一种基于物联网的真空断路器的制作方法

1.本发明属于电气设备技术领域，具体为一种基于物联网的真空断路器。


背景技术：

2.真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；由于它具有体积小、重量轻、适用频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为广泛。真空断路器也可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所。真空断路器能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。真空断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。
3.真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、操动机构、支架。其中真空灭弧室是最核心的部件，真空灭弧室管内的真空度通常须保持在10-4
pa以下，但随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增加以及受外界环境因素(风吹、雨打、日晒等)的影响,其真空度逐步下降,下降到一定程度,将会影响它的开断能力和耐压水平，并将严重影响真空断路器开断过电流的能力,并导致断路器的使用寿命急剧下降,严重时会引起开关爆炸，同时在其使用过程中，真空度下降后不易察觉，维护非常困难。
4.真空断路器的工作原理是：当动、静触头在操作机构的作用下分闸时，触头间产生电弧，触头表面在高温下挥发出金属蒸汽，导致极强烈的间隙击穿，产生真空电弧，随着触头开距，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，在屏蔽罩上凝结，电弧消失，但屏蔽罩内部产生剧烈的高温，对屏蔽罩产生冲击，屏蔽罩由于户外使用，容易受到外界侵蚀，在表面出现细微破损，在受到高温高压的冲击下，容易碎裂，导致电路短路，甚至失火。
5.通过以上的详细分析，可见加强真空灭弧室的保护是非常有意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于物联网的真空断路器，具备使用寿命长的优点并且可以实现远端操控；真空灭弧室的气密性几乎不会受到使用时间的增长、开断次数的增加的影响；更不会受外界环境因素比如风吹、雨打、日晒的影响,其真空度几乎不会下降,所以减少了后期维护的频次。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的真空断路器，真空灭弧室、操动机构和支架，其特征在于，还包括具有空腔结构的绝缘柱，真空灭弧室设置于绝缘柱内部；静触头从真空灭弧室和绝缘柱的一穿过，动触头从真空灭弧室和绝缘柱的另一端穿过；静触头和动触头与真空灭弧室接触的位置为密封连接；支架与绝缘柱的下表面连接；第一出线导电端与静触头位于绝缘柱外的端部连接，第二出线导电端与动触头位于绝缘柱外的端部连接；
8.动触头位于真空灭弧室内部的端部通过弹簧与真空灭弧室的内壁连接；
9.绝缘体的一端与动触头位于真空灭弧室外部的端部连接，磁铁单元位于绝缘体内部；
10.还包括温度传感器、湿度传感器、摄像头、电流互感器单元、整流单元、滤波单元、dc-dc变换单元、蓄电池单元、单片机单元、无线通信单元；
11.所述的温度传感器、湿度传感器设置于绝缘柱内部；
12.所述的摄像头设置于所述的支架上；
13.所述的温度传感器、湿度传感器、摄像头分别与单片机单元电连接；
14.电流互感器单元从第一出线导电端感应电流，电流互感器单元的输出端与整流单元的输入端连接，整流单元的输出端与滤波单元的输入端连接，滤波单元的输出端与蓄电池单元的输入端连接；
15.蓄电池单元为单片机单元和无线通信单元供电；
16.所述的无线通信单元与单片机单元电连接；
17.dc-dc变换单元的输入端与滤波单元的输出端连接，dc-dc变换单元的控制端与单片机的io端口连接，dc-dc变换单元的输出端与磁场产生单元的输入端连接；
18.所述的磁场产生单元采用通电螺旋圈，且磁场产生单元设置于磁铁单元旁，磁场产生单元与磁铁单元相匹配。
19.更加优选的技术方案，还包括自锁电路；所述的自锁电路包括警报器、电阻、极性电容、自动复位常闭开关、自动复位常开开关和晶闸管；所述的自动复位常开开关安装在动触头与绝缘柱接触的位置附近且位于绝缘柱的内部；
20.自动复位常闭开关的一端连接蓄电池单元的负极，另一端连接电容的负极和晶闸管的阴极；电容的正极连接自动复位常开开关的一端，自动复位常开开关的另一端连接晶闸管的门极；晶闸管的阳极连接电阻的一端和警报器的一端，电阻的另一端连接电容的正极，警报器的另一端连接蓄电池单元的正极。
21.更加优选的技术方案，绝缘柱内部大气压小于10-4
pa。
22.更加优选的技术方案，所述的单片机单元采用atmega8单片机。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
24.具备使用寿命长的优点并且可以实现远程操控；真空灭弧室的气密性几乎不会受到使用时间的增长、开断次数的增加的影响；更不会受外界环境因素比如风吹、雨打、日晒的影响,其真空度几乎不会下降,所以减少了后期维护的频次。真空灭弧室能够有效遮挡雨水，能够有效避免雨水与其接触，避免设备表面生锈、设备故障，从而延长设备的使用寿命；并且设置了自锁电路，若真空灭弧室出现泄漏问题，会第一时间检测到并且发出报警信号。
附图说明
25.图1是本发明真空断路器的结构示意图；
26.图2是本发明的电路原理示意图；
27.图3是本发明采用的自锁电路原理示意图。
28.其中，1是真空灭弧室；2是绝缘柱；3是静触头；4是动触头；5是第一出线导电端；6是第二出线导电端；7是弹簧部件；8是支架；9是绝缘体；10是磁铁单元；11是通电螺旋圈。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参照图1与图2，一种基于物联网的真空断路器，真空灭弧室、操动机构和支架，还包括具有空腔结构的绝缘柱，真空灭弧室设置于绝缘柱内部；静触头从真空灭弧室和绝缘柱的一穿过，动触头从真空灭弧室和绝缘柱的另一端穿过；静触头和动触头与真空灭弧室接触的位置为密封连接；支架与绝缘柱的下表面连接；第一出线导电端与静触头位于绝缘柱外的端部连接，第二出线导电端与动触头位于绝缘柱外的端部连接；动触头位于真空灭弧室内部的端部通过弹簧与真空灭弧室的内壁连接；绝缘体的一端与动触头位于真空灭弧室外部的端部连接，磁铁单元位于绝缘体内部；还包括温度传感器、湿度传感器、摄像头、电流互感器单元、整流单元、滤波单元、dc-dc变换单元、蓄电池单元、单片机单元、无线通信单元；所述的温度传感器、湿度传感器设置于绝缘柱内部；
31.所述的摄像头设置于所述的支架上；所述的温度传感器、湿度传感器、摄像头分别与单片机单元电连接；电流互感器单元从第一出线导电端感应电流，电流互感器单元的输出端与整流单元的输入端连接，整流单元的输出端与滤波单元的输入端连接，滤波单元的输出端与蓄电池单元的输入端连接；蓄电池单元为单片机单元和无线通信单元供电；所述的无线通信单元与单片机单元电连接；dc-dc变换单元的输入端与滤波单元的输出端连接，dc-dc变换单元的控制端与单片机的io端口连接，dc-dc变换单元的输出端与磁场产生单元的输入端连接；所述的磁场产生单元采用通电螺旋圈，且磁场产生单元设置于磁铁单元旁，磁场产生单元与磁铁单元相匹配，当磁场产生单元产生磁场时排斥磁铁单元，磁铁单元推动绝缘体，绝缘体推动动触头，从而实现静触头与动触头的接触，当磁场产生单元不产生磁场时，动触头会在弹簧部件的作用下恢复到原来的位置。
32.图3是专门为本发明而单独设计的一个自锁电路，考虑到万一真空灭弧室发生了气密封问题，其中k1为自动复位常闭开关，k2为自动复位常开开关，scr为晶闸管。所述的自锁电路包括电阻r1、电阻r2、极性电容、自动复位常闭开关、自动复位常开开关和晶闸管；所述的自动复位常开开关安装在动触头与绝缘柱接触的位置附近，这样做的目的是，根据历史经验，若真空断路器出现气密性问题大概率都是发生在动触头与绝缘柱接触的位置处，一旦发生气密性问题，此处气压增大会触发自动复位常开开关短时间关闭，从而将触发自锁电路；单片机一直检测电阻r2两端的电压，当发现电阻r2两端的电压变为高电平时，立刻将晶闸管导通的信息发送给远端终端，报告真空灭弧室发生了气密性问题。
33.自动复位常闭开关的一端连接电源的低电平，另一端连接电容的负极和晶闸管的阴极；电容的正极连接自动复位常开开关的一端，自动复位常开开关的另一端连接晶闸管的门极；晶闸管的阳极连接电阻r2的一端和电阻r1的一端，电阻r2的另一端连接电容的正极，电阻r1的另一端连接电源的高电平。
34.本发明工作原理描述：利用电流互感器单元采集电流，然后经过整流滤波后为整个控制电路供电，dc-dc变换单元用于产生可控的交流电，利用该交流电产生磁场，利用该磁场控制磁铁单元运动，从而实现静触头和动触头的开断与关闭，由于设置了摄像头和无
线通信单元，所以可以远程操控真空断路器并且可以远程观察现场状况。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。