构包括设置在机架上的支撑座、斥力线圈和只可以左右移动的斥力盘，所述的分闸弹簧为拉伸弹簧，两端分别与挂钩一和斥力盘紧固连接，使斥力盘受到向右的弹簧力，斥力盘的另一端与挂钩二的自由端活动连接在一起，挂钩二另一端与连接轴一连接，斥力机构、主轴、挂钩二和连接片组成曲柄滑块机构，斥力盘运动即可带着连接片绕主轴转动，进而带着与连接片相连的断路器动触头转动，所述的斥力线圈两端分别串联充电电阻和辅助开关后接入外部电源，斥力线圈两端并联有续流二极管，斥力线圈和辅助开关的两端并联有储能电容，斥力线圈、辅助开关和储能电容构成断路器二次回路。
7.所述的一种断路器快速操作机构，其机架上还排列有分励脱扣器和闭合电磁铁；脱扣半轴一端位于辅助开关下方，一端位于分励脱扣器和闭合电磁铁的下方并与分励脱扣器和闭合电磁铁的动铁芯抵靠，分励脱扣器的动铁芯动作时脱扣半轴转动，此时操作机构可由分闸弹簧和斥力机构实现断路器分闸操作并且辅助开关状态由断开状态转换成闭合状态；合闸半轴位于闭合电磁铁的下方并与闭合电磁铁的动铁芯抵靠，当闭合电磁铁的动铁芯动作时合闸半轴转动，但脱扣半轴不转动，此时操作机构可由合闸弹簧实现合闸操作。
8.本发明的目的之二是提供上述断路器操作机构的操作方法，以降低断路器操作机构分闸动作固有时间，包括以下步骤：斥力线圈、辅助开关和储能电容构成的断路器二次回路通电时，若断路器执行分闸操作指令，分励脱扣器动作并通过动铁芯顶着脱扣半轴转动，此时操作机构可执行分闸操作，并且辅助开关由断开转换成闭合状态，储能电容给斥力线圈放电，斥力机构和分闸弹簧共同为断路器提供分闸力；若断路器执行合闸操作指令，闭合电磁铁动作并通过动铁芯顶着合闸半轴，合闸半轴转动，脱扣半轴不转动，此时操作机构可实现合闸操作，由于脱扣半轴不转动，辅助开关由闭合状态转换成断开状态，储能电容不再给斥力线圈放电，斥力机构产生的斥力消失，此时操作机构与普通操作机构一样其合闸弹簧只需克服分闸弹簧的弹簧力和断路器触头压力即可实现合闸操作；斥力线圈、辅助开关和储能电容构成的断路器二次回路断电时，分闸弹簧为断路器提供分闸力。
9.本发明的有益效果是：本发明可在不提高操作机构的合闸弹簧刚度同时提高操作机构的分闸力，降低操作机构分闸动作的固有时间，实现操作机构快速分闸功能要求。
附图说明
10.图1 为本发明操作机构合闸状态的结构图；图2 为本发明操作机构分闸状态的结构图；图3 为本发明斥力机构的电气连接图。
11.各附图标记为：1—操作机构，101—合闸弹簧，102—连接轴一，103—连接片，104—主轴，105—连接轴二，106—脱扣半轴，107—合闸半轴，2—辅助开关，3—分励脱扣器，4—闭合电磁铁，5—分闸组件，501—挂钩一，502—分闸弹簧，503—斥力盘，504—斥力线圈，505—支撑座，506—挂钩二，6—储能电容，7—续流二极管，8—充电电阻。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的图示在附图中示出，相同的标号表示相同或类似的元件或者具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，不能理解为对本发明的限制。
13.参照图1和图2所示，本发明公开的一种断路器快速操作机构，主要由操作机构1、辅助开关2、分励脱扣器3、闭合电磁铁4、分闸组件5、储能电容6、续流二极管7和充电电阻8等组成。
14.所述的操作机构1包括操作机构机架和设置在机架上的主轴104、连接轴一102、连接轴二105和脱扣半轴106，还包括用于连接断路器动触头的连接片103，所述的连接片103一侧与连接轴一102固定连接，一侧与主轴104固定连接。
15.所述的辅助开关2设置在机架上，通过脱扣半轴106的转动实现辅助开关2状态转换。分闸组件5是实现快速操作的重要组成元件，当断路器二次回路通电时分闸组件5可提高断路器的分闸力，降低操作机构1分闸动作时的固有时间，进而实现断路器快速切断电路的功能。
16.所述的分闸组件5主要包括用于实现断路器分闸的分闸弹簧502以及当断路器二次回路通电时提高断路器分闸力的斥力机构（包括斥力盘503、斥力线圈504、支撑座505）、分闸弹簧502、挂钩一501和挂钩二506组成，其中分闸弹簧502为拉伸弹簧，一端固定在挂钩
一501上，另一端固定在斥力盘503上，使斥力盘503受到向右的弹簧力（图示方向），支撑座505设置在机架上，即斥力盘503只可以左右移动（图示方向）；挂钩一501的一端可绕连接轴二105转动，而连接轴二105是固定在操作机构机架上，挂钩二506一端固定在连接轴一102上且可绕其转动，挂钩二506的另一端与斥力盘503的一端通过铰连接固定在一起，斥力机构、主轴104、挂钩二506和连接片103组成曲柄滑块机构，斥力盘503运动时即可带着连接片103绕主轴104转动，进而带着与连接片103相连的断路器动触头转动，进一步完成断路器切断电路的指令，故提高斥力盘503受到的分闸力即可实现断路器快速切断电路的功能。
17.所述的斥力线圈504、储能电容6、辅助开关2通过电气进行串联连接，储能电容6与充电电阻8串联后接入外部电源，斥力线圈504外并联续流二极管7，斥力线圈504、储能电容6、辅助开关2构成断路器二次回路。当辅助开关2为闭合状态，斥力线圈504与储能电容6连接；当通过脱扣半轴106转动使辅助开关2为断开状态时，斥力线圈504与储能电容6断开连接。
18.本发明断路器操作机构的操作方法步骤如下。
19.当断路器二次回路通电时，存储在储能电容6中的能量转化成斥力机构的动能，斥力盘503受到的力为弹簧力（由分闸弹簧502提供）与斥力（由斥力机构提供）之和，提高了分闸力，降低了操作机构分闸操作动作的固有时间，实现断路器快速切断电路的功能；断路器的分闸力由分闸弹簧502、斥力机构共同提供，提高了断路器的分闸速度，实现断路器的快速切断电路的功能。
20.此时若断路器执行分闸操作指令，则分励脱扣器3动作，分励脱扣器3的动铁芯顶着脱扣半轴106使其转动，此时操作机构1可执行分闸操作，此时辅助开关2由断开状态转换成闭合状态，进一步斥力线圈504与储能电容6接通，储能电容6给斥力线圈504放电，斥力盘503受到斥力线圈504施加的斥力且方向向右（图示方向），斥力与分闸弹簧502的弹簧力方向相同，为断路器分闸提供额外的分闸力，由分闸弹簧502和斥力机构同时提供的分闸力（弹簧力和斥力之和）提高了操作机构的分闸力，进而降低了断路器分闸操作的故有动过时间，断路器实现快速切断电路的功能。
21.此时若断路器执行合闸操作指令，闭合电磁铁4动作并通过动铁芯顶着合闸半轴107，合闸半轴107转动，脱扣半轴106不转动，此时操作机构1可实现合闸操作，由于脱扣半轴106不转动，辅助开关2由闭合状态转换成断开状态，储能电容6不再给斥力线圈504放电，斥力机构产生的斥力消失，此时操作机构与普通操作机构一样其合闸弹簧101只需克服分闸弹簧502的弹簧力和断路器触头压力即可实现合闸操作，实现断路器的合闸操作。
22.分闸组件5不影响操作机构1的合闸操作，故降低断路器操作机构分闸动作固有时间的方法可在实现断路器快速分断操作的同时，不需要提高合闸弹簧101的刚度，故不影响断路器操作机构的使用寿命。
23.当断路器二次回路断电时，斥力盘503受到的力只有弹簧力，通过弹簧力亦可实现手动分闸操作：断路器的分闸力仅由分闸弹簧502提供，亦可实现手动分闸操作，操作机构可通过合闸弹簧101和分闸弹簧502实现手动合、分闸操作。
24.本发明在不影响断路器合闸操作的同时降低了分闸动作的固有时间，实现断路器快速分断功能，结构简单，易于实现。
25.本说明书中的图示形状以及位置是示例性的，更改某些零件的形状或转轴的位置
同样能达到降低操作机构分闸动作的固有时间的目的，这不能理解为对本发明的限制。