專利名稱：模塊式開關設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種權利要求1前序部分所述的模塊式開關設備。
背景技術：
(低壓)開關設備的可用性通常情況下受到所謂的電壽命的限制。當開 關設備接觸元件上的接觸材料完全耗盡或者靜觸點和動觸點熔接在一起時， 開關設備的電壽命就終止了。接觸器的接觸材料消耗與開關負載相關。電源 開關的電壽命主要取決于被切斷短路電流的強度。
由于開關設備的機械壽命一般情況下遠比其電壽命長，大尺寸接觸器的 動、靜觸點往往可以單個更換，因此，開關設備的其余組件在開關設備的電 壽命終止后仍可繼續(xù)使用。但接觸元件的更換比較復雜。因此，小尺寸開關 設備通常不具有可更換性。這類開關設備在其電壽命終止后必須進行整體更 換。
此外，例如DE 35 31 710 C2、 EP 0 179 677 Al和DE 198 36 549 Al中 公開了具有模塊式結構的開關設備。這種開關設備通過其模塊式結構可實現(xiàn) 很高的預制度，也就是開關箱與不同功能模塊進行不同組合，可實現(xiàn)大量功 能各不相同的開關設備類型。從上述文獻中無法獲得將功能模塊可拆卸地固 定在開關箱上的方案。
DE 689 06 238 T2中公開了一種如權利要求1前序部分所述的開關設 備。這種開關設備包括帶有多極電源開關的開關箱，多極電源開關用于對主 電路的電流線路進行通斷。這種已知開關設備此外還包括兩個可拆卸操作模 塊(可拆卸的作用在于更換模塊，尤其是在開關箱是用電路技術進行安裝的 情況下)，這兩個操作模塊包含有用于對電源開關進行直接和間接操作的機 電組件。其中，間接操作模塊配有保護裝置，當主電路中的電流出現(xiàn)異常時， 保護裝置會對閉鎖裝置進行操作，閉鎖裝置又會對電源開關發(fā)生作用，以達 到切斷主電路的目的。保護裝置通過觸針和相應的接觸襯套與主電路的電流 線路電接觸，因此，主電路從開關箱通入至少一個操作模塊
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種開關設備，這種開關設備以簡單的方式確保在 其常規(guī)電壽命終止后至少部分仍具有可用性。
根據本發(fā)明，這個目的通過權利要求1的特征而達成。符合權利要求1 所述特征的開關設備具有模塊式結構，并包括一個開關箱，該開關箱除開關 單元外，還包含屬于這個開關單元的主電路的全部組件。開關設備還包括一 個基本模塊，基本模塊包括一個用于操作開關單元的機械和/或電力可控釋放 機構(也可選用機電或電子控制方式)。其中，開關箱和基本模塊固定在一 起，這種固定可以非破壞性方式加以解除，因此，當開關設備的電壽命終止 后，可簡單地用一個新開關箱更換舊開關箱，以此達到在開關設備電壽命終 止后對原有基本模塊繼續(xù)加以利用的目的。
因此，本發(fā)明涉及的是模塊式開關設備的概念。但本發(fā)明對模塊式結構 的使用場合不同于現(xiàn)有技術，本發(fā)明通過模塊式結構所要達成的目的與現(xiàn)有 模塊式開關設備的概念截然不同?，F(xiàn)有技術使用模塊式結構的目的在于，通 過將開關箱與各種功能模塊組合來實現(xiàn)功能的可變性。
不同的是，本發(fā)明所要實現(xiàn)的開關箱可更換性主要通過兩個特征相結合
而實現(xiàn)，這兩個特征只有在本專利申請所涉及的背景下才能協(xié)同作用 一方 面，所述開關箱可拆卸地固定在基本模塊上，使得更換開關箱成為可能；另
一方面，主電路只布置在開關箱內，否則，即便更換開關箱，也無法使開關 設備具有可用性。
根據優(yōu)選實施方式，所述基本模塊包括， 一個用于對上述開關單元進行 電控制的機電驅動裝置。這個驅動裝置以常規(guī)方式特別通過電磁體而實現(xiàn)， 電磁體通過挺桿以機械方式對開關單元發(fā)生作用。 一方面可從外部直接對驅 動裝置進行電控操作，從而通過驅動裝置對開關設備進行通斷。另一方面， 驅動裝置還可用作從屬于開關設備的電子保護開關單元的釋放元件。電子保
護開關單元包括 一個接入主電路的電流或電壓測量單元(特別是互感器) 和一個電子釋放裝置。所述測量單元用于產生反映主電路中的電流或電壓情
況的測量信號。這個測量信號通過一個信號電路(即與主電路分開的二次電 路)被傳輸給電子分析裝置。上述電子釋放裝置通過對測量信號的分析確定 是否存在釋放條件，其中，如果滿足釋放條件，電子分析裝置就對驅動裝置 進行控制。根據傳輸過來的測量信號的具體類型和釋放條件的具體規(guī)定，電 子保護開關單元可用于識別過載、短路、斷路、欠壓、過電壓或主電路中的 其他電流異常情況。為能確保所述開關箱的簡單可更換性，測量單元布置在 開關箱內，電子分析裝置布置在基本模塊中。其中，為能將信號電路連接在 開關箱和基本模塊之間的接點處，設置有相應的合適的插式接頭，借助于這 些插式接頭，信號電路在基本模塊與開關箱相連時自動閉合、。
代方案的機電保護開關單元，機電保護開關單元特別設計為過載或短路斷路 裝置。這個(第二 )保護開關單元包括一個接入主電路的機電式負載檢測器， 當預定的負載閾值被超過時，尤其是在短路情況下，負載檢測器會產生機械
釋放脈沖。(第二)保護開關單元此外還包括機械傳遞元件，特別是轉動式 搖桿形式的傳遞元件，其用于以機械方式將釋放脈沖傳遞到釋放機構的閉鎖 裝置上，閉鎖裝置再通過操作開關單元來切斷主電路。為能實現(xiàn)開關箱的簡 單可更換性，負載檢測器同樣布置在開關箱中。所述傳遞元件優(yōu)選固定在基 本模塊上，將基本模塊與開關箱連接起來時，傳遞元件的自由端自動與負載 檢測器機械活動輛合，從基本模塊上拆下開關箱時，傳遞元件自動與負載檢 測器分離。
根據優(yōu)選實施方式，開關設備實施為多極(特別是三極)開關設備。采 用這種實施方式的主電路包括數(shù)量與極數(shù)相符的單線路。開關單元同樣也包 括數(shù)量與極數(shù)相符的單極開關，每個單極開關分別對應于一條單線路。此外， 互感器和負載檢測器(如果存在的話)也合理地采用多極實施方式，或者設 置復數(shù)個數(shù)量與極數(shù)相符的互感器和負載檢測器。
為能容納單線路及其單極開關，開關箱分成數(shù)量與極數(shù)相符的極箱，這 些極箱主要通過縱壁彼此隔開。開關單元的單極開關可在開關箱內部^4成相 連。但每個單極開關的動觸點最好采用機械的絕緣安裝方式。在正常工作狀 態(tài)下，釋放機構可對所有單極開關進行同步操作。
開關箱和基本模塊最好彼此螺釘連接或可拆卸地嵌接在一起。其中，可 以實現(xiàn)開關箱的可更換性的有利方案是，為此而設置的緊固件在連接方向上 發(fā)生作用，以便在所述開關箱和基本模塊(包括其彼此間的緊固件在內)進 行連接和分離時只需在單一插接方向操作。優(yōu)選地，只能從開關箱的底部接 觸所述緊固件(即螺釘或止動鉤)，以解除開關箱與基本模塊之間的連接。 這一點可提高開關設備的工作安全性，因為當開關設備處于安裝完畢狀態(tài) 時，通常無法接觸到開關箱的底部。因此，只有當開關設備處于拆除狀態(tài)時， 才能解除基本模塊與開關箱之間的連接。


下面借助附圖對本發(fā)明的實施例進行說明，其中 圖1為具有開關箱和基本模塊的三極開關設備的透視圖，所述開關設備 處于分解狀態(tài)；以及
圖2為圖1所示的處于安裝完畢狀態(tài)的開關設備的縱剖圖。
具體實施例方式
相同的部件和量在各附圖中均用相同的參考符號表示。 圖1所示的開關設備1包括一個開關箱2和一個可插在開關箱上的基本 模塊3。其中，開關箱2和基本模塊3可通過緊固螺釘4固定在一起，可從 開關箱2遠離基本模塊3的底面5對緊固螺釘4進行操作，其中，需要更換 開關箱2時，可以非破壞性方式解除這種螺旋連接，以達到更換開關箱2后
繼續(xù)使用基本模塊3的目的。
開關設備1實施為三極開關設備，包括一個主電路6，主電路6分成與 極數(shù)相對應的三個單線路7。每個單線路7均用于在第一接線端子8和第二 接線端子9之間傳導電流。主電路6的每條單線路7內部分別布置有一個機 電式負載^f企測器10和一個建構為電流或電壓測量單元的互感器11。此外， 主電路6還包括帶有三個單極開關13的開關單元12,其中，每個單極開關 分別接入一條單線路7。
主電路6連同其全部組件一起布置在開關箱2中。位于開關箱2內部的 每個單線路7均配有一個自有極箱14,其中，相鄰極箱14通過開關箱2的 縱壁15^^此隔開。
圖2以單線路7為例顯示了主電路6的結構示意圖。從圖示中可以看出， 每個單極開關13均(以常規(guī)方式)包括兩個相對間隔布置的靜觸點16，其 中一個靜觸點與接線端子8相連，另一個靜觸點與接線端子9相連，可通過 觸橋17對兩個靜觸點進行導電跨接。為此，觸橋17包括兩個導電相連的配 對觸點18，每個配對觸點分別對應于一個靜觸點16，這兩個配對觸點固定 在共用的一個中間塊19上。中間塊19可以克服彈簧力發(fā)生偏移，當中間塊 19處于無動作位置時，"l爭觸點16與相應的配對觸點18接觸，當中間塊19 離開無，作位置時，兩個配對觸,，18同時與那些靜觸點16分，。、、 ，
配有一個滅弧疊片組20。
如圖2所示，基本模塊3包含有一個用于對開關單元12的單極開關13 進行同步操作的開關機構21。開關機構21包括通過挺桿23對開關單元12 發(fā)生作用的閉鎖裝置22?？赏ㄟ^操作按鈕24對閉鎖裝置22進行手動操作， 操作按鈕24布置在遠離開關箱2的表面25,并突出在基本模塊3的外殼之 外。
開關機構21此外還包括一個電磁驅動裝置26，它通過偏轉元件27和挺 桿28對開關單元12發(fā)生作用?？赏ㄟ^電力控制線路29從外部對驅動裝置 26進行控制。其中，驅動裝置26特別實施為當控制線路29中所輸送的控 制電壓U并非為零電壓時，驅動裝置26釋放開關單元12;但當控制線路29 輸送的控制電壓U —旦崩潰，驅動裝置26就對開關單元12進行操作，(從 而切斷主電^各6)。
此外，開關設備1還配有兩個保護開關單元30、 31。第一保護開關單元 30包括一個互感器11和一個布置在基本模塊3內的電子分析裝置32?；ジ?器11和電子分析裝置32通過一個信號電路33彼此相連，信號電路33與主 電路6電隔離，并在開關箱2和基本模塊3之間的接點處通過插式接頭34 而閉合。當開關設備1工作時，互感器11通過信號電路33將低壓形式的測 量信號M發(fā)送到電子分析裝置32上，測量信號M反映的是單線路7中流經 的電流或相應的電壓。電子分析裝置32通過對測量信號M的分析確定是否 存在預定的釋放條件(例如短路、過載、欠壓、過壓等等)，如果存在這種
釋放條件，對驅動裝置26進行控制，使其對開關單元12進行操作，從而切 斷主電^各6。
這種功能就電路技術而言特別容易實現(xiàn)，其方法為像開關一樣將電子 分析裝置32接入控制線路29,當出現(xiàn)上述釋放條件時，控制線路29斷開， 使得控制電壓U被迫中斷，驅動裝置26釋放。
第二保護開關單元31包括互感器10和一個建構為搖桿的傳遞元件35。 其中，傳遞元件35可轉動地安裝在基本模塊35中，當開關設備1處于安裝 完畢狀態(tài)時，傳遞元件35的自由端36與互感器10的釋放銷37松散地固定 在一起，因而在安裝完畢狀態(tài)下，傳遞元件35與互感器IO活動耦合在一起。 操作元件35的另 一個自由端38與閉鎖裝置22共同作用。
負載檢測器10由單線路7的一個線圏繞組構成，釋放銷37可在線圏繞 組中進行軸向移動。負載檢測器10用于識別單線路7中的過載或短路現(xiàn)象， 其方法是出現(xiàn)過載或短路現(xiàn)象時，釋放銷37移進負載檢測器10的線圈繞 組中。在此情況下，負載檢測器10產生機械釋放脈沖，機械釋放脈沖通過 操作元件35的轉動被傳遞到閉鎖裝置22上。
閉鎖裝置22被這個機械釋放脈沖釋放，并通過操作開關單元12來切斷 主電i 各6中的電 流。
由于主電路6的所有組件(特別是單線路7及其負載檢測器10、互感器 11和單極開關12)都完全布置在開關箱2中，因此，當開關設備l的電壽 命終止后，通過簡單更換開關箱2仍能對開關設備1繼續(xù)加以使用。為此， 將緊固螺釘4擰松后，就可簡單地從可以繼續(xù)使用的基本模塊3上拆下舊開 關箱2。其中，信號電路33隨著插式接頭34的斷開而自動斷開。操作元件 35也與釋放銷37自動分離。插上新的開關箱2時，會重新自動建立這些有 效連接，因此，將開關箱2和基本模塊3插在一起后，立即就可繼續(xù)使用保 護開關單元30和31。
作為可選方案，通過將接線端子8和9分別布置在可插在開關箱2上的 分立接線盒39和40內，可進一步提高開關設備1的重復使用性。由于接線 端子8、 9在開關設備1正常工作時不會受到程度很大的電磨損，因此，更 換開關箱2時，可從開關箱上拔下接線盒39、 40，并對其繼續(xù)加以利用。
權利要求
1.一種模塊式開關設備(1)，包括一個開關箱(2)，所述開關箱(2)包含一個布置在主電路(6)中的開關單元(12)；以及一個基本模塊(3)，所述基本模塊(3)可拆卸地安裝在所述開關箱(2)上，并包括用于操作所述開關單元(12)的機械和/或電力可控釋放機構(21)，其特征在于，所述主電路(6)只布置在所述開關箱(2)中。
2. 根據權利要求1所述的開關設備(1),其特征在于，所述基本模塊 (3)包括一個用于對所述開關單元(12)進行電控制的機電驅動裝置(26)。
3. 根據權利要求2所述的開關設備(1 )，其特征在于， 一個電子保護 開關單元(30)，所述電子保護開關單元包括電流或電壓測量單元(11)和 電子分析裝置(32),所述電流或電壓測量單元(11)接入所述主電路(6) 并布置在所述開關箱(2)中；所述電子分析裝置(32)布置在所述基本模 塊(3)中，并根據所述互感器(11)傳輸過來的測量信號(M)對所述驅 動裝置(26)進行控制。
4. 根據權利要求3所述的開關設備(1 )，其特征在于，為能傳輸所述 測量信號(M),所述測量單元(11)和所述電子分析裝置(32)通過信號 電路(33 )彼此導電相連。
5. 根據權利要求1至4中任一項權利要求所述的開關設備(1 )，其特 征在于， 一個機電保護開關單元(31 ),所述機電保護開關單元包括一個機 電式負載檢測器(10)和一個機械傳遞元件(35)，所述負載檢測器(10) 接入所述主電路(6)并布置在所述開關箱(2)中；所述傳遞元件(35)用 于將所述負載檢測器(10)所產生的釋放脈沖傳遞到所述釋放機構(21 )的 閉鎖裝置(22)上。
6. 根據權利要求1至5中任一項權利要求所述的開關設備(1 ),其特 征在于，所述開關箱(2)具有復數(shù)個(特別是三個)被縱壁(15)隔開的 極箱(14),每個極箱均分配有所述主電路(6)的一條單線路(7)和一個 在所述開關單元(12)中相應的單極開關(13)。
7. 根據權利要求1至6中任一項權利要求所述的開關設備(1 ),其特 征在于，所述開關箱(2)和所述基本模塊(3)通過在連接方向上發(fā)生作用 的緊固件(4)可拆卸地安裝在一起，所述緊固件(4)特別是螺旋連接或嵌 入連接。
8. 根據權利要求1至7中任一項權利要求所述的開關設備(1 )，其特 征在于，所述緊固件(4)從所述開關箱(2)遠離所述基本模塊(3)的底 面(5)可接觸到，以便將其拆下。
9. 根據權利要求1至8中任一項權利要求所述的開關設備(1 )，其特 征在于，所述主電路(6)的第一接線端子(8)和第二接線端子(9)分別 布置在分立接線盒(39, 40)中，其中，所述接線盒(39， 40)可拆卸地插 在所述開關箱(2)上。
全文摘要
為能以簡單的方式使開關設備(1)在其電壽命終止后至少部分仍具有可用性，建議為所述開關設備(1)采用模塊式結構。所述開關設備(1)包括開關箱(2)和基本模塊(3)，所述開關箱(2)包含有布置在主電路(6)中的開關單元(12)，所述基本模塊(3)可拆卸地固定在所述開關箱(2)上，并包括用于操作所述開關單元(12)的機械和/或電力可控釋放機構(21)。其中，所述主電路(6)只布置在所述開關箱(2)中。
文檔編號H01H89/08GK101208764SQ200580050201
公開日2008年6月25日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權日2005年6月20日
發(fā)明者克里斯琴·戈蓋斯爾, 巴多·科普曼, 曼紐拉·利夫特爾, 約瑟夫·格拉夫, 羅伯特·阿鄧卡, 馬賽厄斯·沃爾茲 申請人:西門子公司