改進(jìn)的固態(tài)開關(guān)裝置制造方法
【專利摘要】開關(guān)裝置包括：開關(guān)單元，對(duì)于各電極，該開關(guān)單元包括第一切斷觸點(diǎn)、第二切斷觸點(diǎn)以及一個(gè)或多個(gè)固態(tài)開關(guān)；支承框架，對(duì)于各電極，該支承框架包括第三切斷觸點(diǎn)和第四切斷觸點(diǎn)，當(dāng)開關(guān)單元相對(duì)于支承框架處于插入/退回位置時(shí)，該第三切斷觸點(diǎn)和第四切斷觸點(diǎn)分別與第一和第二切斷觸點(diǎn)連接/分離；致動(dòng)裝置，用于使得開關(guān)單元在插入位置和所述退回位置之間運(yùn)動(dòng)且反之亦然；控制單元，該控制單元包括控制裝置，該控制裝置設(shè)置成當(dāng)開關(guān)單元必須執(zhí)行插入/退回操作時(shí)協(xié)調(diào)致動(dòng)裝置和固態(tài)開關(guān)的操作，這樣，致動(dòng)裝置只在固態(tài)開關(guān)處于off狀態(tài)時(shí)才使得開關(guān)單元運(yùn)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】改進(jìn)的固態(tài)開關(guān)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低電壓開關(guān)裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】，例如電路斷路器、切斷開關(guān)、接觸器等。
[0002]更特別是，本發(fā)明涉及一種具有開關(guān)單元的開關(guān)裝置，該開關(guān)單元包括一個(gè)或多個(gè)固態(tài)開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“低電壓”涉及低于IkV AC和1.5kV DC的電壓。
[0004]已經(jīng)知道，低電壓開關(guān)裝置用于電路或電網(wǎng)中，以便能夠正確操作這些電路或電網(wǎng)的具體部件。
[0005]例如，低電壓開關(guān)裝置保證多個(gè)公用設(shè)備所需的額定電流的可獲得性，使得電負(fù)載能夠合適地插入和切斷，保護(hù)(特別是通過(guò)電路斷路器)電網(wǎng)和安裝于其中的電負(fù)載防止故障事件(例如過(guò)載和短路)。
[0006]在市場(chǎng)上可獲得用于上述開關(guān)裝置的多種工業(yè)方案。
[0007]通常的機(jī)電開關(guān)裝置大致有外殼，該外殼容納一個(gè)或多個(gè)電極。
[0008]各電極包括一對(duì)可分離的觸點(diǎn)，以便切斷和傳導(dǎo)電流。
[0009]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得活動(dòng)觸點(diǎn)在第一閉合位置和第二斷開位置之間運(yùn)動(dòng)，在該第一閉合位置中，它們與相應(yīng)固定觸點(diǎn)連接，在該第二斷開位置中，它們與相應(yīng)固定觸點(diǎn)分離。
[0010]在閉合位置，良好設(shè)計(jì)的觸點(diǎn)導(dǎo)致相當(dāng)?shù)偷墓β蕮p失，而在斷開位置中，它們提供了在電連接上游和下游的電極部分之間的電流(電)隔離，只要它們的相互物理分離大于最小值。
[0011]這樣的電流隔離在普通實(shí)踐中非常重要，因?yàn)樗軌虬踩卦陔娐?開關(guān)裝置插入該電路中)上進(jìn)行修理和維護(hù)工作。
[0012]盡管已經(jīng)證明這樣的普通開關(guān)裝置非常堅(jiān)固和可靠，但是在直流電(“DC”)用途中和主要在相對(duì)較高電壓(高達(dá)1500V)時(shí)，中斷時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，因此，電弧(該電弧通常在分離情況下在機(jī)械觸點(diǎn)之間放電)可能持續(xù)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間。因此可能產(chǎn)生嚴(yán)重的觸點(diǎn)磨損，從而明顯降低電氣耐久性，即降低開關(guān)裝置能夠執(zhí)行的開關(guān)操作數(shù)目。
[0013]為了解決這樣的問(wèn)題，已經(jīng)設(shè)計(jì)了所謂的固態(tài)電路斷路器(“SSCB”)，該固態(tài)電路斷路器對(duì)于各電極都采用一個(gè)或多個(gè)固態(tài)開關(guān)用于電流斷路目的。
[0014]通常，固態(tài)開關(guān)是基于半導(dǎo)體的開關(guān)裝置，它能夠在on (開)狀態(tài)和off (關(guān))狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
[0015]SSCB的主要優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)樗鼈兊臒o(wú)電弧斷路操作，它們具有潛在的無(wú)限電氣耐久性。
[0016]而且，與機(jī)電開關(guān)裝置的中斷時(shí)間相比，它們的中斷時(shí)間明顯更短。
[0017]另一方面，當(dāng)固態(tài)開關(guān)處于on狀態(tài)時(shí)，SSCB通常需要強(qiáng)化冷卻，以便除去由流過(guò)固態(tài)開關(guān)的電流產(chǎn)生的熱量。
[0018]甚至更相關(guān)的缺點(diǎn)在于SSCB不適合提供在電極的上游和下游連接部分之間的電流隔離。
[0019]實(shí)際上，即使當(dāng)固態(tài)開關(guān)處于off狀態(tài)時(shí)，也有很小電流(泄漏電流)流過(guò)固態(tài)開關(guān)。
[0020]為了減輕這些問(wèn)題，已經(jīng)發(fā)展了混合方案，其中，對(duì)于各電極，普通的機(jī)電開關(guān)與電極的固態(tài)開關(guān)并聯(lián)和/或串聯(lián)地電連接。
[0021]混合SSCB已經(jīng)證明在它們的操作中相當(dāng)可靠和有效，但是它們也受到一些缺陷的影響。
[0022]通常，它們相對(duì)龐大，很難在現(xiàn)場(chǎng)安裝。
[0023]而且，它們具有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)布局，該結(jié)構(gòu)布局以工業(yè)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)通常昂貴。
[0024]另外，固態(tài)開關(guān)和機(jī)電開關(guān)的操作必須根據(jù)非常精確的時(shí)序和嚴(yán)格的正時(shí)來(lái)管理。
[0025]因此，在市場(chǎng)上還要求能夠至少部分解決上述缺陷的技術(shù)方案。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]為了響應(yīng)該需要，本發(fā)明提供了一種根據(jù)后面的權(quán)利要求1和相關(guān)從屬權(quán)利要求的開關(guān)裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]通過(guò)對(duì)優(yōu)選但不排他的實(shí)施例的說(shuō)明，將更清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，該實(shí)施例只是通過(guò)實(shí)例來(lái)示例說(shuō)明，而不是限定于附圖中，且附圖中:
[0028]圖1、1A、2_6、6A示意表示了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的實(shí)施例的不同視圖；
[0029]圖7-10示意表示了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的另一實(shí)施例的不同視圖；
[0030]圖11-15示意表示了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的致動(dòng)裝置的可能實(shí)施例的不同視圖；
[0031]圖16-17示意表示了圖1的開關(guān)裝置處于不同的工作位置中；其中
[0032]圖18示意表示了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置的控制單元的可能實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參考所述附圖，在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于LV電路的開關(guān)裝置1，例如LV電路斷路器、切斷開關(guān)、接觸器等。
[0034]開關(guān)裝置I包括開關(guān)單元2，該開關(guān)單元2包括外殼29，該外殼29容納一個(gè)或多個(gè)電極2A、2B。
[0035]開關(guān)單元2的電極的數(shù)目可以根據(jù)需要而變化。例如，在圖1、1A、2_6、6A所示的實(shí)施例中，開關(guān)單元2包括單個(gè)電極2A，而在圖7-10所示的實(shí)施例中，開關(guān)單元2包括兩個(gè)電極2A、2B。
[0036]對(duì)于各電極，開關(guān)單元2包括第一切斷觸點(diǎn)21和第二切斷觸點(diǎn)22，它們布置在外壁上。
[0037]特別是，開關(guān)單元2包括:前壁和后壁24、25，該前壁和后壁24、25彼此相對(duì)；側(cè)壁26,27,該側(cè)壁26、27彼此相對(duì)，并與壁24、25基本垂直；以及上壁和下壁26A、27A，該上壁和下壁26A、27A彼此相對(duì)并與壁24、25、26、27基本垂直。
[0038]在開關(guān)裝置I的通常的操作位置，壁24、25、26、27的方向相對(duì)于地面垂直，而上壁和下壁26A、27A水平定向。
[0039]切斷觸點(diǎn)21、22優(yōu)選是布置在后壁25上。
[0040]優(yōu)選是，切斷觸點(diǎn)21、22為插座/插頭類型。如所述圖中所示，它們可以是從開關(guān)單元2的后壁25凸出的插頭觸點(diǎn)。
[0041]對(duì)于各電極，開關(guān)單元2包括一個(gè)或多個(gè)固態(tài)開關(guān)20，該固態(tài)開關(guān)20優(yōu)選是基于半導(dǎo)體的開關(guān)裝置，例如功率MOSFET、絕緣柵雙極晶體管(“ IGBT”)、柵關(guān)閉可控硅整流器(GT0)、集成柵轉(zhuǎn)換可控硅整流器(IGCT)等。
[0042]如所述圖中所示，對(duì)于各電極，開關(guān)單元2可以包括多個(gè)固態(tài)開關(guān)20，該固態(tài)開關(guān)20可以根據(jù)需要而串聯(lián)或并聯(lián)地電連接。
[0043]在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，開關(guān)單元2可以包括用于各電極的單個(gè)固態(tài)開關(guān)裝置20。
[0044]優(yōu)選是，對(duì)于各電極，開關(guān)單元2包括通氣組280，該通氣組280包括合適布置的通氣裝置28，該通氣裝置28與固態(tài)開關(guān)20操作相連，以便保證合適地除去在這些固態(tài)開關(guān)20操作時(shí)產(chǎn)生的熱量。
[0045]各電極的固態(tài)開關(guān)20與第一和第二切斷觸點(diǎn)21、22串聯(lián)地電連接，并定位在第一和第二切斷觸點(diǎn)21、22之間，這樣，它們能夠通過(guò)開關(guān)單元2的電極來(lái)切斷/傳導(dǎo)相電流。
[0046]固態(tài)開關(guān)20能夠在on狀態(tài)和off狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，在on狀態(tài)中，它們?cè)试S相電流流過(guò)相關(guān)電極，在off狀態(tài)中，它們切斷相電流，反之亦然。
[0047]開關(guān)裝置I包括支承框架5，對(duì)于開關(guān)單元2的各電極，該支承框架5包括第三切斷觸點(diǎn)51和第四切斷觸點(diǎn)52，該第三切斷觸點(diǎn)51和第四切斷觸點(diǎn)52布置在支承框架5的支承壁50上。
[0048]電觸點(diǎn)51、52布置成用于與相應(yīng)電觸點(diǎn)21、22連接/分離。
[0049]優(yōu)選是，它們?yōu)椴遄?插頭類型。如所述圖中所示，它們可以是插座觸點(diǎn)，該插座觸點(diǎn)布置在獲得于支承壁50上的合適座上，在該支承壁50的側(cè)部501處。
[0050]優(yōu)選是，支承框架5有:兩個(gè)側(cè)壁53、54，它在這兩個(gè)側(cè)壁53、54處與固定支承件(未示出)牢固連接；以及橫向支承壁50，該橫向支承壁50定位在側(cè)壁53、54之間，并與該側(cè)壁53、54基本垂直。另一橫向增強(qiáng)壁57可以垂直地布置在側(cè)壁53、54之間。
[0051]在開關(guān)裝置I的正常工作位置中，壁50、53、54定向成相對(duì)于地面垂直，而增強(qiáng)壁57水平定向。
[0052]優(yōu)選是，支承壁50有:前側(cè)部501，該前側(cè)部501朝向開關(guān)單元2的外壁，特別是后壁25 ;以及相對(duì)的后側(cè)部502。切斷觸點(diǎn)51、52布置在前側(cè)部501處。
[0053]在支承壁50的后側(cè)502處，支承框架5包括用于開關(guān)單元2的各電極的第一總線觸點(diǎn)55和第二總線觸點(diǎn)56。
[0054]總線觸點(diǎn)55、56布置成用于與外部裝置或電源總線電連接。特別是，當(dāng)開關(guān)裝置I在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，總線觸點(diǎn)55、56與外部裝置或電源總線電連接。
[0055]合適布置的導(dǎo)體(未示出)使得總線觸點(diǎn)55、56分別與切斷觸點(diǎn)51、52電連接。
[0056]開關(guān)單元2可相對(duì)于支承框架5運(yùn)動(dòng)，即在插入位置A (圖17)和退回位置B (圖16)之間，反之亦然。
[0057]在插入位置A和退回位置B之間或者相反的過(guò)渡中，開關(guān)單元2執(zhí)行平移運(yùn)動(dòng)，該平移運(yùn)動(dòng)沿基本垂直于支承壁50的方向進(jìn)行。
[0058]優(yōu)選是，開關(guān)單元2的側(cè)壁26、27分別與支承框架5的側(cè)壁53、54滑動(dòng)連接。
[0059]因此，包括輥220和引導(dǎo)邊緣520等的連接裝置可以合適布置，如所述圖中所示。
[0060]根據(jù)開關(guān)單元2的相關(guān)定位，支承框架5的支承壁50在它的前側(cè)部501處與開關(guān)單元2的外殼29的外壁相連/分離，特別是與后壁25。
[0061]當(dāng)開關(guān)單元2處于插入位置A時(shí)，切斷觸點(diǎn)51、52與相應(yīng)切斷觸點(diǎn)21、22連接。另一方面，當(dāng)開關(guān)單元2處于退回位置B時(shí)，切斷觸點(diǎn)51、52分別與切斷觸點(diǎn)21、22分離。
[0062]開關(guān)裝置2包括致動(dòng)裝置3，用于使得開關(guān)單元2在所述插入位置A和退回位置B之間運(yùn)動(dòng)，反之亦然。
[0063]為了提供用于使得開關(guān)單元2運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能量，致動(dòng)裝置3可以包括馬達(dá)裝置300。
[0064]開關(guān)單元2也可以通過(guò)致動(dòng)工具(未示出)例如曲柄而直接人工操作，該致動(dòng)工具將插入合適的操縱座311中，該操縱座311例如在開關(guān)單元2的前壁24處由用戶接近。
[0065]優(yōu)選是，致動(dòng)裝置3包括機(jī)械傳動(dòng)裝置30，該機(jī)械傳動(dòng)裝置30設(shè)置成傳遞用于使得開關(guān)單元2運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能量，該機(jī)械能量從馬達(dá)裝置300接收，或者通過(guò)人工操作致動(dòng)工具來(lái)接收。
[0066]優(yōu)選是，馬達(dá)裝置300包括電馬達(dá)301，該電馬達(dá)301可以由輔助電源(未示出)供
5口 o
[0067]電馬達(dá)301具有馬達(dá)軸304，該馬達(dá)軸304與馬達(dá)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)302操作連接，該馬達(dá)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)302將馬達(dá)軸304的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給機(jī)械傳動(dòng)裝置30。
[0068]如圖11-14中所示，馬達(dá)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)302優(yōu)選是可以包括多個(gè)齒輪或其它傳動(dòng)裝置，該多個(gè)齒輪或其它傳動(dòng)裝置適合布置成以特定傳動(dòng)比來(lái)傳遞馬達(dá)軸304旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0069]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，機(jī)械傳動(dòng)裝置30包括第一運(yùn)動(dòng)鏈31，該第一運(yùn)動(dòng)鏈31設(shè)置成將由馬達(dá)裝置300 (特別是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)302)或由人工操作致動(dòng)工具施加的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成活動(dòng)滑架32的平移運(yùn)動(dòng)。
[0070]機(jī)械傳動(dòng)裝置30還包括第二運(yùn)動(dòng)鏈33，該第二運(yùn)動(dòng)鏈33設(shè)置成將活動(dòng)滑架32的平移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成傳動(dòng)軸34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0071]傳動(dòng)軸34與支承框架5的側(cè)壁53、54操作連接，且它能夠相對(duì)于該側(cè)壁53、54自
由旋轉(zhuǎn)。
[0072]傳動(dòng)軸34與第一夾持元件35和第二夾持元件36牢固連接，該第一夾持元件35和第二夾持元件36能夠分別與開關(guān)單元2的外殼29的第一夾持銷291和第二夾持銷292操作連接。
[0073]夾持銷291、292優(yōu)選是定位在開關(guān)單元2的側(cè)壁26、27上，并布置成從它們上凸出。
[0074]優(yōu)選是，夾持兀件35、36由第一板351和第二板361形成,該第一板351和第二板361形成為確定第一夾持座352和第二夾持座362，該第一夾持座352和第二夾持座362分別與夾持銷291、292操作連接。
[0075]夾持座352、362具有第一夾持邊緣353和第二夾持邊緣363，它們分別在該第一夾持邊緣353和第二夾持邊緣363處與所述第一和第二夾持銷連接。[0076]優(yōu)選是，夾持邊緣353、363形成為相對(duì)于傳動(dòng)軸34的旋轉(zhuǎn)軸線具有偏心型面。
[0077]這樣，當(dāng)它們與夾持銷291、292連接時(shí)，夾持邊緣353、363能夠在傳動(dòng)軸4旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中給予開關(guān)裝置2平移運(yùn)動(dòng)。
[0078]顯然，所述平移運(yùn)動(dòng)的方向由傳動(dòng)軸4的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)確定。
[0079]優(yōu)選是，夾持邊緣353、363分別有第一部分353A、363A和第二部分353B、363B，該第一部分353A、363A和第二部分353B、363B形成為相對(duì)于傳動(dòng)軸34的旋轉(zhuǎn)軸線具有不同的偏心型面。
[0080]這樣，連接邊緣353、363能夠給予開關(guān)裝置2平移運(yùn)動(dòng)，根據(jù)在開關(guān)單元2和支承框架5之間實(shí)現(xiàn)的連接位置，該平移運(yùn)動(dòng)對(duì)于傳動(dòng)軸34的給定旋轉(zhuǎn)速度具有不同速度。
[0081]在本發(fā)明的可能實(shí)施例中(未示出)，用于使得開關(guān)單元2運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能量可以由一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)彈簧來(lái)提供，該致動(dòng)彈簧與開關(guān)單元2和支承框架5操作相連。
[0082]特別是，所述致動(dòng)彈簧只在開關(guān)單元2的退回操作中使得開關(guān)單元2運(yùn)動(dòng)。
[0083]在開關(guān)單元2的插入操作中(該插入操作可以人工驅(qū)動(dòng)或通過(guò)起動(dòng)馬達(dá)裝置300來(lái)驅(qū)動(dòng))，所述致動(dòng)彈簧壓縮，并通過(guò)第一阻擋機(jī)構(gòu)(未示出)而保持在該壓縮狀態(tài)。
[0084]當(dāng)必須執(zhí)行開關(guān)單元2的退回操作時(shí)，所述第一阻擋機(jī)構(gòu)停用，且致動(dòng)彈簧能夠推動(dòng)開關(guān)單元2離開插入位置A朝向退回位置B。
[0085]根據(jù)本發(fā)明，開關(guān)裝置I包括控制單元4，該控制單元設(shè)置成控制開關(guān)單元2和致動(dòng)裝置3的操作。
[0086]如所述圖中所示，控制單元4可以布置在指令模塊400中，該指令模塊400定位在支承框架5的側(cè)壁53、54中的一個(gè)處(見(jiàn)圖2)。
[0087]為了節(jié)省空間的目的，指令模塊400優(yōu)選是還可以包括馬達(dá)裝置300。
[0088]也可選擇，控制單元4可以定位在開關(guān)單元2的板上，或者相對(duì)于該開關(guān)單元2定位在遠(yuǎn)處位置處。
[0089]優(yōu)選是，控制單元4由輔助電源(未示出)供給。優(yōu)選是，為了在輔助電源由于某種原因而中斷的情況下保證執(zhí)行某些功能，控制單元4可以包括儲(chǔ)存裝置(例如一個(gè)或多個(gè)電容器)，以便儲(chǔ)存一定量的電能。
[0090]控制單元4優(yōu)選是包括用戶界面410，例如指令按鈕，通過(guò)該用戶界面410，用戶能夠發(fā)送指令信號(hào)，用于執(zhí)行開關(guān)單元2的插入/退回操作。
[0091]控制單元4包括控制裝置41，用于當(dāng)開關(guān)單元2必須進(jìn)行插入/退回操作時(shí)協(xié)調(diào)致動(dòng)裝置3和固態(tài)開關(guān)20的操作。
[0092]退回操作例如可以目的是實(shí)現(xiàn)開關(guān)單元與外部裝置或電源總線的電流絕緣，以便提供保護(hù)功能和/或其它網(wǎng)絡(luò)管理功能或者在開關(guān)裝置I上執(zhí)行維護(hù)操作。
[0093]插入操作例如可以目的是重新建立開關(guān)單元2與外部裝置或電源總線的電連接，以便提供保護(hù)功能和/或其它網(wǎng)絡(luò)管理功能，或者在開關(guān)裝置I上執(zhí)行維護(hù)操作之后。
[0094]根據(jù)本發(fā)明，控制裝置41協(xié)調(diào)致動(dòng)裝置3和固態(tài)開關(guān)20的操作，這樣，致動(dòng)裝置3只在固態(tài)開關(guān)20處于off狀態(tài)時(shí)才使得開關(guān)單元2在插入和退回位置A、B之間運(yùn)動(dòng)以及相反。
[0095]這樣，開關(guān)單元2的插入/退回操作總是在安全操作情況下進(jìn)行，從而明顯減少了在相互連接/分離的觸點(diǎn)21、22、51、52處的放電現(xiàn)象，例如電弧。[0096]實(shí)際上，因?yàn)殚_關(guān)單元2的插入/退回操作在固態(tài)開關(guān)20處于off狀態(tài)時(shí)進(jìn)行，因此在最差情況下也只有幾十mA的很小電流(沿電極流通的、固態(tài)開關(guān)20的泄漏電流)要中斷。
[0097]因此，當(dāng)開關(guān)單元2的切斷觸點(diǎn)21、22與支承框架5的相應(yīng)切斷觸點(diǎn)51、52連接/分離時(shí)，可能引起電弧的總能量因此明顯減少，從而避免了破壞性的效果。
[0098]優(yōu)選是，控制單元4包括數(shù)字處理裝置(未示出)，例如微控制器。
[0099]優(yōu)選是，控制裝置41是用計(jì)算機(jī)處理的裝置，即一組軟件指令、模塊或程序，它們能夠通過(guò)所述數(shù)字處理裝置來(lái)執(zhí)行。
[0100]作為可選方式，控制單元4能夠?yàn)槟M類型，控制裝置41可以包括一個(gè)或多個(gè)合適的模擬電路。
[0101]當(dāng)然，根據(jù)需要也可以為其它方案。
[0102]優(yōu)選是，控制裝置41設(shè)置成接收第一命令信號(hào)SI，以便執(zhí)行開關(guān)單元2的插入/退回操作。
[0103]控制裝置41設(shè)置成在接收控制信號(hào)SI時(shí)立即提供第二命令信號(hào)S2，以便使得各電極的固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換至off狀態(tài)。
[0104]優(yōu)選是，控制裝置41設(shè)置成從合適的第一傳感器202接收允許信號(hào)E，所述信號(hào)E表示固態(tài)開關(guān)20的操作狀態(tài)。
[0105]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，當(dāng)固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換成off狀態(tài)時(shí)(控制單元已經(jīng)接收允許信號(hào)E)，控制裝置41提供第三命令信號(hào)S3，以便使得致動(dòng)裝置3能夠使開關(guān)單元2運(yùn)動(dòng)。
[0106]在開關(guān)單元2的機(jī)動(dòng)操縱情況下，控制裝置41優(yōu)選是提供第四命令信號(hào)S4，以便起動(dòng)馬達(dá)裝置300用于使得開關(guān)單元2運(yùn)動(dòng)。
[0107]命令信號(hào)S2可以是電流或電壓信號(hào)，該電流或電壓信號(hào)適用于驅(qū)動(dòng)固態(tài)開關(guān)20和使得該固態(tài)開關(guān)轉(zhuǎn)換至off狀態(tài)。
[0108]根據(jù)用于執(zhí)行開關(guān)單元2的插入/退回操作的方案，命令信號(hào)S1、S3、S4可以是不同類型。
[0109]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例(其中，用于執(zhí)行開關(guān)單元2的插入或退回操作的機(jī)械能量可以由馬達(dá)裝置300提供)，命令信號(hào)SI可以由命令按鈕410來(lái)發(fā)送，該命令按鈕410由用戶操作或通過(guò)能夠與控制單元4通信的遙控電子裝置420 (例如保護(hù)管理單元)來(lái)操作。
[0110]當(dāng)接收命令信號(hào)SI時(shí)，控制單元4向固態(tài)開關(guān)20發(fā)送命令信號(hào)S2，以便使得該固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換至off狀態(tài)。
[0111]當(dāng)它接收允許信號(hào)E時(shí)，控制單元4提供用于起動(dòng)馬達(dá)裝置300的命令信號(hào)S4。
[0112]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例(其中，用于執(zhí)行開關(guān)單元2的插入/退回操作的機(jī)械能量可以人工提供)，命令信號(hào)SI由第二傳感器430發(fā)送，該第二傳感器430布置成檢測(cè)曲柄插入操縱座311中。當(dāng)接收命令信號(hào)SI時(shí)，控制單元4向固態(tài)開關(guān)20發(fā)送命令信號(hào)S2，以便使得該固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換至off狀態(tài)。
[0113]也可選擇，控制裝置41可以設(shè)置成不接收允許信號(hào)和不提供命令信號(hào)S3。
[0114]在這種情況下，致動(dòng)裝置3和固態(tài)開關(guān)30的操作通過(guò)有利地利用控制單元4的、非常短的干涉時(shí)間來(lái)協(xié)調(diào)，這能夠使得固態(tài)開關(guān)20在開關(guān)單元2開始運(yùn)動(dòng)之前轉(zhuǎn)換成off狀態(tài)。
[0115]根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，致動(dòng)裝置3通過(guò)曲柄的操作通常由第二阻擋機(jī)構(gòu)(未示出)來(lái)防止。
[0116]在這種情況下，控制單元4優(yōu)選是從傳感器202接收允許信號(hào)E，并提供命令信號(hào)S3以便使得所述第二阻擋機(jī)構(gòu)停用。然后，用戶能夠通過(guò)插入操縱座311中的曲柄來(lái)操作致動(dòng)裝置3。
[0117]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，用于執(zhí)行開關(guān)單元2的退回操作的機(jī)械能量可以通過(guò)合適的致動(dòng)彈簧來(lái)提供，該致動(dòng)彈簧通過(guò)第一阻擋機(jī)構(gòu)而保持在壓縮狀態(tài)。
[0118]在這種情況下，命令信號(hào)SI (用于執(zhí)行退回操作)可以由命令按鈕410或由遙控電子裝置420來(lái)發(fā)送。
[0119]當(dāng)接收命令信號(hào)SI時(shí)，控制單元4向固態(tài)開關(guān)20發(fā)送命令信號(hào)S2，以便使得固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換至off狀態(tài)。
[0120]當(dāng)它接收允許信號(hào)E時(shí)，控制單元4提供命令信號(hào)S3，用于停用所述第一阻擋機(jī)構(gòu)。
[0121]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，命令信號(hào)SI可以由第三傳感器440發(fā)送，該第三傳感器440檢測(cè)電馬達(dá)301和/或控制單元4的輔助電源的中斷。
[0122]當(dāng)接收命令信號(hào)SI時(shí)，控制單元4向固態(tài)開關(guān)20發(fā)送命令信號(hào)S2，以便使得該固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換至off狀態(tài)。
[0123]對(duì)于這種功能，控制單元4優(yōu)選是通過(guò)合適布置的上述儲(chǔ)存裝置來(lái)供給。
[0124]這時(shí)，開關(guān)單元2能夠通過(guò)人工操作致動(dòng)裝置3而安全地進(jìn)入退回位置。
[0125]當(dāng)由儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存的電能足夠時(shí)，控制單元4還可以提供命令信號(hào)S4，以便起動(dòng)馬達(dá)裝置300，用于開關(guān)單元2的緊急情況退回操作。
[0126]對(duì)于這種功能，控制單元4和電馬達(dá)301優(yōu)選是通過(guò)合適布置的上述儲(chǔ)存裝置來(lái)供給。
[0127]開關(guān)裝置I可以有源于上面所述的可能變化形式。
[0128]例如，控制裝置41可以設(shè)置成根據(jù)協(xié)調(diào)方案來(lái)協(xié)調(diào)致動(dòng)裝置3和固態(tài)開關(guān)20的操作，該協(xié)調(diào)方案與上面示例說(shuō)明的不同，但是都在固態(tài)開關(guān)20轉(zhuǎn)換成off狀態(tài)之后執(zhí)行開關(guān)單元2的插入/退回操作。
[0129]開關(guān)裝置I保證相對(duì)較高水平的可靠性，因?yàn)椴捎霉虘B(tài)開關(guān)20來(lái)中斷沿電極流通的相電流。
[0130]而且，由于采用固態(tài)開關(guān)20，斷路操作可以通過(guò)相對(duì)較短的中斷時(shí)間來(lái)進(jìn)行。另一方面，固態(tài)開關(guān)20保證相對(duì)較長(zhǎng)的工作壽命，同時(shí)能夠進(jìn)行很大數(shù)量的斷路操作。
[0131]開關(guān)裝置I通過(guò)采用單個(gè)開關(guān)單元2來(lái)結(jié)合斷路和切斷功能，換句話說(shuō)，不需要如本領(lǐng)域現(xiàn)有方案中那樣采用專門執(zhí)行斷路操作的開關(guān)單元和專門執(zhí)行切斷操作的另一開關(guān)單元。
[0132]實(shí)際上，電極與外部裝置或電源總線的電流連接/絕緣通過(guò)開關(guān)單元2的插入/退回操作來(lái)保證，而不采用專門的機(jī)電開關(guān)裝置。
[0133]執(zhí)行結(jié)合的斷路和切斷功能的這種能力對(duì)于斷路/切斷操作的協(xié)調(diào)和在開關(guān)裝置的部件之間的交接提供了明顯的優(yōu)點(diǎn)。
[0134]而且，能夠獲得這樣的開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置的特征在于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，并有相對(duì)較小尺寸。
[0135]開關(guān)裝置I提供了對(duì)執(zhí)行切斷操作的改進(jìn)。
[0136]當(dāng)執(zhí)行切斷操作時(shí)，各電極的固態(tài)開關(guān)20在兩個(gè)切斷點(diǎn)處與外部裝置或電源總線電絕緣，這兩個(gè)切斷點(diǎn)在它們的操作位置的上游和下游。
[0137]這種特征提供了與相對(duì)于開關(guān)裝置I位于上游的電源總線或裝置以及位于下游的電負(fù)載的改善的絕緣。
[0138]而且，這種特征能夠更容易和安全地干預(yù)固態(tài)開關(guān)20，例如用于維護(hù)目的。
[0139]另外，它簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)改型干預(yù)的執(zhí)行，例如用新的開關(guān)裝置(該新的開關(guān)裝置具有單個(gè)開關(guān)單元，不過(guò)能夠提供集成的斷路和切斷功能)更換已經(jīng)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)裝置(該開關(guān)裝置包括分開的斷路和切斷單元)。
[0140]開關(guān)裝置I已經(jīng)證明將相對(duì)容易和低成本地以工業(yè)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)和在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝。
[0141]這樣設(shè)想的開關(guān)裝置可進(jìn)行變化和改變，所有這些變化和改變?cè)谔貏e由附加權(quán)利要求確定的本發(fā)明概念的范圍內(nèi)；前述實(shí)施例的任意可能組合都能夠?qū)崿F(xiàn)，且必須考慮在本公開的發(fā)明概念內(nèi)；而且，所有細(xì)節(jié)都可以由技術(shù)等效元件來(lái)代替。
[0142]還有，使用的材料可以是根據(jù)需要和現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的任意材料，只要它們與具體用途和目的以及尺寸相容。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)裝置(1)，其特征在于，它包括: 開關(guān)單元(2)，該開關(guān)單元(2)包括外殼(29)，該外殼(29)容納一個(gè)或多個(gè)電極(2A、2B)，對(duì)于各所述電極，所述開關(guān)單元包括第一切斷觸點(diǎn)(21)、第二切斷觸點(diǎn)(22)以及一個(gè)或多個(gè)固態(tài)開關(guān)(20)，該固態(tài)開關(guān)(20)能夠在開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，反之亦然； 支承框架(5)，對(duì)于各所述電極，該支承框架(5)包括第三切斷觸點(diǎn)(51)和第四切斷觸點(diǎn)(52)，其中，所述開關(guān)單元(2)能相對(duì)于所述支承框架在插入位置(A)和退回位置(B)之間運(yùn)動(dòng)，在該插入位置(A)中，所述第一切斷觸點(diǎn)(21)和所述第二切斷觸點(diǎn)(22)分別與相應(yīng)的第三切斷觸點(diǎn)(51)和第四切斷觸點(diǎn)(52)連接，在該退回位置(B)中，所述第一切斷觸點(diǎn)(21)和所述第二切斷觸點(diǎn)(22)分別與相應(yīng)的第三切斷觸點(diǎn)(51)和第四切斷觸點(diǎn)(52)分離，反之亦然； 致動(dòng)裝置(3)，用于使得所述開關(guān)單元在所述插入位置(A)和所述退回位置(B)之間運(yùn)動(dòng)，并且反之亦然； 控制單元(4)，該控制單元(4)設(shè)置成控制所述開關(guān)單元(2)和所述致動(dòng)裝置(3)的操作，所述控制單元包括控制裝置(41 )，該控制裝置(41)設(shè)置成當(dāng)必須執(zhí)行所述開關(guān)單元(2)的插入/退回操作時(shí)協(xié)調(diào)所述致動(dòng)裝置(3)和所述固態(tài)開關(guān)(20)的操作，這樣，所述致動(dòng)裝置只在所述固態(tài)開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)時(shí)才使得所述開關(guān)單元(2)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述控制裝置(41)設(shè)置成接收第一命令信號(hào)(SI)，以便執(zhí)行所述開關(guān)單元(2)的插入/退回操作，所述控制裝置在接收所述第一命令信號(hào)時(shí)提供第二命令信號(hào)(S2 )，以便使得所述固態(tài)開關(guān)(20 )轉(zhuǎn)換成關(guān)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述控制裝置(41)設(shè)置成提供第三命令信號(hào)(S3)，以便當(dāng)所述固態(tài)開關(guān)(20)轉(zhuǎn)換至關(guān)狀態(tài)時(shí)使得所述致動(dòng)裝置能夠使所述開關(guān)單元(2)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述控制裝置(41)設(shè)置成當(dāng)所述固態(tài)開關(guān)(20)轉(zhuǎn)換成關(guān)狀態(tài)時(shí)提供第四命令信號(hào)(S4)，以便起動(dòng)馬達(dá)裝置(300)用于使得所述開關(guān)單元(2)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述第一和第二切斷觸點(diǎn)(21、22)布置在所述開關(guān)單元(2)的后壁(25)上，所述第三和第三切斷觸點(diǎn)(51、52 )布置在所述支承框架(5 )的支承壁(50 )上，當(dāng)所述開關(guān)單元(2 )處于所述插入位置(A)時(shí)，所述支承壁(50)與所述后壁(25)操作相連。
6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述致動(dòng)裝置(3 )包括馬達(dá)裝置(300 )，用于提供使得所述開關(guān)單元運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能量。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述致動(dòng)裝置(3 )能夠通過(guò)致動(dòng)工具而人工操作，用于提供使得所述開關(guān)單元運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能量。
8.根據(jù)前述任意一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述致動(dòng)裝置(3)包括機(jī)械傳動(dòng)裝置(30)，該機(jī)械傳動(dòng)裝置(30)設(shè)置成傳遞用于使得所述開關(guān)單元運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述機(jī)械傳動(dòng)裝置(30)包括:第一運(yùn)動(dòng)鏈(31)，該第一運(yùn)動(dòng)鏈(31)設(shè)置成將由所述馬達(dá)裝置(300)或由所述致動(dòng)工具給予的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成活動(dòng)滑架(32 )的平移運(yùn)動(dòng)；以及第二運(yùn)動(dòng)鏈(33 )，該第二運(yùn)動(dòng)鏈(33 )設(shè)置成將所述活動(dòng)滑架的平移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成傳動(dòng)軸(34)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該傳動(dòng)軸(34)與第一夾持元件(35 )和第二夾持元件(36 )牢固連接，該第一夾持元件(35 )和第二夾持元件(36 )能夠分別與所述開關(guān)單元的外殼(29)的第一夾持銷(291)和第二夾持銷(292)操作連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述第一夾持元件(35)和所述第二夾持兀件(36)分別由第一板(351)和第二板(361)形成,該第一板(351)和第二板(361)成形為確定第一夾持座(352)和第二夾持座(362)，該第一夾持座(352)和第二夾持座(362)分別在第一連接邊緣(353)和第二連接邊緣(363)處與所述第一夾持銷(291)和所述第二夾持銷(292 )操作連接，該第一連接邊緣(353 )和第二連接邊緣(363 )成形為具有相對(duì)于所述傳動(dòng)軸(34)的旋轉(zhuǎn)軸線的偏心型面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述第一和第二連接邊緣(353、363)具有第一部分(353A、363A)和第二部分(353B、363B)，該第一部分(353A、363A)和第二部分(353B、363B)成形為具有相對(duì)于所述傳動(dòng)軸(34)的旋轉(zhuǎn)軸線的不同偏心型面。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任意一項(xiàng)所述的開關(guān)裝置，其特征在于:所述第一夾持銷(291)和所述第二夾持銷(29 2)布置在所述開關(guān)單元(2)的相對(duì)側(cè)壁(26)上。
【文檔編號(hào)】H01H9/02GK103578820SQ201310309118
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月24日
【發(fā)明者】S·貝薩納, F·帕斯奎爾 申請(qǐng)人:Abb股份公司