CN101492018A - 置于电力机车上的大功率转换装置 - Google Patents

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Abstract

布置于电力机车上的转换装置(D)，所述转换装置能够通过由驱动部件(60)带动接触部件(52)无区别地在两个方向上进行直线移动，而在第一状态和第二状态之间实现转换，在所述第一状态，所述接触部件(52)在第一专用端子(I1)和公共端子(Co)之间建立电连接，而在所述第二状态，所述接触部件(52)在第二专用端子(I2)和所述公共端子(Co)之间建立电连接，所述转换装置(D)的特征在于，所述专用端子(I1，I2)、所述公共端子(Co)和所述接触部件(52)布置在唯一的绝缘体(14)内。

Description

置于电力机车上的大功率转换装置
技术领域
[01]本发明涉及一种安装到轨道机车或无轨电车这样的电力机车上的大功率转换装置，电力机车通过悬索或轨这样的供电线供电。
[02]一个由多路电压供电的机动车辆能够由从电压电线上引取的电压供电，电压电线例如为悬索，承载直流电(举例来说，其电压可以为750伏特，1500伏特或者3000伏特)，或者交替地，由从承载单相电流(举例来说，其电压为15000伏特、16 2/3赫兹的，或者还是25000伏特50赫兹的)的悬索线缆上引取的电压供电。
[03]转换器指的是这样一种转换装置：该转换装置通过一驱动部件使一接触部件移动，能够在第一种状态和第二种状态之间实现转换，在第一种状态下所述接触部件在第一专用端子和一公共端子之间建立电连接，在第二种状态下所述接触部件在第二专用端子和所述公共端子之间建立电连接。
[04]转换器同样可以在第二种状态和第一种状态之间进行转换。但是为了清楚起见，在下文的描述中只述及在第一种状态和第二种状态之间的转换。
[05]由此，大功率转换器指的是能够在电压为15000V或者25000V且电流为800A的交流电源线、或者电压从750V到3000V且电流为4500A的直流电源线之间实现转换的转换器。
[06]转换器指的是其三个端子都电连接于供电电路的转换装置。
[07]断路器指的是特殊的转换装置，其中只有公共端子和一专用端子与供电电路连接，第三个端子不与任何供电电路连接。
背景技术
[08]已知一种转换器，其中可以通过所述接触部件的直线移动实现第一状态和第二状态之间的转换。
[09]例如专利申请JP09200905中就记载了一个这样的装置。
[10]在这个装置中，每个端子包含一穿有孔槽的块体，块体在空气中被置于一绝缘体的顶部。支承三个端子的三个绝缘体依纵向方向间隔开，两个专用端子沿纵向方向分置于公共端子的两侧。公共端子和第一专用端子靠置于第一板上，第二专用端子靠置于第二支承板上。
[11]用于实现一方面公共端子和第一专用端子、以及另一方面公共端子和第二专用端子之间的电连接的接触部件，是包括一电导体部分的一可移动的管状杆。当处于第一(第二)位置的管状杆同时穿入公共端子的孔槽和第一(第二)专用端子的孔槽内时，接触部件就实现了公共端子与第一(第二)专用端子之间的电连接。
[12]转换时，管状杆在它的第一和第二位置之间的移动是通过一驱动部件来实现的，所述驱动部件延伸于由两个专用端子之间所形成的空间之外。驱动部件即是被布置于第二支承板之上和之下的操纵杆，所述操纵杆由一安放在该相同的第二支承板下方的驱动器所驱动。一个这样的装置的驱动部件和驱动器体大笨重。
[13]此外，在空气中，各自与一条25kV的交流高压线相连的两个高压端子应当被最小长度为半米的爬电距离隔开。
[14]电流必须沿绝缘物体(绝缘体)行进经过以在绝缘体的两个导电部分之间传播的最短距离叫作爬电距离(ligne de fuite)。
[15]此外，各自与一条25KV的供电线缆相连的两个端子之间的距离，亦称绝缘距离，在空气中必须大于230毫米。
[16]这些距离在欧洲符合EN 50124-1标准的规定。
[17]现有技术的这样的转换装置具有占据空间大、难于装配到机车设备中的缺点。
[18]因此，本发明的目的在于提供一种占据空间小、易于安装到机车上的转换器。
[19]本发明的另一个目的是提供一种能够实现多种电功能且易于安装到机动车辆上的自动电设备。
发明内容
[20]为此目的，本发明提供一种如上所述类型的位于电力机车上的转换装置，其中所述专用端子、所述公共端子和所述接触部件安装于唯一绝缘体的内部。
[21]根据其他实施方式，转换装置具有以下特征中的一个或以可能的技术组合在一起的多个：
[22]-所述驱动部件置于所述绝缘体内；
[23]-所述绝缘体包括罩壳，所述罩壳限定出在纵向方向上延伸的内部空间；所述第一专用端子、所述第二专用端子和所述接触部件沿所述纵向方向纵向地间隔开；所述接触部件在所述第一专用端子和所述第二专用端子之间沿所述纵向方向延伸；所述接触部件通过连接部件与所述公共端子连接；
[24]-转换时，所述接触部件沿所述纵向方向经历平移运动，从而：接触部件在两个方向上无区别地、从其与第一专用端子建立电连接的第一位置移向其与第二专用端子建立电连接的第二位置，或从其与第二专用端子建立电连接的第二位置移向其与第一专用端子建立电连接的第一位置；
[25]-所述内部空间是密封的，而且被充填以介电流体；
[26]-驱动部件包括：
[27]至少两个线圈，所述线圈集成在所述罩壳中且它们各自包围一专用端子；
[28]分布在所述罩壳的端部上的永久磁铁；
[29]使所述接触部件移动的移位部件；
[30]所述线圈由位于所述绝缘体之外的供电部件供电；
[31]-所述转换装置在电力机车上被置放于支承部上，使所述纵向方向基本竖直；
[32]-所述转换装置在轨道机车上被置放于支承部上，使所述纵向方向基本水平；
[33]-所述转换装置为转换器型，所述第一专用端子、所述第二专用端子和所述公共端子各自连接至一供电电路；
[34]-所述转换装置是一种HOC型转换器，其中：
[35]所述第一专用端子是接地端子并与地线电连接；
[36]所述第二专用端子是集电端子并与集电线电连接；
[37]所述公共端子是功率端子并与直流输电线电连接；
[38]-所述转换装置为断路器型，所述公共端子及两个所述专用端子中的一个各自与一供电电路相连；
[39]-所述转换装置是PbT或PbR型转换器；
[40]-除与地线相连接的端子以外，所述转换装置的连接到供电线的端子与和支承部绝缘的连接点相连。
[41]本发明的目的还在于一种使用转换装置的方法，所述转换装置具有上述特征中的至少之一，用以在所述第一状态和所述第二状态之间实现转换，其特征在于该方法包括：
[42]-第一流向电流供应的步骤：向线圈供应在第一流向上的电流，以便将接触部件朝第二专用端子的方向带动；
[43]-中断第一流向电流供应的步骤：当所述接触部件与所述第二专用端子建立电连接时中断向所述线圈的电流供应，以便借助永久磁铁的作用使所述接触部件保持在位。
[44]根据其他实施方式，使用转换装置的装置具有以下特征中的单独一个或根据可能的技术组合而选取的多个：
[45]-转换装置包括：
[46]第二流向电流供应的步骤：向所述线圈供给在第二流向上的电流，以便将所述接触部件朝第一专用端子的方向带动；
[47]中断第二流向电流供应的步骤：当所述接触部件与所述第一专用端子建立电连接时中断向所述线圈的电流供应，以便借助永久磁铁的作用使所述接触部件保持在位；
[48]-所述接触部件从所述第一专用端子朝所述第二专用端子被驱动，当所述线圈中流动的电流产生的磁场的纵向分量与所述永久磁铁产生的磁场的纵向分量相反时，所述接触部件则通过移位装置朝所述第二专用端子被驱动。
[49]为此目的本发明还提供一种电设备，其特征在于，该电设备在唯一专用的支承件上以集成方式具有：
[50]-电流电压测量装置；
[51]-HOC型转换装置；
[52]根据其他实施方式，该电设备在唯一专用的支承件上以集成方式还包括下列构件中的至少一个：
[53]-接地断路器；
[54]-避雷针；
[55]-单相自动开关。
附图说明
[56]本发明的其他特征、目的以及优点将通过下文参照以非限制性实施例的方式给出的附图进行的详细说明中体现出来，附图中：
[57]-图1表示一种用于轨道机车的传统的集电电路的电路图。
[58]-图2表示按本发明的转换装置的剖面示意图。
[59]-图3以侧视图的方式示意地表示根据第一种实施方式，将本发明的转换装置安装到机车顶部，其中所述转换装置为HOC型转换器。
[60]-图4以透视图的方式示意地表示根据第一种实施方式，将本发明的转换装置安装到机车顶部，其中所述转换装置为PbT型断路器。图4同样表示出按本发明的一顶部设备。
具体实施方式
[61]图1表示包括两个车厢12和12′的轨道机车11应用的传统的集电电路的电路图。
[62]传统上，一个拥有多电压牵引电路的轨道机车的牵引链通过两个能量引取装置，被供给从一条供电线上获取的直流或交流电流，图中位于轨道机车11的车厢12的顶部的高压受电弓2a和低压受电弓2b即是能量引取装置，图中悬索线缆1即为供电线。
[63]作为变型，供电线是供电轨，而能量引取装置则比如是能量引取轨底(patin)。
[64]低压受电弓2b适用于从悬索1上引取电压为1500伏特的直流电。高压受电弓2a适用于从悬索1上引取电压高于1500V的电流。
[65]当高压受电弓2a和低压受电弓2b与悬索线缆1接通的时候，它们能够在悬索线缆1和集电线7之间输送从悬索线缆1上获取的能量，如图1中粗线所示的。
[66]传统上，轨道机车11包括一些转换器，所述转换器能够对机车的能量引取电路进行配置，以便根据悬索线缆1的供电电压，在机车设备之间建立所需的电连接。
[67]构成断路器的转换装置PbT位于机车的供电电路中，在高压受电弓2a和低压受电弓2b之间的集电线7上。
[68]构成断路器的转换装置TR被置于集电线7和车厢间联接线5之间。
[69]集电线7与一条单相输电线3相连，单相输电线3上安装有电压探测器4和电流测量装置6。电压探测器4用于识别由单相输电线3输送的电压。
[70]单相输电线3用于从集电线7向轨道机车的图中未示出的牵引链输送电能，以便在悬索线缆1输送交流电压时为轨道机车的牵引链供电。
[71]本领域已知地，单相自动开关DJM在电压探测器4和牵引链之间被置于单相输电线3上。
[72]本领域已知地，接地断路器HOM与单相自动开关DJM并联。
[73]一条直流输电线8用于在集电线7和所述牵引链之间输送直流电。
[74]直流自动开关DJC被置于直流输电线8上，在转换器HOC和所述牵引链之间。直流转换器HOC包括：与集电线7相连接的集电端子C；与直流输电线8相连接的公共功率端子H；通过地线10接地的接地端子O。须提醒的是，一条与地、也就是与机车11相连接的的供电线称为地线。当被安置于机车上的设备与机车电连接的时候，例如当设备被置于机车顶部而与顶部电连接时，该设备就是接地的。
[75]例如，当一置于轨道机车顶部的电设备与轨道机车11的顶部65相连接时，该电设备就是接地的。
[76]直流转换器HOC用于在第一状态和第二状态之间的转换，在第一状态下，集电端子C和公共功率端子H之间电路接通，致使直流输电线8与集电线7电连接，在第二状态下，接地端子O和公共功率端子H之间物理连通和电路接通，致使直流输电线8接地。
[77]在转换器HOC中，端子H是在转换器的两种状态下均使用的公共端子，端子O和C分别为第一和第二专用端子。
[78]断路器PbT仅包括连接到供电电路的两个端子Pb和T。更确切地说，端子T连接到集电线7上，端子Pb连接到低压受电弓2b上。
[79]断路器PbT用于在第一状态和第二状态之间实现转换，在第一状态下，端子Pb和T之间物理连通和电路接通，致使集电线7和低压受电弓2b之间建立电连接，在第二状态下，低压受电弓2b不与任何供电电路电连接。
[80]断路器TR包括两个端子T和R。端子T与集电线7连接，端子R与车厢间联接线5连接。
[81]断路器TR用于在第一状态和第二状态之间转换，在第一状态下，端子R和T之间电路接通，致使集电线7和车厢间联接线5之间建立电连接，在第二状态下，车厢间联接线5不再与集电线7电连接。
[82]车厢间联接线5与布置在第二车厢12′中的第二集电电路相连接，第二集电电路用于从置于第二车厢12′上的一个或多个受电弓向第二牵引链输送供应电流。
[83]当置于第二车厢12′上的受电弓中的一个发生故障时，通过第一机厢12的受电弓2a和2b并借助转换器TR使车厢间联接线5与集电线7连通，第二牵引链得到供电。转换器TR此时处于第一状态，即其端子T和R连接。
[84]当第二牵引链由它自身的集电电路供电时，转换器TR处于第二状态，即其端子T和R断开。
[85]一些避雷针9分别将交流输电线3、直流输电线8和集电线7接地，以通过吸收能量保护这些线以免遭受过电压和雷电。
[86]当机车11行驶于一条可以由多种类型的电压供电的线路时，司机向图中未显示的车载计算机发送表示在机车11所处的线路段上悬索线缆1的供电电压的信息。
[87]车载计算机命令集电装置和供电线接通，例如通过将对应于所述供电电压的受电弓2a或2b升起。
[88]电压测量器4测量集电线7上的供电电压。车载计算机对电压探测器4所测得的电压和司机发送到车载计算机上的信息进行比较。
[89]如果这两个数值相同，车载计算机就配置电能引取电路装置。
[90]进行电路配置，意味着使能量引取电路的转换装置进行转换。特别是，使驱动部件移动接触部件，以建立电连接而从悬索1上引取电能为机车的牵引链供电。单相自动开关DJM或直流自动开关DJC随后闭合以向牵引链供电。
[91]例如，如果受电弓2a被升起，且悬索1上输送的电压为交流电压，车载计算机就命令转换器HOC进行转换以将直流输电线8从集电线7断开，并将直流输电线8接地。车载计算机随后命令自动开关DJM闭合。自动开关DJC打开。
[92]当受电弓2a被升起，且悬索所输送的电压为3kV的直流电压时，车载计算机命令转换器HOC进行转换以连通直流输电线8和集电线7，从而通过直流输电线8从悬索向牵引设备输送电能。车载计算机随后命令自动开关DJC闭合。自动开关DJM保持打开。
[93]当受电弓2a被升起，且悬索上输送的电压为1.5kV的直流电压时，车载计算机命令将受电弓2a降弓而将受电弓2b升弓。车载计算机命令断路器PbT进行转换，以将受电弓2b与集电线7电连接，从而从低压受电弓2b向机车的牵引设备输送电能。
[94]计算机同样命令转换器HOC进行转换，以使直流输电线8和集电线7接通。随后自动开关DJC被车载计算机命令闭合。自动开关DJM保持打开。
[95]配置电路这个步骤可避免机车的电设备在电路的参数配置与悬索线缆1上输送的能量并不适应时，由于自动开关DJC或者DJM的闭合可能造成的破坏。
[96]只有当由这些转换器和相应地供电电路的转换器所建立的电连接状态与悬索线缆1上输送的电压不相适应时，车载计算机才会命令相应的转换器和断路器进行转换。
[97]当用于从悬索上引取电压的第二车厢12′的受电弓发生故障时，车载计算机命令断路器RT闭合，以使集电线7和联接线5连通，从而利用第一车厢的供电电路确保为第二牵引链供电。
[98]本领域技术人员可以很容易地理解：根据机车行程上所提供和可能提供的供电类型，以及根据机车须提供的功用性，一辆机车上要配备一种或几种上文所描述的转换器。
[99]现在描述按本发明的一转换装置。
[100]由图2可见，按本发明的转换装置D包括大致形状为柱形的、沿方向L延伸的绝缘体14，以下表述中将方向L统称为纵向方向。
[101]将任何与纵向方向L相垂直的方向称为横向方向。
[102]绝缘体14包括封闭的罩壳15，从而确定出整体上为管状的内部空间16。空间16在两个基座51和510之间沿纵向方向延伸。空间16围绕与纵向方向L平行而延伸的轴线X旋转对称。在图2所表示的实施方式中，内部空间16整体上为管状。
[103]罩壳15由绝缘材料例如陶瓷、聚合物树脂等构成。这些材料在它们所处的环境中具有良好的性能。
[104]罩壳15包括两行同轴的环形翼片15a和15b，两行同轴的环形翼片15a和15b沿纵向轴线L分布在为导电体的接合杆JCo的两侧。接合杆JCo固定在罩壳15上，并与转换器D的公共端子Co相连。公共端子Co是金属端子，置于绝缘体14的内部。公共端子Co置于内部空间16的表面。
[105]接合杆JCo用于将公共端子Co电连接到机车11的供电电路。
[106]绝缘体14例如是25000伏特的绝缘体，具有至少为0.5米的爬电距离。这样绝缘体的长度就大约为0.5米。
[107]第一专用端子I1和第二专用端子I2按方向L被纵向地间隔开。更确切地说，第一专用端子I1和第二专用端子I2分别被放置在第一基座51和第二基座510上。
[108]专用端子I1和I2各自的第一端部分别与接合杆JI1和JI2相连接，而它们的第二端部处于内部空间16中。
[109]接合杆JI1和JI2由导电材料构成，这些接合杆适用于分别将专用端子I1和I2与轨道机车11的供电电路电连接。
[110]公共端子Co通过置于内部空间16中的导电连接部件50与接触部件52电连接。优选地，连接部件为柔性的连接部件。例如，连接部件50可以为柔软编织物。
[111]导电棒52包括两个端部，这两个端部在两个专用端子I1和I2之间沿方向L被纵向地间隔开。导电棒52的长度小于专用端子I1和I2之间相隔的距离。
[112]导电棒52的第一端部面向专用端子I1，且所述导电棒52的第二端部面向第二专用端子I2。导电棒52在方向L上借助保持装置53受到保持，在下文的说明中会对其有更详细的描述。
[113]在内部空间16中，端子I1和I2的端部都分别配备有管形结构件23和230，它们的轴线与方向L平行，以便分别面向管状导电棒52的第一端部和第二端部，形成张开的钳口。
[114]一对挠性薄片27、相应地270分别被固定到管形结构件23、230的内表面上。
[115]在图2所表示的实施方式中，各对挠性薄片27、270各自的两个挠性薄片被设置在纵轴线X的各侧，并且接触部件52沿纵轴线X延伸。分别而言，当管形结构件23、230未被接触部件52穿过时，每对挠性薄片27、270各自的两个挠性薄片相互接触。当接触部件52穿过管形结构件23时，接触部件使靠在接触部件52上的挠性薄片27发生变形。
[116]在图2中用实线表示了当转换装置D处于第一状态时该接触部件52的位置，此时第一专用端子I1和公共端子Co电连接。
[117]在这个位置，由于接触部件52穿过端子I1的管形结构件23，从而该接触部件在第一端子I1和公共端子Co之间建立了电连接。在这个位置，接触部件52通过挠性薄片27与第一专用端子I1电连接。
[118]在图2中用虚线表示了当转换装置处于第二状态时该接触部件52所占的位置，此时第二专用端子I2和公共端子Co电连接。
[119]在该第二位置，接触部件52穿进了管形结构件230形成的钳口。
[120]保持和移位装置53用于在纵向方向L上，沿轴线X保持接触部件52，同时允许接触部件52沿轴线X移动。保持装置53包括两个安装在管状空间16内的可移动组件54和540。
[121]可移动组件54和540各自形成以轴线L为轴的管，且它们与内部空间16的表面滑动接触。保持装置54和540各自包括盘形基座，盘上穿有孔，该孔用于沿轴线X紧围和保持接触部件52。
[122]基座51和510各自包括带有L轴的、通向内部空间16的柱形腔体56和560。腔体56、560分别用于容纳轴线平行于方向L的挠性部件58、580，挠性部件58、580分别支撑在所述腔体56、560的底部。在图2所示的实施方式中，挠性部件58和580为弹簧。
[123]可移动组件54、540能够分别地承靠在弹簧58、580上、和基座51、510的内表面上。
[124]在如图2中的实线所示的转换装置D的第一状态下，弹簧58被挤压，完全嵌入到柱形腔体56中。
[125]弹簧580被放松，它在腔体560的整个长度上延伸并进入内部空间16中。
[126]现在描述驱动接触部件52的驱动部件60。驱动部件60用于移动接触部件52，以使转换装置D在第一状态和第二状态之间进行的转换得到执行。
[127]接触部件52的驱动部件60被安装于绝缘体14内部，更确切地说，是在罩壳15中。
[128]驱动部件60包括集成于罩壳15中的两个线圈61，610。这两个柱形的线圈61、610环绕着形成内部空间16的柱体，并且它们各自被安装在内部空间16的一端部，以便所述两个线圈分别包围分属端子I1和I2的管形结构件23和230。
[129]线圈61、610通过供电线63、630与图中未表示的线圈供电部件进行电连接，所述供电线63、630在罩壳15中通行、并经过布置在两行翼片15a和15b之间的中间绝缘体15c而穿出绝缘体14。供电部件例如可以是电流源或电压源。
[130]永久磁铁62、620分别在绝缘体14的端部分布在基座51、510中。
[131]致动转换装置的启动装置安放在转换装置的外部，启动装置包括所述的电流源和车载计算机中所具有的操控部件。
[132]这样的启动装置的优点在于体积小。另外，所描述的驱动装置的优点在于可集成在转换器的绝缘体中，体积固定且不大。
[133]作为变型，驱动部件60被安放在绝缘体14的外部。这个驱动部件例如可以是上文已描述的电磁铁类型、或者为气动执行器。
[134]现在介绍按本发明的转换装置是怎样在第一状态和第二状态之间执行转换的。
[135]当接触部件52处于第一状态时，也就是接触部件52在公共端子Co和第一专用端子I1之间建立了电连接时，线圈61和610没有电流供电。
[136]当车载计算机命令电路配置且需要进行转换时，计算机命令对线圈61、610供应在第一流向上流动的电流。
[137]线圈61、610中的电流流向适于：围绕第一专用端子I1的线圈61中产生的磁场的纵向分量与永久磁铁62在可移动组件54上所产生的磁场的纵向分量相反。
[138]当一方面由线圈61产生的、而另一方面由永久磁铁62所产生的磁场的纵向分量之和，小于挠性部件58施加到可移动组件54上的力的纵向分量时，可移动组件54朝基座510的方向被纵向地移动。接触部件52就这样朝着第二专用端子I2的方向被纵向地驱动，直至到达图2中虚线所示的第二位置。
[139]线圈610中流动的电流产生一足以完成对弹簧580进行压缩、并使可移动组件540被磁性吸附于永久磁铁620的磁场。
[140]线圈61、610的电流供应随后被中断，并且接触部件52停留于它的第二位置，接触部件被保持在该第二位置上。
[141]由于永久磁铁620所产生的永久性磁场的纵向分量的作用，可移动组件540保持靠在壁510上。
[142]这样公共端子Co和第二专用端子I2之间就建立起持续的电连接。
[143]当在线圈61、610中按相反方向使电流通过时，永久磁铁62、620因而形成磁场。接触部件52于是被移向第一专用端子I1。接触部件52按轴线X平移至图2中用实线表示的它的第一位置，并在公共端子Co和第一专用端子I1之间建立电连接。
[144]阅读前文，可理解保持和移位装置或者可移动组件54具有实现保持接触部件52的功能和移动接触部件的功能，后一种功能是借助挠性部件58、580实现的。本领域的技术人员可以很容易地设计出其内保持功能和移动功能分离开——也就是说这些功能由不同的装置实施——的驱动部件。
[145]一个这样的配备有电磁型驱动部件60的转换装置D，具有转换时间比现有技术的转换装置更短的优点。按本发明的转换装置的转换时间小于一秒钟。
[146]有利的是，绝缘体14中形成的内部腔体16是密封的，且被填充有介电流体，例如六氟化硫的介质气体、干空气或真空类型。
[147]使用介电性能优于空气的介电流体，可以显著地缩短当接触部件52与相对的专用端子电连接时，专用端子I1和I2中的任一个和与之邻近的接触部件52端部之间的距离。专用端子I1和I2中的任一个和与之邻近的所述接触部件52端部之间的距离，也就是绝缘距离，可在50毫米到100毫米之间。
[148]这种实施方式还可以缩短转换器的转换时间，因为接触部件52为了实施转换而通过的距离小于在空气中的距离。
[149]另外，在密封腔体16内的转换装置的专用端子之间的短距离，也可限制转换所需的电磁能。事实上，接触部件52在第一状态和第二状态之间通过的距离缩短了，这就需要更少的电磁能量来移动接触部件。这也允许用小尺寸的线圈61、610。
[150]根据本发明，转换器HOC是如前所述的安装到机车11上的、且其功率、接地和车顶三个端子H、O和C与一些供电电路相连接的转换装置，供电电路分别就是直流输电线8，地线10和集电线7。
[151]当集电线7延伸在一辆机车的顶部时，被叫做车顶线。集电线7也可以部分地延伸在机车的其它部分中，比如在机车内部。
[152]在HOC型转换器中，直流功率端子H与公共端子Co相对应，集电端子C和接地端子O无区别地分别对应于第一专用端子I1或第二专用端子I2中的一个或另一个。
[153]因而，直流功率端子H通过与公共接合杆JCo相对应的接合杆JH，与直流输电线8相连接。
[154]与第一专用端子I1(或第二专用端子I2)相对应的接地端子O通过对应于第一接合杆JI1(或第二接合杆JI2)的接合杆JO，与地线10相连接。
[155]因而与第二专用端子I2(或第一专用端子I1)对应的集电端子C通过对应于第二接合杆JI2(或第一接合杆JI1)的接合杆JC，与集电线7相连接。
[156]在图3中，以侧视图示出将转换器HOC安装到机车顶部的实施例。
[157]HOC型转换装置D被置放于机车顶部，使得其纵轴线X整体上保持水平，即与它的支承部平行，这里支承部是车顶65。
[158]在另一种实施方式中，置放于机车上的转换装置D设置在格间内，所述格间的下表面构成接地的支承部65并且基本水平地延伸。
[159]接地端子O的接合杆JO通过刚性杆、或者充当地线10且在接合杆JO和车顶65之间延伸的柔性连接部，与地线相连接。
[160]集电端子C的接合杆JC直接与置于车顶线7上的高压受电弓2a相连接。高压受电弓2a通过绝缘体66与车顶65绝缘。
[161]接合杆JH和输电线8之间的连接、以及接合杆JC和高压受电弓2a之间的连接是刚性连接，使得转换器的纵轴线X整体水平地延伸。
[162]公共功率端子的接合杆JH与直流输电线8相连，直流输电线由例如沿着车顶65延伸、而又通过未示出的绝缘体与车顶65绝缘的金属杆构成。
[163]于是按本发明的转换装置具有的优点为：不必预备一些特别的绝缘体来将专用或公共端子与其所处的车顶或支承部隔离开。
[164]在没有图示的另一种实施方式下，接合杆JC与构成车顶线7的金属杆相连接，该金属杆通过一些绝缘体与车顶电绝缘。而车顶线7将HOC型转换装置D与受电弓2a连通。
[165]这样，按本发明的转换装置D很容易在车顶或机车内安装在能量引取电路中且体积不大。事实上，因为没有接地的电路接合杆直接与一些相对于地基绝缘的连接点相连接，因而就不需要预备一些特别的绝缘体来隔离电路中的每一个端子。
[166]在没有图示的另一种实施方式下，HOC型转换装置D被放置在机车上，使其纵轴线X整体竖直，即与支承部65相垂直。
[167]接地端子O的接合杆JO通过机车1的车顶65上的金属联接件接地。集电端子C的接合杆JC直接与置于车顶线7上的高压受电弓2a相连接。接合杆JC和高压受电弓2a之间的连接为刚性连接。
[168]公共功率端子的接合杆JH与直流输电线8相连接，直流输电线8例如由沿车顶65延伸的、由图中未示出的绝缘体与车顶65相隔离的金属杆构成。
[169]PbT型的断路器是如前所述的转换装置，其中只有两个端子T和Pb被接入集电电路，亦即分别连接集电线7和集电部件2b。
[170]在PbT型的断路器中，公共端子Co无区别地为端子Pb或端子T。在公共端子为端子T的情况下，端子Pb可以没有区别地是第一专用端子I1或第二专用端子I2中的一个或另一个。在公共端子为端子Pb的情况下，端子T无区别地可为第一专用端子I1或第二专用端子I2中的一个或另一个。
[171]端子Pb通过连接棒JPb与受电弓2b相连接，端子T通过接合杆JT与输电线连接。
[172]本说明也适用于TR断路器型的转换装置。在TR型断路器中，公共端子Co无区别地为端子R或端子T。在公共端子为端子T的情况下，端子R无区别地为第一专用端子I1或第二专用端子I2中的一个或另一个。在公共端子为端子R的情况下，端子T无区别地为第一专用端子I1或第二专用端子I2中的一个或另一个。
[173]端子T通过连接棒JT与集电线7相连接，端子R通过接合杆JR与车厢间线5连接。
[174]在图4上表示出一种在机车车顶安装断路器PbT的实施方式。
[175]集电端子T，在这里也就是断路器PbT的车顶端子T，在电压测量装置6和受电弓2a之间直接与车顶线7相连接。
[176]接合杆JPb直接与电流电压测量装置IU相连接，该电流电压测量装置在唯一的绝缘体内部，包括电流测量装置4和电压测量装置6。端子T被连接到由导电缆构成的车顶线7上。
[177]置放于唯一专用支承件67上的电设备EE包括电流电压测量装置UI和单相自动开关DJM。电设备EE还包括断路器PbT。
[178]电设备EE置放在支承部65，在这里即车顶上，与机车其他电设备的连接全部得以实现。特别是接合杆JT与车顶线7直接相连接。
[179]车顶线7与图4中未示出的受电弓2b相连接。
[180]将PbT断路器型的转换装置安装到电设备EE上，能够确保容易地将所述转换装置PbT安装到一小空间中。另外，这样一个电设备EE构成一种具有多种电气功能的、且可被商业化的多功能设备。
[181]电设备EE在唯一支承件上包括电流电压测量装置UI和转换装置PbT，该电设备具有构成自动转换组合件的优点，原因在于它包括检测悬索线缆的电流和电压所需的电流和电压测量装置，并包括能够被车载计算机转换用以配置机车供电电路一部分的转换装置。
[182]作为变型，电设备EE除单相自动开关DJM和电流电压测量装置UI外，还包括以集成方式安装到唯一专用支承件67上的接地断路器HOM和避雷针9。
[183]作为变型，电流电压测量装置UI包括一具有电压测量装置6的绝缘体和一安装有电流测量装置4的绝缘体。这两个绝缘体被安装到专用支承件67上。

Claims (18)

1.布置于电力机车上的转换装置(D)，所述转换装置能够通过由驱动部件(60)带动接触部件(52)无区别地在两个方向上进行直线移动，而在第一状态和第二状态之间实现转换，在所述第一状态，所述接触部件(52)在第一专用端子(I1)和公共端子(Co)之间建立电连接，而在所述第二状态，所述接触部件(52)在第二专用端子(I2)和所述公共端子(Co)之间建立电连接，
所述转换装置(D)的特征在于，所述专用端子(I1，I2)、所述公共端子(Co)和所述接触部件(52)布置在唯一的绝缘体(14)内。
2.根据权利要求1所述的转换装置(D)，其特征在于，所述驱动部件布置于所述绝缘体(14)内。
3.根据权利要求1或2所述的转换装置(D)，其特征在于：
所述绝缘体(14)包括罩壳(15)，所述罩壳限定出在纵向方向(L)上延伸的内部空间(16)；
所述第一专用端子(I1)、所述第二专用端子(I2)和所述接触部件(52)沿所述纵向方向(L)纵向地间隔开；
所述接触部件(52)在所述第一专用端子(I1)和所述第二专用端子(I2)之间沿所述纵向方向(L)延伸；
所述接触部件(52)通过连接部件(50)与所述公共端子(Co)连接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，在转换时，所述接触部件(52)沿所述纵向方向(L)经历平移运动，从而：以在两个方向上无区别的方式，使所述接触部件从它与所述第一专用端子(I1)建立电连接的第一位置、朝它与所述第二专用端子(I2)建立电连接的第二位置移动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，所述内部空间(16)是密封的，而且被充填以介电流体。
6.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，所述驱动部件(60)包括：
至少两个线圈(61，610)，所述线圈集成在所述罩壳(15)中且它们各自包围一专用端子(I1，I2)；
分布在所述罩壳(15)的端部上的永久磁铁(64，640)；
使所述接触部件(52)移动的移位部件(58，580，53)；
所述线圈(61，610)由位于所述绝缘体(14)之外的供电部件供电。
7.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，所述转换装置(D)在电力机车上被置放于支承部(65)上，使得所述纵向方向(L)基本竖直。
8.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，所述转换装置(D)在轨道机车上被置放于支承部(65)上，使得所述纵向方向(L)基本水平。
9.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，所述转换装置(D)为转换器型，所述第一专用端子(I1)、所述第二专用端子(I2)和所述公共端子(Co)各自连接至一供电电路。
10.根据权利要求9所述的转换装置(D)，其中：
所述第一专用端子(I1)是接地端子(O)并与地线(10)电连接；
所述第二专用端子(I2)是集电端子(C)并与集电线(7)电连接；
所述公共端子(Co)是功率端子(H)并与直流输电线(8)电连接。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，所述转换装置(D)为断路器型，所述公共端子(Co)及两个所述专用端子(I1和I2)中的一个各自与一供电电路相连。
12.根据权利要求11所述的转换装置(D)，其中，
在第一种情况下，所述公共端子(Co)或者是与集电线(7)相连的端子(T)，这时所述专用端子(I1，I2)中的一个是与集电部件(2a)相连的端子(Pb)；所述公共端子(Co)或者是与集电部件(2a)相连的端子(Pb)，这时所述专用端子(I1，I2)中的一个是与集电线(7)相连的端子(Pb)；
在第二种情况下，所述公共端子(Co)或者是与集电线(7)相连的端子(T)，这时所述专用端子(I1，I2)中的一个是与车厢间线(5)相连的端子(R)；所述公共端子(Co)或者是与车厢间线(5)相连的端子(R)，这时所述专用端子(I1和I2)中的一个是与集电线(7)相连的端子(T)。
13.根据上述权利要求中任一项所述的转换装置(D)，其特征在于，除与地线相连接的端子以外，所述转换装置的连接到供电线的端子(I1，I2，Co)与和支承部(65)绝缘的连接点相连。
14.使用转换装置(D)的方法，所述转换装置(D)是根据上述权利要求中任一项所述的转换装置，用以在第一状态和第二状态之间实现转换，其特征在于，所述方法包括：
第一流向电流供应的步骤：向线圈(61，610)供应在第一流向上的电流，以便将接触部件(52)朝第二专用端子(I2)的方向带动；且
中断第一流向电流供应的步骤：当所述接触部件(52)与所述第二专用端子(I2)建立电连接时中断向所述线圈(61，610)的电流供应，以便借助永久磁铁(64，640)的作用使所述接触部件保持在位。
15.使用转换装置(D)的方法，所述转换装置是根据权利要求1至13中任一项所述的转换装置，用以实现在所述第二状态和所述第一状态之间的转换，其特征在于，所述方法包括：
第二流向电流供应的步骤：向所述线圈(61，610)供给在第二流向上的电流，以便将所述接触部件(52)朝第一专用端子(I1)的方向带动；
中断第二流向电流供应的步骤：当所述接触部件(52)与所述第一专用端子(I1)建立电连接时中断向所述线圈(61，610)的电流供应，以便借助永久磁铁(64，640)的作用使所述接触部件保持在位。
16.根据权利要求14所述的使用转换装置(D)的方法，其特征在于，在电流供应的步骤时，所述接触部件(52)从所述第一专用端子(I1)朝所述第二专用端子(I2)被驱动，当所述线圈(61)中流动的电流产生的磁场的纵向分量与所述永久磁铁(62)产生的磁场的纵向分量相反时，所述接触部件(52)则通过移位装置(58，580，53)朝所述第二专用端子(I2)被驱动。
17.电设备(EE)，其特征包括，该电设备在唯一专用的支承件(67)上以集成方式具有：
电流电压测量装置(UI)；
根据权利要求10所述的转换装置(D)。
18.根据权利要求17所述的电设备(EE)，其特征在于，该电设备在唯一专用的支承件(67)上以集成方式还包括下列构件中的至少一个：
接地断路器(HOM)；
避雷针(9)；
单相自动开关(DJM)。
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