高速応答、開離型遮断器、及び遮断器の高速応答、開離方法

本発明は電力制御装置に係り、より具体的には、本発明は遮断器、及び遮断器の高速応答、開離方法に関する。

遮断器(英表記:circuit−breaker)とは、正常な回路条件で電流を投入し、負荷し、遮断することができると共に、異常な回路条件で電流を投入し、所定の時間内で負荷し、遮断することができる開閉装置である。

現在、各種の遮断器は日常生活において既に広く適用されている。従来の技術において、遮断器は一般的に位置が固定された1つの固定接触子と、1つの可動な接合接触子とを含み、異常な回路条件で、接合接触子が移動して回路の接続を遮断する。従来技術における遮断器には次の欠陥が存在する。

(1)分離速度が遅い。回路を遮断するとき、1つの可動な接合接触子のみが 移動するため、固定接触子と接合接触子との分離速度が遅く、特にある接合接触子は圧縮ばねにより接触を強化する必要があるため、遮断、分離するときには先に圧縮ばねを引き伸ばさなければならず、更に接触子間の分離速度が遅くなり、アークが発生しやすく、接触子が破損し、遮断器の寿命を短縮させる。

(2)断路の制御がフレキシブルでなく、随時断路することができない。回路を遮断するとき、 1つの可動な接合接触子のみが移動するため、接合接触子を移動することでのみ断路が可能となり、特に接合接触子が閉極中もしくは閉極したばかりの場合には、随時断路を図ることができず、安全面で危険がある。

(3)構造が複雑である。従来技術において、アーク現象を消滅させるためには一般に 各種の消弧装置や部品を追加する必要があるので、その構造設計が複雑になり、遮断器のコストを増加させる。

上記技術課題を解決するために、本発明は、高速開極し、フレキシブルに随時断路することができ、構造が簡単な遮断器を提供することを目的とする。

上記技術課題を解決するために、本発明は、高速開極し、フレキシブルに随時断路することができ、構造が簡単な遮断器の高速応答、開離方法を提供することを目的とする。

断路接点ユニット及び接合接点ユニットを含む高速応答、開離型遮断器であって、断路接点ユニットは可動な断路接触子を含み、接合接点ユニットは可動な接合接触子を含み、断路接点ユニットと接合接点ユニットとの間に、断路接触子及び/又は接合接触子の移動位置を規制するための移動接点位置規制装置が設置され、断路がトリガされるとき、断路接触子が接合接触子より先に逆方向に移動して分離され、或いは断路接触子と接合接触子とが同時に逆方向に移動して分離される。

好ましくは、断路接点ユニットは、断路接触子の位置を固定するための断路接点ラッチと、断路接触子に分離張力を提供するための断路分離ばねとを更に含み、断路分離ばねは一端が固定され、他端が断路接触子に接続され、接合接点ユニットは、接合接触子の位置を固定するための接合接点ラッチと、接合接触子に分離張力を提供するための接合接点分離ばねとを更に含み、接合接点分離ばねは一端が固定され、他端が接合接触子に接続され、断路がトリガされるとき、断路接点ラッチ及び接合接点ラッチをそれぞれ解放し、断路接触子と接合接触子をそれぞれ断路分離ばねと接合接点分離ばねの張力で分離させる。

本発明の第1の好ましい実施形態として、断路分離ばねによる伸縮と接合接点ばねによる伸縮は、それぞれ断路接触子と接合接触子が同一直線方向に運動するように駆動される。

好ましくは、接合接点ユニットは、接合接点プッシュプレート及び接触子圧縮ばねを更に含み、接合接触子は、順に接触子圧縮ばね及び接合接点プッシュプレートを介して接合接点分離ばねの一端に接続される。

本発明の第2の好ましい実施形態として、断路接点ユニットは、断路回転シャフト及び断路回転アームを更に含み、断路分離ばねは、断路回転アームを介して断路接触子が断路回転シャフトの周りを揺動するように駆動され、接合接点ユニットは、接合回転シャフト及び接合回転アームを更に含み、接合接点分離ばねは、接合回転アームを介して接合接触子が接合回転シャフトの周りを揺動するように駆動される。

好ましくは、接合接点ユニットは、接合接点プッシュプレート及び接触子圧縮ばねを更に含み、接合接触子は、順に接触子圧縮ばね、接合接点プッシュプレート及び接合回転アームを介して接合接点分離ばねの一端に接続される。

本発明の第3の好ましい実施形態として、中心回転シャフトを更に含み、断路接点ユニットは、断路回転アームを更に含み、断路分離ばねは断路回転アームを介して断路接触子が中心回転シャフトの周りを揺動するように駆動され、接合接点ユニットは、接合回転アームを更に含み、接合接点分離ばねは、接合回転アームを介して接合接触子が中心回転シャフトの周りを揺動するように駆動される。

好ましくは、接合接点ユニットは、接触子圧縮ばねを更に含み、接合接触子は、接触子圧縮ばね及び接合回転アームを介して接合接点分離ばねの一端に接続される。

好ましくは、1枚以上の絶縁板を更に含み、断路接触子と接合接触子とが分離されるとき、絶縁板が断路接触子と接合接触子との間に挿入され、絶縁板には絶縁板に挿入駆動力を提供するための絶縁板ばねが接続されている。

遮断器の高速応答、開離方法であって、断路接触子が独立して接合接触子より先に逆方向に移動して分離され、或いは断路接触子と接合接触子とが同時に逆方向に移動して分離される断路開極ステップを含む。

好ましくは、断路接触子が接合接触子の方向に移動し、接合接触子より先に接触位置に到達し、接合接触子が断路接触子の方向に移動し、接合接触子より後に接触位置に到達して断路接触子と接触する閉極ステップを更に含む。

好ましくは、接合接触子が断路接触子と接触する際に、直ちに断路する必要があれば、断路接触子が直ちに接合接触子の逆方向に高速開離する、閉極過程における開極ステップを更に含む。

本発明の有益な効果は以下の通りである。

本発明の高速応答、開離型遮断器は従来の技術における固定接触子の代わりに断路接触子を用いることによって、遮断器を開極断路させる必要があるとき、断路接触子と接合接触子を2方向に分離動作させ、接触子間の高速分離を実現し、アーク現象を回避又は減少させ、遮断器の寿命を延ばす。又、断路接触子が接合接触子とは独立して動作することができるため、回路が随時切り離されるようになり、遮断器を更に安全なものにする。更に、本発明は、構造が簡単で、生産コストが低く、良好な経済的及び社会的効果を有する。

また、本発明は、断路接触子と接合接触子との間に絶縁板構造を加えることによって、遮断器の開極速度を迅速にすると共に、より良好な絶縁及び消弧効果を達成し、接触子圧縮ばねを設置することによって、接触子の圧力不足の技術課題を解決し、スイッチの設計が多様化されるように、異なるスイッチ構造を回転シャフトによって提供する。

本発明の他の有益な効果は以下の通りである。

本発明の遮断器の高速応答、開離方法は、断路接触子が独立して接合接触子より先に逆方向に移動して分離され、或いは断路接触子と接合接触子とが同時に逆方向に移動して分離されることを採用して接触子間の高速分離を実現し、アーク現象を回避又は減少させ、遮断器の寿命を延ばす。又、断路接触子が接合接触子とは独立して動作することができるため、回路が随時切り離されるようになり、遮断器を更に安全なものにする。

本発明は各種の遮断器に広く適用できる。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について更に説明する。

本発明の第1実施例の構造模式図である。

本発明の第2実施例の構造模式図である。

本発明の第3実施例の閉極状態の構造模式図である。

本発明の第4実施例の閉極状態の構造模式図である。

本発明の第5実施例の構造模式図である。

本発明の第1実施例の動作ステップのフローチャートである。

本発明の第2実施例の動作ステップのフローチャートである。

本発明の第3実施例の開極状態の構造模式図である。

本発明の第4実施例の開極状態の構造模式図である。

本発明の第5実施例の動作ステップのフローチャートである。

なお、矛盾しない範囲で、本出願の実施例と実施例の特徴とを相互に組み合わせることができる。

図1乃至図5に示すように、断路接点ユニット10及び接合接点ユニット20を含む高速応答、開離型遮断器であって、断路接点ユニット10は、断路接触子11、断路接触子11の位置を固定するための断路接点ラッチ12、及び断路接触子11に分離張力を提供するための断路分離ばね13を含み、断路分離ばね13は一端が固定され、他端が断路接触子11に接続され、接合接点ユニット20は、接合接触子21、接合接触子21の位置を固定するための接合接点ラッチ22、及び接合接触子21に分離張力を提供するための接合接点分離ばね23を含み、接合接点分離ばね23は一端が固定され、他端が接合接触子21に接続され、断路がトリガされるとき、断路接点ラッチ12及び接合接点ラッチ22をそれぞれ解放し、断路接触子11と接合接触子21をそれぞれ断路分離ばね13と接合接点分離ばね23の張力で分離させる。好ましくは、断路がトリガされるとき、断路接触子11が接合接触子21より先に逆方向に移動して分離され、或いは断路接触子11と接合接触子21とが同時に逆方向に移動して分離される。好ましくは、断路接点ユニット10と接合接点ユニット20との間に、断路接触子及び/又は接合接触子21の移動位置を規制するための移動接点位置規制装置が設置される。接点位置規制装置は、接点バッフルプレート31(例えば、本発明の第1実施例−−−図1、第2実施例−−−図2、第3実施例−−−図3、第4実施例−−−図4)であってもよく、鋸歯ラッチ構造(例えば、本発明の第5実施例−−−図5)等であってもよい。

本発明は、断路接触子が独立して接合接触子より先に逆方向に移動して分離され、或いは断路接触子と接合接触子とが同時に逆方向に移動して分離される断路開極ステップを含む遮断器の高速応答、開離方法を更に提供する。

好ましくは、断路接触子が接合接触子の方向に移動し、接合接触子より先に接触位置に到達し、接合接触子が断路接触子の方向に移動し、接合接触子より後に接触位置に到達して断路接触子と接触する閉極ステップを更に含む。

好ましくは、接合接触子が断路接触子と接触する際に、直ちに断路する必要があれば、断路接触子が直ちに接合接触子の逆方向に高速開離する、閉極過程における開極ステップを更に含む。

閉極動作過程:遮断器が閉極するとき、断路接触子11が断路接点ラッチ12によってロックされて停止するように、まず断路接触子11を動力で押し動かして接合接触子21の方向に前進移動させ、断路分離ばね13を伸ばす。接合接点ユニット20を動力で押し動かして断路接点ユニット10の方向に移動を開始して、接合接触子21を断路接触子11に接触させ、接合接点プッシュプレート24が接合接点ラッチ22によってロックされて停止するまで、接合接点ユニット20を引き続き断路接点ユニット10の方向に移動させ、断路接触子11と接合接触子21との接触圧力を増加させ、閉鎖過程を完了する。

閉極完了後の開極過程:断路接点ラッチ12及び接合接点ラッチ22を動力で同時にトリガするか或いは順序にトリガして解放し、断路が起動を開始するようにし、断路分離ばね13が収縮して断路接触子11を引き動かし、断路接触子11を接合接触子21から直ちに離間させ、回路を高速に切り離すことを実現する。

閉極過程における開極過程:接合接触子21が断路接触子11に接触する際に、大電流が回路に流れると、断路接点ラッチ12を随時動力でトリガして解放し、断路の動作を始めることができる。そのとき接合接点ユニット20が如何なる状態(停止又は移動)であっても、回路を迅速に切り離すことができ、随時断路することを実現することで、断路の制御が更にフレキシブルになり、遮断器がより安全で、信頼性を持つようになる。

なお、上記の動力は、手動、機械動力又は電気信号でトリガされる電磁力等であってもよい。

図1に示すように、本発明の第1実施例として、遮断器はベース40を有し、断路接点ラッチ12及び接合接点ラッチ22はいずれもベース40に設置され、断路分離ばね13は一端がベース40に固定され、他端が断路接触子11に接続され、接合接点分離ばね23は一端がベース40に固定され、他端が接合接触子21に接続される。断路分離ばね13による伸縮と接合接点ばねによる伸縮は、それぞれ断路接触子11と接合接触子21とが同一直線方向に運動するように駆動される。接合接点ユニット20は、接合接点プッシュプレート24及び接触子圧縮ばね25を更に含み、接合接触子21は、順に接触子圧縮ばね25及び接合接点プッシュプレート24を介して接合接点分離ばね23の一端に接続される。移動接点位置規制装置は接点バッフルプレート31を採用し、接点バッフルプレート31の中央に、断路接触子11と接合接触子21を通して接触させるための貫通孔32が設置されている。

以下、図6を参照して本発明の第1実施例の閉極と断路開極の動作過程を詳細に説明する。

閉極過程:

S101において、断路接触子11と接合接触子21が分離状態とされ、断路接点ラッチ12と接合接点ラッチ22がいずれもアンロック状態とされ、断路分離ばね13、接合接点分離ばね23及び接触子圧縮ばね25がいずれも正常の状態とされる。

S102において、断路接触子11が接合接触子21の方向に移動して、断路分離ばね13が伸びる。

S103おいて、断路接点ラッチ12によってロックされるまで断路接触子11が引き続き移動する。

S104において、接合接点ユニット20の接合接点プッシュプレート24を押し動かして、接触子圧縮ばね25を圧縮し、接合接触子21を断路接触子11の方向に移動させ、接合接点分離ばね23が力を受けて伸びる。

S105において、引き続き接合接点プッシュプレート24を押し動かし、接合接触子21を断路接触子11と接触させる。

S106において、接合接点プッシュプレート24がラッチによってロックされるまで、引き続き接合接点プッシュプレート24を押し動かし、接触子圧縮ばね25が力を受けて圧縮され、接合接触子21を断路接触子11と接触加圧させる。

閉極を完了する。

なお、S101乃至S103は、断路接点ユニット10が閉極するときの動作過程であり、S104乃至S106は、接合接点ユニット20が閉極するときの動作過程であり、両ユニットの動作過程は相互に影響を与えず、順序は同時に行われてもよく、前後の順番を逆にして行われてもよい。

開極過程:

S107において、接合接触子21が断路接触子11と接触し、断路接触子11が断路接点ラッチ12によってロックされ、接合接触子21が接合接点プッシュプレート24を介して接合接点ラッチ22によってロックされ、断路分離ばね13と接合接点分離ばね23が伸び状態とされ、接触子圧縮ばね25が縮んだ状態とされる。

S108において、断路接点ラッチ12及び接合接点ラッチ22をそれぞれ解放する(なお、断路接点ラッチ12と接合接点ラッチ22は同時に解放してもよく、順序に解放してもよいが、同時に解放することを実施例として、ここでは、同時に解放することのみを一例として説明し、順序に解放することはこれと類似するので、ここでは説明しない。)。

S109において、断路接触子11が断路分離ばね13の張力を受けて直ちに後に移動して接合接触子21から離間し、接合接点プッシュプレート24が接合接点分離ばね23の張力を受けて後に移動すると共に、接合接触子21が接触子圧縮ばね25の圧力を受けて接点バッフルプレート31に押し付けられ、接点バッフルプレート31は接合接触子21が断路接触子11の方向に移動することを防止する。

S110において、断路接触子11が引き続き断路分離ばね13によって引っ張られて接合接触子21から離間し、接合接点プッシュプレート24が引き続き接合接点分離ばね23によって引っ張られて後方に移動する。

S111において、接合接点プッシュプレート24が引き続き接合接点分離ばね23によって引っ張られ、接合接触子21を引き続き断路接触子11から離す。

S112において、断路を完了する。断路接触子11と接合接触子21が分離状態とされ、断路接点ラッチ12と接合接点ラッチ22がいずれもアンロック状態とされ、断路分離ばね13、接合接点分離ばね23及び接触子圧縮ばね25がいずれも正常の状態とされる。

図2に示すように、本発明の第2実施例として、断路接点ユニット10は、断路回転シャフト16及び断路回転アーム17を更に含み、断路分離ばね13は、断路回転アーム17を介して断路接触子11が断路回転シャフト16の周りを揺動するように駆動され、接合接点ユニット20は、接合回転シャフト26及び接合回転アーム27を更に含み、接合接点分離ばね23は、接合回転アーム27を介して接合接触子21が接合回転シャフト26の周りを揺動するように駆動される。好ましくは、接合接点ユニット20は、接合接点プッシュプレート24及び接触子圧縮ばね25を更に含み、接合接触子21は順に接触子圧縮ばね25、接合接点プッシュプレート24及び接合回転アーム27を介して接合接点分離ばね23の一端に接続される。

図7に示すように、本発明の第2実施例の動作過程のS201乃至S212は、本発明の第1実施例の動作過程のS101乃至S112に対応し、異なる点は、ベース40に断路回転シャフト16、断路回転アーム17、接合回転シャフト26及び接合回転アーム27が設置され、断路分離ばね13は、断路回転アーム17を介して断路接触子11が断路回転シャフト16の周りを揺動するように駆動され、接合接点分離ばね23は、接合回転アーム27を介して接合接触子21が接合回転シャフト26の周りを揺動するように駆動されるという点であり、他の技術的特徴は本発明の第1実施例と同じであるので、ここで繰り返し説明しない。

図3及び図8に示すように、本発明の第3実施例として、中心回転シャフト50を更に含み、断路接点ユニット10は、断路回転アーム17を更に含み、断路分離ばね13は、断路回転アーム17を介して断路接触子11が中心回転シャフト50の周りを揺動するように駆動され、接合接点ユニット20は、接合回転アーム27を更に含み、接合接点分離ばね23は、接合回転アーム27を介して接合接触子21が中心回転シャフト50の周りを揺動するように駆動される。接合接点ユニット20は接触子圧縮ばね25を更に含み、接合接触子21は接触子圧縮ばね25及び接合回転アーム27を介して接合接点分離ばね23の一端に接続される。その動作過程は本発明の第1実施例と類似するので、ここで繰り返し説明しない。

図4又は図9に示すように、本発明の第4実施例として、1枚以上の絶縁板61を更に含み、断路接触子11と接合接触子21とが分離されるとき、絶縁板61が断路接触子11と接合接触子21との間に挿入され、絶縁板61には、絶縁板61に挿入駆動力を提供するための絶縁板ばね62が接続されている。本発明は、断路接触子11と接合接触子21との間に絶縁板61構造を加えることによって、遮断器の開極速度を迅速にすると共に、より良好な絶縁及び消弧効果を達成する。

図5に示すように、本発明の第5実施例として、接点位置規制装置は鋸歯ラッチ構造であり、鋸歯ラッチ構造は、接合接触子21と固定接続される鋸歯構造33、及び鋸歯構造33と合致する位置規制ラッチ34を含み、位置規制ラッチ34には、位置規制ラッチ34に圧力を提供するための位置規制ばね35が接続されており、位置規制ラッチ34及び位置規制ばね35はいずれも接合接点プッシュプレート24の内部に設置され、接合接点プッシュプレート24の移動を追跡して規制し、鋸歯ラッチ構造は、位置規制ラッチ34が位置規制ばね35の圧力下で、鋸歯構造33に対して断路接点方向のみに向かって一方向に移動するように設計される。

以下、図10を参照して本発明の第5実施例の閉極と断路開極の動作過程を詳細に説明する。

閉極過程:

S501乃至S503は、第1実施例におけるS101乃至S103に対応し、ここで繰り返し説明しない。

S504において、接合接点ユニット20の接合接点プッシュプレート24を押し動かし、接触子圧縮ばね25を圧縮し、接合接触子21を断路接触子11の方向に移動させ、接合接点分離ばね23が力を受けて伸び、位置規制ラッチ34と接合接点プッシュプレート24は断路接触子11の方向に移動する。

S505において、引き続き接合接点プッシュプレート24を押し動かし、接合接触子21を断路接触子11と接触させる。

S506において、接合接点プッシュプレート24がラッチによってロックされるまで、引き続き接合接点プッシュプレート24を押し動かし、接触子圧縮ばね25が力を受けて圧縮され、接合接触子21を断路接触子11と接触加圧させ、位置規制ラッチ34は鋸歯構造33と係合ロックされる。

閉極を完了する。

開極過程:

S507において、接合接触子21が断路接触子11と接触し、断路接触子11が断路接点ラッチ12によってロックされ、接合接触子21が接合接点プッシュプレート24を介して接合接点ラッチ22によってロックされ、断路分離ばね13と接合接点分離ばね23が伸び状態とされ、接触子圧縮ばね25が縮んだ状態とされ、位置規制ラッチ34は鋸歯構造33と係合ロックされる。

S508において、断路接点ラッチ12及び接合接点ラッチ22をそれぞれ解放する(なお、断路接点ラッチ12と接合接点ラッチ22を同時に解放してもよく、順序に解放してもよく、同時に解放することを実施例とし、ここでは、同時に解放することのみを一例として説明し、順序に解放することはこれと類似するので、ここでは説明しない。)。

S509において、断路接触子11が断路分離ばね13の張力を受けて直ちに後方に移動して接合接触子21から離間し、接合接点プッシュプレート24が接合接点分離ばね23の張力を受けて後方に移動すると共に、位置規制ラッチ34が鋸歯構造33に係着されることによって、接合接触子21が後方に移動する。

S510において、断路接触子11が引き続き断路分離ばね13によって引っ張られて接合接触子21から離間し、接合接点プッシュプレート24が引き続き接合接点分離ばね23によって引っ張られて後方に移動し、接合接触子21が後方に移動して引き続き後方に移動する。

S511において、接合接点プッシュプレート24が引き続き接合接点分離ばね23によって引っ張られ、接合接触子21が引き続き断路接触子11から離れる。

S512において、断路を完了する。断路接触子11と接合接触子21が分離状態とされ、断路接点ラッチ12と接合接点ラッチ22がいずれもアンロック状態とされ、断路分離ばね13、接合接点分離ばね23及び接触子圧縮ばね25がいずれも正常の状態とされる。

本発明の遮断器の高速応答、開離方法は、断路接触子が独立して接合接触子より先に逆方向に移動して分離され、或いは断路接触子と接合接触子とが同時に逆方向に移動して分離されることを採用して接触子間の高速分離を実現し、アーク現象を回避又は減少させ、遮断器の寿命を延ばす。又、断路接触子が接合接触子とは独立して動作することができるため、回路が随時切り離されるようになり、遮断器を更に安全なものにする。

上述したように、本発明は、従来の技術における固定接触子の代わりに断路接触子11を採用することによって、遮断器を開極断路させる必要がある際に、断路接触子11と接合接触子21とを2方向に分離するように動作させて、接触子間の高速分離を実現し、アーク現象を回避又は減少させ、遮断器の寿命を延ばす。又、断路接触子11が接合接触子21とは独立して動作することができるため、回路が随時切り離されるようになり、遮断器を更に安全なものにする。更に、本発明は構造が簡単で、生産コストが低く、良好な経済的及び社会的効果を有する。本発明は各種の遮断器に広く適用できる。

又、本発明は、断路接触子と接合接触子との間に絶縁板構造を加えることによって、遮断器の開極速度を迅速にすると共に、より良好な絶縁及び消弧効果を達成し、接触子圧縮ばねを設置することによって、接触子の圧力不足の技術課題を解決し、スイッチの設計が多様化されるように、異なるスイッチ構造を回転シャフトによって提供する。

以上において本発明の好ましい実施例について具体的に説明したが、本発明の創作は実施例に限定されるものではない。当業者は本発明の趣旨を逸脱しないことを前提に、様々な同等の変形又は置き換えを行うこともでき、これらの同等の変形又は置き換えはいずれも、本出願の特許請求の範囲に制限される範囲内に含まれる。