电能表外置断路器的工作原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种电能表外置断路器。该专利由温州圣普电气有限公司申请，并于2017年3月15日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及低压电器自动控制领域，尤其是一种电能表外置断路器。

发明背景

为了实现国家供电网络的智能控制，2015年2月，国家电网公司公布了一种电能表外置断路器的技术规范，要求该电能表外置断路器与小型断路器配合使用时，能使小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求；还要求在小型断路器合闸的情况下，电能表外置断路器必须处于动力脱离状态，目前，国内外尚无完全符合该规范的产品及其控制方案。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电能表外置断路器处于分闸的情况下小型断路器在欠费时不能合闸且电能表外置断路器在合闸后实现动力脱离的电能表外置断路器。

本发明的技术方案是这样实现的：一种电能表外置断路器，其特征在于：包括与若干极小型断路器的手柄联动的电动合闸机构及与电动合闸机构联动的跳闸机构，所述的电动合闸机构包括平面竖齿从动轮、伞形主动轮及电机，该平面竖齿从动轮通过传动轴与若干极小型断路器的手柄联动，该伞形主动轮包括伞形主动轮本体及设于伞形主动轮本体一侧面的传动柱，该传动柱的侧面设置有传动齿，该传动齿与平面竖齿从动轮啮合，且传动齿的行程与若干极小型断路器的手柄的行程相等，电机通过传动伞齿轮与伞形主动轮本体联动。

优选为，所述的跳闸机构包括设置于伞形主动轮本体另一侧面的活动槽及设于该活动槽内的拨动弹簧，该拨动弹簧的尾部与活动槽固定连接，拨动弹簧的中部与活动槽之间构成活动余量，且拨动弹簧的头部与小型断路器的脱扣针活动连接，且小型断路器的脱扣针位于拨动弹簧的头部的运动路径上。

还包括有控制机构，该控制机构包括永磁体及导电弹片，该导电弹片包括一端向上翘起的接触片，该永磁体嵌设于伞形主动轮本体另一侧面上。所述的伞形主动轮本体另一侧面设置有弧形挡块及分布于弧形挡块周围的定位块，拨动弹簧的头部沿着弧形挡块的内表面分布，且拨动弹簧的头部卡设于弧形挡块上，拨动弹簧的中部呈弧形状，拨动弹簧的中部与弧形挡块的外表面存在间隙，拨动弹簧的尾部超出伞形主动轮本体的边缘设置。所述的伞形主动轮本体另一侧面上设置有挡柱，该挡柱位于拨动弹簧的尾部的回弹路径上。所述的传动轴的截面为等腰三角形。还包括有控制电路，该控制电路包括电机控制电路、反馈信号电路及控制信号电路。

该电机控制电路包括二极管D9、二极管D10、三极管G2及三极管G3，电机的输入端与电源正极相连，电机的输出端与二极管D9的输入端连接，该二极管D9的输出端与三极管G2的输入端连接，该三极管G2的输出端与电源负极相连，电机的输出端还与二极管D10的输入端连接，该二极管D10的输出端与三极管G3的输入端连接，该三极管G3的输出端与电源负极相连。

反馈信号电路包括能感应电能表外置断路器的输出端是否有电的反馈信号输入端、全桥D5-8、光电耦合器OC3及单向可控硅SCR，该反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端连接，全桥D5-8的输出端、光电耦合器OC3及电源负极依次串联，全桥D5-8的输出端还与单向可控硅SCR的控制端串联；控制信号电路包括信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及光电耦合器OC2，信号输入端、全桥D1-4、光电耦合器OC1及电源负极依次串联，信号输入端还与光电耦合器OC2及电源负极依次串联。

所述的反馈信号电路还包括有电阻R7，该电阻R7串联于反馈信号输入端与全桥D5-8的输入端之间。控制信号电路还包括电容C、电阻R1及电阻R2，电容C的两端分别与全桥D1-4及电源负极连接，电阻R2串联于全桥D1-4及光电耦合器OC1之间，电阻R2的两端并联于电容C的两端。

通过采用上述技术方案，其中电机驱动伞形主动轮转动带动传动柱上的传动齿驱动平面竖齿从动轮转动，直至传动齿与平面竖齿从动轮分离，此时小型断路器实现合闸，此时实现了电能表外置断路器在合闸后，电机与伞形主动轮实现动力脱离，结构简单，降低了生产成本；如若让小型断路器分闸，只需驱动电机继续转动，此时拨动弹簧便会拨动小型断路器上的脱扣针，直至拨动弹簧的尾部利用自身的弹性抵住脱扣针，此时人工手动将小型断路器合闸时，小型断路器的触头始终处于分闸状态，即能满足小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求。