[实用新型]多极电磁脱扣器的短路保护动作电流调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低压多极断路器的电磁脱扣器，具体涉及一种瞬时脱扣器，特别是一种多极电磁脱扣器的短路保护动作电流调节方法及采用该方法实现的装置。

背景技术

众所周知，低压断路器是一种具有保护功能的开关电器，其最基本的保护功能如过载保护和短路保护，其中短路保护是通过瞬时脱扣器来执行的。根据UL489标准的规定，瞬时脱扣器需要具有设定的脱扣阈值可调的功能，即通过操作脱扣器上的旋钮可调整该脱扣器的脱扣电流动作预设值(以下简称“脱扣阈值”)，因而，具有这种功能的脱扣器通常简称为瞬时可调脱扣器。这里所述的脱扣阈值是指与设计允许的短路电流的最大值相关的设定值，通常由该断路器的额定电流整定。瞬时可调脱扣器的脱扣阈值可调的功能，就是指脱扣电流的阈值可调，以使同一个电磁脱扣器能满足不同工况下调整短路电流的最大允许值的要求，或者说能满足不同额定电流的断路器的要求。常用的瞬时可调脱扣器如电磁脱扣器，通常包括电磁线圈、磁轭、动铁芯、静铁芯和复位弹簧，在正常情况下，流过电磁线圈内的电流小于脱扣阈值，动铁芯在复位弹簧的弹力作用下保持与静铁芯分离，并在动铁芯与静铁芯之间形成一定厚度的空气隙，当流过电磁线圈内的实际电流等于或大于脱扣阈值时，则动铁芯马上产生脱扣动作，由于此时动铁芯与静铁芯之间的电磁吸引力变为大于复位弹簧的弹力，所以动铁芯能克服复位弹簧的弹力向静铁芯移动，直至与静铁芯吸合，动铁芯向静铁芯的移动触动断路器的跳闸杠杆动作，并致使断路器实现瞬时脱扣跳闸，从而起到短路保护作用。

然而，目前的瞬时可调脱扣器普遍存在动作值不稳定、可靠性差的问题，尤其是长期以来，设计人员在设计较小电流(例如100A以下)的瞬时可调脱扣器时，难以解决动作值不稳定、可靠性差的问题。申请人分析其原因发现由脱扣动作电流可调所涉及的函数模型具有多元及复杂函数关系的特点，而且是由电磁学的和机械学的两种模型复合而成。目前的瞬时可调脱扣器的设计由于一是忽略了与调节脱扣动作电流相关的变量及其与调节脱扣动作电流的函数关系，二是对可调脱扣器系统的各变量元素之间缺乏必要的平衡科学规划，从而使较多的变量元素因同时调节而失衡，由此导致可调脱扣器的物理特性和机械特性的失控，这必然会使可调脱扣器出现动作值不稳定、可靠性差等一系列问题，同时使得脱扣阈值的可调范围不能做大。如ZL200820214752.8号中国专利所公开的螺管式电磁脱扣器，该专利通过旋钮调节弹簧的长度，实现短路电流的线性调节，通过磁轭上设置调节螺钉组件，能微调磁间隙，消除了由零件本身、装配引起的脱扣器电流整定值的不一致，较好地解决了初始整定值的一致性，但由于该现有技术忽略了电磁线圈的磁场能量这个变量和该变量正比于脱扣动作电流的二次方的函数关系，另外，虽然复位弹簧的弹性变形量与其弹力之间为线性的函数关系，但是没有考虑其动铁芯与静铁芯之间的电磁吸引力与脱扣动作电流之间的函数关系是复杂的非线性、非三角函数关系，仍然存在着不稳定性和可靠性差的问题，这是常见的基于弹力平衡原理设计脱扣阈值可调的电磁脱扣器的一个代表性实例。因此，该类现有技术产品必然存在以下缺陷：一是由于电磁线圈的磁场能量的大幅度下降，使得磁间隙的漏磁占电磁线圈的磁场能量的比重大幅度上升，因此调节旋钮的脱扣电流指示与实际的脱扣动作电流值之间存在很大的误差，特别在小脱扣电流情况下，这种误差和不稳定性更加严重，由此还大大限制了脱扣动作电流的可调范围。二是由于该电磁脱扣器系统的各变量元素之间没有设计平衡规划的结构，因此脱扣电流的调节误差对于制造误差十分敏感，即使在通过调节螺钉可对磁间隙进行微调的情况下，也只能改善各相脱扣器的初始状态的不一致性，不能解决在各调节状态下各相电磁脱扣器的脱扣阈值与实际的脱扣动作电流值的一致性。三是由于实际的脱扣动作电流值与复位弹簧的弹力之间不是线性的函数关系，因此脱扣阈值的调节范围较小，并在小的脱扣阈值的状态下的工作稳定性和脱扣可靠性问题更加凸显。四是由于这种基于弹力平衡原理的可调脱扣器必须将复位弹簧设置在线圈的外面，这样不仅结构复杂、体积大、安装调试困难，而且还需增加如短轴与滑动槽这样的滑动配合副，无法保证复位弹簧与动铁芯的移动方向平行(更不可能实现同轴)，由此必然加剧脱扣动作值不稳定、可靠性差、设定的脱扣阈值与实际的脱扣动作电流值之间误差大和不稳定性问题。

实用新型内容