固态断路器及电力设备的制作方法

1.本发明涉及断路器技术领域，尤其是涉及一种固态断路器及电力设备。


背景技术：

2.低压断路器属于低压电器，广泛用于低压电网中，一般用在主回路中分配电能，对电源线路起到过载、短路、欠压、接地等故障进行保护。塑壳断路器是一种比较常见的低压断路器，塑壳断路器通常是由四连杆机构通过转轴带动其主触头进行合闸、分闸、跳闸动作的。塑壳断路器在进行分闸或跳闸动作时其主触头都会产生电弧，电弧不仅会烧损主触头而且会烧损塑壳断路器内部结构，将直接影响到塑壳断路器的电气寿命和分断短路电流性能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种固态断路器及电力设备，以避免主触头产生电弧烧损主触头及断路器内部结构，进而延长相关器件的电气寿命，改善断路器的分断短路电流性能。
4.第一方面，本发明实施例提供一种固态断路器，包括：串接于主回路中的开关组件及与所述开关组件并联的控制模块；所述控制模块固定安装于所述开关组件下方；所述开关组件包括主触头及用于驱动所述主触头进行合闸、分闸或跳闸动作的驱动机构；所述控制模块包括控制电路及与所述开关组件并联的电力电子器件；所述固态断路器还包括与所述控制电路连接的触发装置；所述触发装置用于在所述主触头进行合闸、分闸或跳闸动作时触发所述控制电路控制所述电力电子器件通断；所述驱动机构与所述触发装置机械关联。
5.作为一种可能的实现，所述驱动机构包括通过转轴转动设置的拨动开关；所述触发装置包括驱动按钮；所述转轴用于在所述主触头进行合闸动作时脱离驱动按钮，以触发所述控制电路控制所述电力电子器件断开；所述转轴用于在所述主触头进行分闸或跳闸动作时按压驱动按钮，以触发所述控制电路控制所述电力电子器件导通。
6.作为一种可能的实现，所述触发装置用于在所述主触头进行合闸动作时触发所述控制电路控制所述电力电子器件导通；所述触发装置用于在所述主触头进行分闸或跳闸动作时触发所述控制电路控制所述电力电子器件断开。
7.作为一种可能的实现，所述拨动开关分为第一档位和第二档位；所述第一档位与所述主触头完成合闸动作后的位置对应；所述第二档位与所述主触头完成分闸或跳闸动作后的位置对应。
8.作为一种可能的实现，所述主触头包括固定设置的静触头及与所述驱动机构连接的动触头；所述驱动机构用于驱动所述动触头与所述静触头接触，以使所述主触头完成合闸动作；所述驱动机构用于驱动所述动触头与所述静触头脱离，以使所述主触头完成分闸或跳闸动作。
9.作为一种可能的实现，所述驱动机构还包括连杆机构；所述连杆机构与所述动触头连接；所述连杆机构用于在所述拨动开关的带动下驱动所述动触头与所述静触头接触，以使所述主触头进行合闸动作；所述连杆机构用于在所述拨动开关的带动下驱动所述动触头与所述静触头脱离，以使所述主触头进行分闸或跳闸动作。
10.作为一种可能的实现，所述控制模块还包括与所述控制电路串联的电源单元，用于为所述控制电路供电。
11.作为一种可能的实现，所述电力电子器件通过连接导体与所述开关组件并联；所述控制电路与所述连接导体连接。
12.作为一种可能的实现，所述连接导体有多个；所述开关组件底面设置有与所述连接导体上端对应的卡槽；通过所述连接导体上端与所述卡槽之间的对应配合使所述控制模块固定安装于所述开关组件下方。
13.第二方面，本发明实施例还提供一种电力设备，所述电力设备包括上述固态断路器。
14.本发明提供的一种固态断路器及电力设备，该固态断路器包括：串接于主回路中的开关组件及与开关组件并联的控制模块；控制模块固定安装于开关组件下方；开关组件包括主触头及用于驱动主触头进行合闸、分闸或跳闸动作的驱动机构；控制模块包括控制电路及与开关组件并联的电力电子器件；固态断路器还包括与控制电路连接的触发装置；触发装置用于在主触头进行合闸、分闸或跳闸动作时触发控制电路控制电力电子器件通断；驱动机构与触发装置机械关联。本发明结构简单，安装便捷，在主触头分闸或跳闸时，可将电流分流至电力电子器件，从而避免主触头产生电弧烧损主触头及断路器内部结构，进而延长了相关器件的电气寿命，改善了断路器的分断短路电流性能。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例提供的一种固态断路器的一个示例性原理图；
17.图2为本发明实施例提供的一种固态断路器的总装结构图；
18.图3为本发明实施例提供的一种固态断路器的爆炸结构图；
19.图4为本发明实施例提供的控制模块的爆炸结构示例图；
20.图5为本发明实施例提供的一种固态断路器在主触头合闸时的剖视图；
21.图6为本发明实施例提供的一种固态断路器在主触头分闸时的剖视图；
22.图7为本发明实施例提供的一种固态断路器的另一个示例性原理图。
23.图标：100-开关组件；101-转轴；102-连杆机构；10-主触头；103-动触头；104-静触头；120-驱动机构；105-拨动开关；106-卡槽；130-触发装置；200-控制模块；201-绝缘外壳；202-电力电子器件；203-连接导体；204-控制电路；205-电源单元；206-导线；207-驱动按钮。
具体实施方式
24.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
25.目前现有塑壳断路器在进行分闸或跳闸动作时其主触头都会产生电弧，电弧不仅会烧损主触头而且会烧损塑壳断路器内部结构，将直接影响到塑壳断路器的电气寿命和分断短路电流性能。基于此，本发明提供一种固态断路器及电力设备，可以避免主触头产生电弧烧损主触头及断路器内部结构，进而延长相关器件的电气寿命，改善断路器的分断短路电流性能。
26.为了便于对本发明的理解，首先对本发明实施例提供的一种固态断路器进行描述。
27.参见图1所示，该固态断路器包括：串接于主回路中的开关组件100及与开关组件100并联的控制模块200；开关组件100包括主触头10及用于驱动主触头10进行合闸、分闸或跳闸动作的驱动机构120；控制模块200包括控制电路204及与开关组件100并联的电力电子器件202；该固态断路器还包括与控制电路204连接的触发装置130；触发装置130用于在主触头10进行合闸、分闸或跳闸动作时触发控制电路204控制电力电子器件202通断；驱动机构120与触发装置130机械关联。
28.其中，上述电力电子器件202可以为igbt功率管、mosfet功率管、npn功率管、晶闸管等器件，具体可根据实际情况自行选择，对此不进行限定。此外，上述电力电子器件202可以采用一个，也可以采用多个并联的方式以提升载流能力。
29.以图1为例，触发装置130用于在主触头10进行合闸动作时触发控制电路204控制电力电子器件202导通；触发装置130用于在主触头10进行分闸或跳闸动作时触发控制电路204控制电力电子器件202断开。
30.以图2为例，控制模块200固定安装于开关组件100下方；驱动机构120包括拨动开关105，拨动开关105分为第一档位和第二档位；第一档位与主触头10完成合闸动作后的位置对应；第二档位与主触头10完成分闸或跳闸动作后的位置对应。例如，拨动开关105分为“on”档(即上述第一档位)和“off”档(即上述第二档位)，当拨动开关105处于“on”档时主触头10合闸；当拨动开关105处于“off”档时主触头10分闸或跳闸。
31.本发明实施例提供的上述固态断路器，包括：串接于主回路中的开关组件及与开关组件并联的控制模块；控制模块固定安装于开关组件下方；开关组件包括主触头及用于驱动主触头进行合闸、分闸或跳闸动作的驱动机构；控制模块包括控制电路及与开关组件并联的电力电子器件；固态断路器还包括与控制电路连接的触发装置；触发装置用于在主触头进行合闸、分闸或跳闸动作时触发控制电路控制电力电子器件通断；驱动机构与触发装置机械关联。上述固态断路器结构简单，安装便捷，在主触头分闸或跳闸时，可将电流分流至电力电子器件，从而避免主触头产生电弧烧损主触头及断路器内部结构，进而延长了相关器件的电气寿命，改善了断路器的分断短路电流性能。
32.作为一种可能的实施方式，参见图3至图6所示，上述拨动开关105通过转轴101转动设置；触发装置130包括驱动按钮207；转轴101用于在主触头10进行合闸动作时脱离驱动
按钮207，以触发控制电路204控制电力电子器件202断开；转轴101用于在主触头10进行分闸或跳闸动作时按压驱动按钮207，以触发控制电路204控制电力电子器件202导通。采用上述设计，通过转轴与驱动按钮之间的配合即可触发控制电路控制电力电子器件通断，结构简单，提高了电力电子器件通断控制的便捷性。
33.作为一种可能的实施方式，参见图5和图6所示，上述主触头10包括固定设置的静触头104及与驱动机构120连接的动触头103；驱动机构120用于驱动动触头103与静触头104接触，以使主触头10完成合闸动作；驱动机构120用于驱动动触头103与静触头104脱离，以使主触头10完成分闸或跳闸动作。
34.作为一种可能的实施方式，参见图5和图6所示，上述驱动机构120还包括连杆机构102；连杆机构102与动触头103连接；连杆机构102用于在拨动开关105的带动下驱动动触头103与静触头104接触，以使主触头10进行合闸动作；连杆机构102用于在拨动开关105的带动下驱动动触头103与静触头104脱离，以使主触头10进行分闸或跳闸动作。其中，连杆机构102可采用四杆机构或多杆机构，其形式可以为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等，具体可根据实际需要自行确定，对此不进行限定。
35.为了便于安装，作为一种可能的实施方式，参见图3至图6所示，上述电力电子器件202通过连接导体203与开关组件100并联；控制电路204与连接导体203连接。其中，连接导体203可以为多个，具体数量可根据实际需要自行确定，对此不进行限定。
36.为了提高上述开关组件100与上述控制模块200之间配合的稳定性，以图3和图4为例，还可在上述开关组件100底面设置有与上述连接导体203上端对应的卡槽106；通过连接导体203上端与卡槽106之间的对应配合使控制模块200固定安装于开关组件100下方。
37.具体地，以图3和图4为例，还可在上述连接导体203上端设置带卡孔的连接部，以及在上述卡槽内设置用于与卡孔对应配合的卡柱，通过卡柱穿过卡孔进一步提高连接导体203上端与卡槽106之间对应配合的稳定性，从而进一步确保控制模块200与开关组件100之间配合的牢固性。
38.作为一种可能的实施方式，参见图2至图6所示，上述控制模块200还包括绝缘外壳201，用于对控制模块200所包含的部件进行绝缘保护。
39.作为一种可能的实施方式，参见图4至图7所示，上述控制模块200还包括与控制电路204串联的电源单元205，用于为控制电路204供电。具体地，以图4至图6为例，电源单元205一端通过导线206与连接导体203相连，另外一端通过导线206与控制电路204相连。
40.为了进一步便于安装，以图4为例，还可将上述连接导体203整体设置为“l”形结构，并在“l”形结构的一侧或两侧设置供导电连接件穿过的通孔。基于此，可采用导电连接件穿过通孔的方式，使电源单元205一端通过导线206与连接导体203相连，并使电源单元205另外一端通过导线206与控制电路204相连，以及使上述电力电子器件202的端部与连接导体203的端部连接。
41.其中，上述连接导体203的形状具体可根据实际需要自行确定，对此不进行限定。
42.此外，控制模块200还可进行导通时间的设定，当控制电路204控制电力电子器件202进入导通状态后，如果导通时间达到预先设定的值，则会自动触发控制电路204控制电力电子器件202转为断开状态。通过该设计，进一步提高了电力电子器件202通断控制的便捷性。
43.在此以图5和图6为例对上述固态断路器的工作原理进行描述如下：
44.当拨动开关105处于“on”档(即上述第一档位)时，动触头103与静触头104接触，主触头10完成合闸动作，转轴101脱离驱动按钮207，控制电力电子器件202处于断开状态。当拨动开关105从“on”档向“off”档(即上述第二档位)拨动时，连杆机构102在拨动开关105的带动下驱动动触头103逐渐脱离静触头104，以使主触头10进行分闸或跳闸动作，转轴101逐渐转动；直至拨动开关105处于“off”档，动触头103与静触头104完全脱离，主触头10完成分闸或跳闸动作，转轴101按压驱动按钮207以触发控制电路204控制电力电子器件202进入导通状态。如果导通时间达到预先设定的值，则会自动触发控制电路204控制电力电子器件202转为断开状态。如果导通时间未达到预先设定的值，当拨动开关105从“off”档向“on”档拨动时，连杆机构102在拨动开关105的带动下驱动动触头103逐渐靠近静触头104，以使主触头10进行合闸动作，转轴101逐渐转动；直至拨动开关105处于“on”档，动触头103与静触头104紧密接触，主触头10完成合闸动作，转轴101完全脱离驱动按钮207以触发控制电路204控制电力电子器件202转为断开状态。
45.基于上述固态断路器，本发明实施例还提供一种电力设备，该电力设备包括上述固态断路器。
46.本发明实施例所提供的上述电力设备，由于包括上述固态断路器的所有技术特征，其实现原理及产生的技术效果和上述固态断路器相同，在此不再赘述，具体可参考前述相关内容。
47.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。