[发明专利]一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法

说明书

本发明提供了一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，包括电磁机构、触头机构、控制模块、连接机构及底座；所述电磁机构包括动铁心、静铁心、线圈、第一反力弹簧及第二反力弹簧；所述第一反力弹簧的长度长于所述第二反力弹簧的长度，所述第一反力弹簧的劲度系数小于所述第二反力弹簧的劲度系数；所述触头机构由动触头、静触头和触头弹簧组成；所述动触头与静触头之间为开距。通过第一、第二反力弹簧的压缩，减小铁心的吸合撞击力；分断时，通过第一、第二反力弹簧释放产生大的反力，提高触头分断速度。通过控制模块检测开断电流的大小及开断类型，根据需求调整触头开距大小，实现分断过程的智能控制，达到提高开关电器使用寿命的目的。

技术领域

本发明涉及低压开关电器技术领域，特别是一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法。

背景技术

随着人们对于开关电器的需求不断提高，控制电器与保护电器不再是两种独立的开关电器。市面上的集成开关是一种模块组合式控制与保护系统，能在正常或非正常电路条件下接通和分断电流，但是价格昂贵，且多个器件的组合必然会降低系统的可靠性，存在一定的局限性。而一体化的电磁式控制与保护开关电器整体上不存在复杂的脱扣机构，零件数较模块组合式控制与保护开关电器大幅度减少，更为简单的结构保证了开关的低故障率，运行的稳定性更高。但目前电磁式控制与保护开关大多数是利用触头大开距开断短路电流，在大开距下开关合闸时功耗高，动铁心冲击力大，铁心磨损严重，同时还造成触头二次弹跳，使触头易熔焊。目前有一类电磁式控制与保护开关，利用复位弹簧和限位机构的配合，使得触头以大开距开断短路电流之后能回到略小于开距的平衡位置，改善了合闸特性。但这种方案的缺点是无论是开断短路故障或是过载故障还是正常频繁开断，都必须达到最大开距，以大开距频繁开断电流后再利用复位弹簧复位，会导致复位弹簧迅速老化，并造成严重的机械磨损，使电磁式控制与保护开关使用寿命受到影响，不适用于频繁通断正常额定电流的场合。此外，这些方案没有实现开断过程的智能控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，通过第一反力弹簧及第二反力弹簧的共同作用，可有效降低吸合时铁心的碰撞力，分断时通过控制模块检测回路电流，根据电流大小及开断类型智能地调整触头开距大小，分断正常电流、过载电流、短路电流，从而达到降低频繁通断正常电流时的铁心撞击力、提高开关电器使用寿命的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，包括电磁机构、触头机构、控制模块、连接机构及底座；所述电磁机构包括动铁心、静铁心、线圈、第一反力弹簧及第二反力弹簧；所述触头机构包括动触头、静触头和触头弹簧；所述控制模块由控制单元和传感器组成；所述静铁心固定于底座上；所述线圈套在静铁心上；所述动铁心固定在所述连接机构面向所述底座的一面；所述动触头连接所述连接机构，所述动触头与所述连接机构及动铁心同步运动；所述静触头设置于所述动铁心与动触头之间；所述动铁心与静铁心之间为气隙；所述动触头与静触头之间为开距；所述第一反力弹簧和第二反力弹簧在所述动铁心的运动方向上被压缩或被拉伸；所述第一反力弹簧的长度长于所述第二反力弹簧的长度，所述第一反力弹簧的劲度系数小于所述第二反力弹簧的劲度系数；

所述动触头与静触头之间拥有不同的断开状态开距，分别为分断短路故障电流时达到的最大开距即为短路开距、分断过载电流的较大开距即为过载开距和分断额定电流的开距即为正常状态开距；所述短路开距大于过载开距，所述过载开距大于正常状态开距；

一种双反力可调开距的智能开关电器的工作方法具体为:在开关电器吸合过程中，所述线圈通电，产生电磁吸力，所述动铁心在电磁吸力作用下要克服第一反力弹簧的反力运动，由于动铁心与静铁心之间的大气隙产生的电磁吸力小，所述第一反力弹簧被压缩时产生的初始反力小，动铁心得以继续运动；当动铁心与静铁心之间的气隙减小时，吸力大幅增大，所述第一反力弹簧和第二反力弹簧同时被压缩，使得反力大幅增大，导致动铁心与静铁心吸合时的铁心碰撞速度显著降低，从而减小因铁心碰撞而导致的触头弹跳；