本发明公开了一种储能式重合闸断路器，其特征在于，包括壳体，以及设置于壳体内的控制电路、电机、齿轮传动机构、弹簧和合闸传动手柄，所述控制电路与电机连接，所述电机的输出轴与齿轮传动机构连接，所述齿轮传动机构与合闸传动手柄连接；所述弹簧的一端与壳体固定连接，弹簧的另一端与齿轮传动机构固定连接。另外，本发明还公开了一种储能式重合闸断路器的控制电路和控制方法。采用本发明，减小了电机和其驱动电路规格，降低了成本。
1.一种储能式重合闸断路器，其特征在于，包括壳体，以及设置于壳体内的控制电路、电机、齿轮传动机构、弹簧和合闸传动手柄，所述控制电路与电机连接，所述电机的输出轴与齿轮传动机构连接，所述齿轮传动机构与合闸传动手柄连接；所述弹簧的一端与壳体固定连接，弹簧的另一端与齿轮传动机构固定连接；
其中，合闸时电机在控制电路的控制下驱动齿轮传动机构沿合闸方向旋转，弹簧在此时通过向齿轮传动机构释放驱动力的方式释放存储的能量；
合闸完成后，电机在控制电路的控制下沿合闸的反方向空转，齿轮传动机构在电机的驱动下压缩弹簧储能；
分闸时，电机在控制电路的控制下沿合闸反方向继续旋转，齿轮传动机构在电机的驱动下进一步压缩弹簧储能。
2.根据权利要求1所述的储能式重合闸断路器，其特征在于，所述齿轮传动机构包括与电机输出轴啮合的主动齿轮，与主动齿轮啮合的第一从动齿轮，与第一从动齿轮啮合的第二从动齿轮，第二从动齿轮与合闸传动手柄连接。
3.一种储能式重合闸断路器的控制电路，所述储能式重合闸断路器为权利要求1-2任一项所述的储能式重合闸断路器，其特征在于，包括：费控信号接收电路，用于接收来自电能表的费控信号；
微控制器电路，其第一输入端与费控信号接收电路连接，用于接收来自费控信号接收电路的欠费信号或续费信号，第二输入端与位置检测开关连接，用于根据位置检测开关的通断状态检测断路器的当前分合闸状态；
位置检测开关，其输入端与齿轮传动机构连接，输出端与微控制器电路的第二输入端连接，用于检测断路器的动作位置，并将检测信息转发给微控制器电路；
电机驱动电路，其输入端与微控制器电路的输出端连接，用于根据来自微控制器电路的控制信号驱动电机。
4.根据权利要求3所述的储能式重合闸断路器的控制电路，其特征在于，所述位置检测开关包括3个微动开关，所述3个微动开关设置在PCB线路板上，且在一个圆周上，每个微动开关的触发手柄指向圆心方向，3个微动开关的位置分别与断路器的合闸位置、预分闸位置和分闸位置对应。
5.一种储能式重合闸断路器的控制方法，所述重合闸断路器为权利要求1-2任一项所述的储能式重合闸断路器，其特征在于，包括：S1，费控信号接收电路读取监测欠费信号或续费信号，并将欠费信号或续费信号发送给微控制器电路；
S2，位置检测开关将断路器当前的分合闸状态发送给微控制器电路；
S3，微控制器电路根据来自费控信号接收电路的信号和位置检测开关的信号，向电机驱动电路发送相应的控制信号；
S4，电机在微控制器电路控制信号的控制下驱动齿轮传动机构在合闸位置、预分闸位置以及分闸位置之间进行转动；
其中，在合闸时，弹簧以向齿轮传动机构释放驱动力的方式释放存储的能量；在从合闸位置转向预分闸位置时，齿轮传动机构在电机的驱动下压缩弹簧储能；从预分闸位置到分闸位置，齿轮传动机构在电机的驱动下进一步压缩弹簧储能。
6.根据权利要求5所述的储能式重合闸断路器的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：在断路器合闸的过程中，微控制器电路实时监控对应合闸位置的微动开关状态，当微控制器电路检测到已经到达合闸位置后，微控制器电路向电机驱动电路发送反转信号，电机驱动电路控制电机反转，电机带动齿轮传动机构反向运动，齿轮传动机构与合闸传动手柄分离，合闸传动手柄保持合闸位置不变，齿轮传动机构随电机反向运动；
微控制器电路实时监控预分闸位置的微动开关状态，当齿轮传动机构到达预分闸位置时，微控制器电路向电机驱动电路发送停机信号；
当微控制器电路监测到有效的欠费信号时，微控制器电路向电机驱动电路发送电机反转信号，电机驱动电路驱动电机反转，电机带动齿轮传动机构，齿轮传动机构触发断路器的脱扣机构分闸。
一种储能式重合闸断路器及其控制电路和控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及断路器技术领域，特别涉及一种储能式重合闸断路器及其控制电路和控制方法。
背景技术
[0002] 现有的电能表外置的重合闸断路器，在合闸时，电机根据控制电路的指令旋转带动齿轮传动机构和合闸传动手柄完成断路器合闸，合闸完成后，电机空转带动齿轮传动机构返回到预分闸指定位置，等待控制电路的分闸指令；分闸时，电机根据控制电路指令沿合闸的反方向继续旋转，齿轮传动机构触发断路器的脱扣机构，使断路器脱扣分闸。
[0003] 由此可见，现有的电能表外置重合闸断路器存在电机合闸时重载，分闸时轻载的运行情况。但断路器电机的选择以及电机驱动电路设计，均是按照合闸重载的情况进行。因此，在分闸空载阶段，就存在较大的余量浪费。
发明内容
[0004] 本发明的目的提供一种储能式重合闸断路器、及其控制电路和控制方法，实现了在分闸时储能，合闸时释能的效果，达到减小电机和其驱动电路规格，降低成本的目的。
[0005] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种储能式重合闸驱动装置，包括壳体，以及设置于壳体内的控制电路、电机、齿轮传动机构、弹簧和合闸传动手柄，所述控制电路与电机连接，所述电机的输出轴与齿轮传动机构连接，所述齿轮传动机构与合闸传动手柄连接；所述弹簧的一端与壳体固定连接，弹簧的另一端与齿轮传动机构固定连接；
[0006] 其中，合闸时电机在控制电路的控制下驱动齿轮传动机构沿合闸方向旋转，弹簧在此时通过向齿轮传动机构释放驱动力的方式释放存储的能量；
[0007] 合闸完成后，电机在控制电路的控制下沿合闸的反方向空转，齿轮传动机构在电机的驱动下压缩弹簧储能；
[0008] 分闸时，电机在控制电路的控制下沿合闸反方向继续旋转，齿轮传动机构在电机的驱动下进一步压缩弹簧储能。
[0009] 优选的，所述齿轮传动机构包括与电机输出轴啮合的主动齿轮，与主动齿轮啮合的第一从动齿轮，与第一从动齿轮啮合的第二从动齿轮，第二从动齿轮与合闸传动手柄连接。
[0010] 相应的，本发明还提供一种储能式重合闸断路器的控制电路，该控制电路包括：费控信号接收电路，用于接收来自电能表的费控信号；
[0011] 微控制器电路，其第一输入端与费控信号接收电路连接，用于接收来自费控信号接收电路的欠费信号或续费信号，第二输入端与位置检测开关连接，用于根据位置检测开关的通断状态检测断路器的当前分合闸状态；
[0012] 位置检测开关，其输入端与齿轮传动机构连接，输出端与微控制器电路的第二输入端连接，用于检测断路器的动作位置，并将检测信息转发给微控制器电路；
[0013] 电机驱动电路，其输入端与微控制器电路的输出端连接，用于根据来自微控制器电路的控制信号驱动电机。
[0014] 优选的，所述位置检测开关包括3个微动开关，所述3个微动开关设置在PCB线路板上，且在一个圆周上，每个微动开关的触发手柄指向圆心方向，3个微动开关的位置分别与断路器的合闸位置、预分闸位置和分闸位置对应。
[0015] 相应的，本发明还提供一种储能式重合闸断路器的控制方法，该控制方法包括如下步骤：
[0016] S1，费控信号接收电路读取监测欠费信号或续费信号，并将欠费信号或续费信号发送给微控制器电路；
[0017] S2，位置检测开关将断路器当前的分合闸状态发送给微控制器电路；
[0018] S3，微控制器电路根据来自费控信号接收电路的信号和位置检测开关的信号，向电机驱动电路发送相应的控制信号；
[0019] S4，电机在微控制器电路控制信号的控制下驱动齿轮传动机构在合闸位置、预分闸位置以及分闸位置之间进行转动；
[0020] 其中，在合闸时，弹簧以向齿轮传动机构释放驱动力的方式释放存储的能量；在从合闸位置转向预分闸位置时，齿轮传动机构在电机的驱动下压缩弹簧储能；从预分闸位置到分闸位置，齿轮传动机构在电机的驱动下进一步压缩弹簧储能。
[0021] 优选的，所述步骤S3包括：
[0022] 在断路器合闸的过程中，微控制器电路实时监控对应合闸位置的微动开关状态，当微控制器电路检测到已经到达合闸位置后，微控制器电路向电机驱动电路发送反转信号，电机驱动电路控制电机反转，电机带动齿轮传动机构反向运动，齿轮传动机构与合闸传动手柄分离，合闸传动手柄保持合闸位置不变，齿轮传动机构随电机反向运动；
[0023] 微控制器电路实时监控预分闸位置的微动开关状态，当齿轮传动机构到达预分闸位置时，微控制器电路向电机驱动电路发送停机信号；
[0024] 当微控制器电路监测到有效的欠费信号时，微控制器电路向电机驱动电路发送电机反转信号，电机驱动电路驱动电机反转，电机带动齿轮传动机构，齿轮传动机构触发断路器的脱扣机构分闸。
[0025] 本发明的重合闸断路器在合闸时电机在控制电路的控制下驱动齿轮传动机构沿合闸方向旋转，弹簧在此时通过向齿轮传动机构释放驱动力的方式释放存储的能量，合闸完成后，电机在控制电路的控制下沿合闸的反方向空转，齿轮传动机构在电机的驱动下压缩弹簧储能；分闸时，电机在控制电路的控制下沿合闸反方向继续旋转，齿轮传动机构在电机的驱动下进一步压缩弹簧储能。达到减小电机和其驱动电路规格，降低成本的目的。
附图说明
[0026] 图1是本发明一种储能式重合闸断路器的一种实施例的示意图；
[0027] 图2是本发明一种储能式重合闸断路器的齿轮传动机构的示意图；
[0028] 图3是本发明一种储能式重合闸断路器处于合闸位置的示意图；
[0029] 图4是本发明一种储能式重合闸断路器处于预分闸指定位置的示意图；
[0030] 图5是本发明一种储能式重合闸断路器处于分闸位置的示意图；
[0031] 图6是本发明一种储能式重合闸断路器的控制电路示意图。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图进行详细说明。
[0033] 参考图1-2所示，该重合闸断路器包括壳体1，以及设置于壳体1内的合闸传动手柄2，齿轮传动机构3、电机4、弹簧5和控制电路（图中未示出）；控制电路与电机4连接，电机4的输出轴与齿轮传动机构3连接，齿轮传动机构3与合闸传动手柄2连接；弹簧5的一端与壳体1固定连接，弹簧5的另一端与齿轮传动机构固定连接。
[0034] 弹簧根据齿轮传动机构转动位置进行压缩和释放。具体的，合闸时，控制电路驱使电机沿合闸方向旋转，电机的输出轴带动齿轮传动机构、合闸传动手柄完成断路器合闸，期间，弹簧释放能量，与电机合力完成合闸动作。
[0035] 在合闸完成后，电机在控制电路的驱动下，沿合闸的反方向旋转，带动齿轮传动机构返回到预分闸指定位置并停留待命，期间齿轮传动机构压缩弹簧进行储能。图3为合闸位置示意图，图4示出了合闸完成后，传动手柄保持原位不动，齿轮传动机构的推杆34与合闸传动手柄2相分离，回位。此时的位置为预分闸指定位置。在从合闸位置到与分闸制定位置为弹簧储能的过程。
[0036] 分闸时，如图5所示，电机根据控制电路的指令，按合闸的反方向继续旋转，齿轮传动机构触发重合闸断路器的脱扣机构，重合闸断路器分闸，同时，齿轮机构进一步压缩弹簧储能，分闸完成后电机停转，齿轮传动机构停止分闸状态待命。因此从预分闸位置到分闸位置的过程也是弹簧储能的过程。
[0037] 由此可见，弹簧在从合闸位置到预分闸位置以及从预分闸位置到分闸位置的过程中都在存储能量；在合闸的过程是释放能量的过程，即在合闸的过程中给予齿轮传动机构一个驱动力，这个弹簧给予的驱动力与电机的驱动力一起，达到合闸的目的。从而减少了对电机驱动功率的要求；另外，利用从合闸到预分闸电机空转的过程为弹簧储存能量，提高了能量的利用率，减小了能源的浪费。
[0038] 齿轮传动机构3，包括与电机输出轴啮合的主动轴31，与主动轴啮合的第一从动轴32，与第一从动轴啮合的第二从动轴33，第二从动轴33与合闸传动手柄2连接。
[0039] 下面对本发明的控制电路和控制方法进行说明。
[0040] 控制电路包括:位置检测开关11、电机驱动电路12、费控信号接收电路13和微控制器电路14。
[0041] 费控信号接收电路13和电能表连接，用于接收来自电能表的费控信号;
[0042] 微控制器电路14，其第一输入端与费控信号接收电路连接，通过费控信号接收电路监欠费信号或续费信号（上升沿或下降沿有效，如果欠费是下降沿，则续费为上升沿，如果欠费是上升沿，则续费为下降沿）；其第二输入端与位置检测开关连接，通过位置检测开关的3个微动开关的通断状态，检测断路器分合闸控制过程中，当前的分合闸状态。
[0043] 当微控制器电路14，检测到有效的续费信号、且断路器处于分闸状态，微控制器电路发送电机正转信号，通过电机驱动电路，控制电机正转，电机带动齿轮传动机构，齿轮传动机构驱动合闸传动手柄，合闸传动手柄旋转驱动断路器操作手柄相合闸方向运动。期间，储能机构释放能量与电机一起驱使传动机构沿电机正转方向运动。
[0044] 分闸期间的能量储存：
[0045] 在断路器合闸的过程中，微控制器电路实时监控对应合闸位置的微动开关状态，当微控制器电路检测到已经到达合闸位置后，微控制器电路发送电机反转信号，通过电机驱动电路控制电机反转，齿轮传动机构反向运动，齿轮传动机构与合闸传动手柄分离，合闸传动手柄保持合闸位置不变，齿轮传动机构随电机反向运动。
[0046] 当微控制器电路检测到有效的欠费信号时，微控制器电路发送电机反转的信号，并通过电机驱动电路，控制电机反转，电机带动齿轮传动机构，齿轮传动机构触发断路器的脱扣机构，实现断路器分闸。
[0047] 在断路器分闸的过程中，电机轻载运转，储能机构通过压缩弹簧实现能量储存。
[0048] 位置检测开关通常选择微动开关，数量为3个，3个微动开关设置在PCB线路板上，并且在一个圆周上，微动开关的触发手柄指向圆心方向。3个微动开关位置分别与完成断路器分合闸动作相对应的合闸位置、预分闸位置和分闸一一对应。
[0049] 齿轮传动机构的齿轮上设置有用于触压微动开关触发手柄的触发装置，在完成断路器分合闸动作的齿轮旋转的过程中，触发装置能够在达到合闸位、预分闸指定位和分闸位时，触压微动开关，使微动开关触电的状态发生转变，即由常开变为闭合，或者由常闭变为断开。
[0050] 微控制器电路，通过监控相应的3个位置检测开关的通断，掌握整个控制过程的完成进度和当前状态。
[0051] 下面说明本发明储能式重合闸断路器的控制方法，该方法包括如下步骤：
[0052] S1，费控信号接收电路读取监测欠费信号或续费信号，并将欠费信号或续费信号发送给微控制器电路；
[0053] S2，位置检测开关将断路器当前的分合闸状态发送给微控制器电路；
[0054] S3，微控制器电路根据来自费控信号接收电路的信号和位置检测开关的信号，向电机驱动电路发送相应的控制信号；
[0055] S4，电机在微控制器电路控制信号的控制下驱动齿轮传动机构在合闸位置、预分闸位置以及分闸位置之间进行转动；
[0056] 其中，在合闸时，弹簧以向齿轮传动机构释放驱动力的方式释放存储的能量；在从合闸位置转向预分闸位置时，齿轮传动机构在电机的驱动下压缩弹簧储能；从预分闸位置到分闸位置，齿轮传动机构在电机的驱动下进一步压缩弹簧储能。
[0057] 具体实现时，步骤S3包括：
[0058] 在断路器合闸的过程中，微控制器电路实时监控对应合闸位置的微动开关状态，当微控制器电路检测到已经到达合闸位置后，微控制器电路向电机驱动电路发送反转信号，电机驱动电路控制电机反转，电机带动齿轮传动机构反向运动，齿轮传动机构与合闸传动手柄分离，合闸传动手柄保持合闸位置不变，齿轮传动机构随电机反向运动；
[0059] 微控制器电路实时监控预分闸位置的微动开关状态，当齿轮传动机构到达预分闸位置时，微控制器电路向电机驱动电路发送停机信号；
[0060] 当微控制器电路监测到有效的欠费信号时，微控制器电路向电机驱动电路发送电机反转信号，电机驱动电路驱动电机反转，电机带动齿轮传动机构，齿轮传动机构触发断路器的脱扣机构分闸。
[0061] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
