CN101902019A - 用于将多相低压开关容纳在配电板内的适配设备及相关适配器-开关和配电板组件 - Google Patents

Abstract

一种用于容纳配电板(100)内侧的多相低压类型开关(2)的适配设备(1、201、401、501)，对于每一个相(41、42、43)，所述适配设备包括与所述开关(2)连接的第一和第二电连接装置(31、32)，和与配电网(4)连接的第三和第四电连接装置(33、34)，所述适配设备(1、201、401、501)构造成限定容纳所述第一和第二电连接装置(31、32)的连接区域(10)，所述适配设备还包括从所述连接区域(10)除去热量的去热装置(5、205、405、505)。

Description

用于将多相低压开关容纳在配电板内的适配设备及相关适配器-开关和配电板组件

技术领域

本发明涉及一种用于容纳配电板内侧的多相低压类型开关的适配设备。此外，本发明涉及一种适配器-开关组件和一种包括所述适配设备的配电板。 

背景技术

已经知道，低压开关设备(即，用于最高1000V AC/1500V DC操作电压的应用场合)，诸如自动断路器、断开器和接触器，即通常所谓的开关设备并且以后为了简洁而称为开关，是能断开电路并保持电路断开的设备。例如，自动断路器保证所需的标称电流可以流向各电站，允许负载和电路正确连接或脱开，并且相对于电源自动切断受保护的电路。允许识别系统具体支路异常操作条件并接着采取措施断开电路中存在的至少一个开关的设备通常称为保护设备。最普遍采用的保护设备是热量型、磁力型、热磁型或电子型保护设备，或者彼此组合的类型。 

已经知道，开关包括壳体、一个或多个电极柱，与所述电极柱每一个关联的是至少一对触头，所述触头可以相互耦接或解耦。现有技术中的开关还包括促动机构，所述促动机构导致所述一对触头相对运动，以便它们处于至少耦接位置(开关闭合)和至少分开位置(开关断开)。 

在普通使用中，电气设备特别是开关，安装在电气设施的配电板或配电板内侧。配电板通常包括专用单元或配电室，用于将设备连接到配电线。配电线由导体系统诸如汇流条和线缆构成。使用适当的配电板，除了改善使用电气设施的实用性和人机工程学属性之外，有助 于长时间保持充足的安全条件并正确操作安装的全部部件。 

选择所用的设备以及相关安装方法必须与配电板的技术规格相适应。这种适应性涉及电气、尺寸、机械和热学方面。主要有三种方法将开关安装在板件上。 

具体来说，第一种开关安装方法称为“固定”法，其中开关的电气端子直接且永久连接到配电线的导体。这种连接通常借助端子或螺丝来实施。 

第二种开关安装方法称为“可拆卸”法，其中使用专用适配设备，所述适配设备机械地约束到所述板件并且通过其自身的电气端子永久连接到配电线的导体；每个开关机械地耦接到相应的适配设备，并且通过适当的插入式电气端子，形成与配电线的电连接；插入式耦接件通常包括插座(或夹具)型元件以及设置在所述开关和所述适配器上的对应插销型元件。 

第三种开关安装方法称为“可收回”法，本质上说，这是前述设置有额外元件的可拆卸法的一种变形，所述额外元件诸如导轨和/或支撑件和/或处理装置，以便于插入和取出开关的操作。在实践中，第二和第三种安装方法能够生产安装极其迅速的适配器-开关。 

在这三种安装方法中，第一种最简单且最便宜，但是仅适用于最终的刚性方案。 

相反，可拆卸安装方法和可收回安装方法提供更大的灵活性。实际上，在适配器固定到所述板件之后，它们允许更为快速且以完全安全的方式安装或拆除开关，并且最重要的是不必直接在配电线上操作。 

因此，可拆卸型和可收回型安装方案的特征在于存在适配设备。适配设备或适配器通常也表示为固定部件或托架。 

但是，相对于固定安装而言，可拆卸型或可收回型开关的安装还存在一些缺陷。施加上，为形成插座/插销型连接部，需要使用额外的电连接件元件。考虑由开关和相关适配器构成的组件，实际上可以规划所述组件的每个极柱或支路，作为由串联布置的元件构成的电链路。在所述电链路中，每个元件对增大阻抗(或减小总电导)发挥作用。 长度较短的电链路中存在所述阻抗元件，自然会因焦耳效应而发热。 

在各个铜导电长度段上，并且更重要的是，在存在的每个电连接部，都产生了不希望的热量。实际上，存在的各种连接部(特别是，插座/插销耦接件和开关的主触头，从本质上来说不能发生焊接)在电阻局部显著增大的地方引入了大量不连续性。根据焦耳效应，能量泄漏最关键的峰值趋向于集中在这些区域(插座/插销耦接件和开关主触头)，因此产生不希望的热量。具体来说，发热效应与流过开关的电流的平方成正比。显然，因泄漏产生的热量协助升高适配器-开关组件的温度。但是，因为开关温度必须保持在预定的操作极限范围内，所以在由所述开关和所述相关适配器形成的所述系统中的导电支路的每一个发生不希望的电阻升高，都使得必须限制用电器可以获取的功率。 

此外，适配设备是已知的，所述适配设备包括表面，该表面的目的是耦接开关的相应表面。因此，适配器包括至少一个耦接表面。此外，适配器的主体通常还包括四个能闭合所述开关的侧壁。所述4个壁通常用来实现辅助能能，例如容纳开关的滑动导轨、互锁系统、收回构件等。但是，在所述开关周围存在这四个壁，从热学观点来看，形成不希望出现的第二闭合件，该第二闭合件趋向于促使热量滞留并升高温度。虽然生产不带所述侧壁的适配设备无疑可以更简单地克服上述缺陷，但是所述辅助功能也就无法实现。 

正如所知，温度升高对于开关的操作具有负面影响。而且还知道，如果适配器的特征有利于热量积累，则开关温度趋向于更迅速地升高。在实践中，采用适当的计算方法，在开关安装在给定板件上时，可以建立开关能在安全条件下操作的理论满负荷最大分数，上述计算方法实施在计算软件中，这种软件昂贵并且耗费硬件资源和时间。可有效使用的满负荷分数(相对于理论标称容量而言)一般以折损系数的形式来来表示，折损系数建立在有效总安装条件下。所述安装条件考虑了开关特性之间的组合、适配器、配电室、板件、外部环境等。 

各个制造商已经引入了许多解决方案来降低触头阻抗并且使得开关和适配器之间的电气耦接逐渐更为高效，或者优化形成适配器的 壁结构(将所述壁的延伸减小到严格的技术必要程度，制作开口用于空气流通)，从而限制不希望看到的热量累积现象。 

还采用了一些其他方案来改善板件的总体热效率。这些最新的方案无疑带来了一些技术优势，但是基本上效果不太明显，因为它们趋向于努力从已经相对较冷的区域抽取热量(诸如电网特别是汇流条)，而不是从热学观点来看更关键的区域(诸如开关内侧或者开关和相关适配器之间的插座/插销连接部)。 

发明内容

本发明的目标是解决上述技术问题。 

根据本发明，上述问题通过一种用于容纳配电板内的多相低压开关的适配设备来解决，所述适配设备的特征在于，对于每一个相，所述适配设备包括与所述开关连接的第一和第二电连接装置，和与配电网连接的第三和第四电连接装置，所述适配设备构造成限定容纳所述第一和第二电连接装置的连接区域，所述适配设备还包括适配成从所述连接区域除去热量的去热装置。 

通过这种方式，散热作用允许因存在所述适配设备而由额外连接部导致的阻抗增大得以解决。 

优选地，所述去热装置包括用来让来自所述连接区域的热量受迫对流的风扇装置。所述风扇能迫使空气向所述连接区域运动，或者从所述连接区域抽吸空气，这样使得产生受迫空气流以及对流热传递。 

根据优选实施方式，所述风扇装置包括至少一个面向所述连接区域的内部风扇。实际上已经注意到，虽然适配设备内侧可用于配电板的开关的空间受到限制，但是仍有足够的空间将风扇配装在内。鉴于存在内部风扇相对于存在外部风扇而言，更为有效，所以这样的设置特别具有优势。此外，并且最重要的是，安装本发明的适配设备更为简单且切合实际。 

根据优选实施方式，所述去热装置包括导管装置，所述导管装置使得所述连接区域与所述配电板的外侧流体连通。优选地，对于每个 相来说，所述导管装置包括至少第一导管和至少第二导管。 

根据优选实施方式，所述导管装置包括至少一条导管和所述至少一条导管与所述连接区域连接的多个连接点。通过这种方式，可以减小因存在导管而产生的固有尺寸。 

根据优选实施方式，所述风扇装置包括至少一个外部风扇，所述外部风扇定位在所述连接区域外侧，此外，所述导管装置包括至少一条导管，从而使所述外部风扇与所述连接区域流体连通。 

优选地，所述连接区域分成多个互相隔开的舱室，从而作为对流通道。要注意，这样的设置还可以借助相之间的分割元件来有利地实现，所述分隔元件优选设置在所述第一和第二电连接装置之间。 

本发明还涉及一种包括本发明适配器并包括能够连接到所述适配设备的开关的适配器-开关组件。 

本发明还涉及设置有本发明适配器的配电板。 

附图说明

从以下本发明优选但不排他的实施方式的说明中，可以更为清楚地理解本发明的进一步特征和优势，所述实施方式作为示例在附图中示出，在附图中： 

图1以局部视图示出了符合本发明的位于配电板中的适配设备第一示例； 

图2以局部视图示出了图1所示适配设备以及可连接到该适配设备的开关； 

图3以局部视图示出了图1所示的适配设备； 

图4以局部视图示出了图1所示的适配设备； 

图5示出了图1所示适配设备的一些细节； 

图6以透视图示出了符合本发明的适配设备第二实施方式； 

图7以局部视图示出了图6所示的适配设备； 

图8示出了图6所示适配设备与配电板的门关联； 

图9和10以放大的局部正视透视图示出了符合本发明的适配设备 实施方式的进一步示例。 

具体实施方式

参照图1至5，示出了本发明的第一实施方式。 

具体来说，图1示出了已知的配电板100。用于配电到多个电气负载的电线在图中总体以4表示，并且连接端由导电材汇流条45、56形成。 

配电线4是三相低压型配电线(最大1000V交流电，在其他实施方式中，最大可以为1500V直流电)。配电线4连接到适配设备1，所述适配设备通过已知方式安装在所述配电板100上。 

相一般以附图标记41、42、43指代，而在所述配电线4的相和所述适配设备1的相之间不作区分。 

如图2所述，所示适配设备1可以机械地和电气地连接到已知类型的低压开关2。适配设备1和开关2用于产生符合本发明的适配器-开关组件1、2，适配设备1和开关2之间的连接是可收回类型的连接(第三方法)：在其他实施方式中，所述连接方法还可以是可拆除型(第二方法)。适配设备1，从图2-4可以看出，容纳并支持开关2。 

适配设备1具有用于每个相41、42、43的第一和第二电连接装置31、32，以便与开关2电连接(在图3中，所述第一和第二电连接装置31、32仅针对相42示出，但是实际上也存在于其他相41、43上)。第一和第二电连接装置31、32是带有夹具的已知类型的装置，所述夹具抵抗趋向于闭合所述移动夹具的弹性返回力移动，可以通过所述开关中存在的插销实施压力接触来打开所述夹具(所述插销在不同实施方式中也可以是不同类型)。要注意，每个第一电连接装置31竖直定位于相关的第二电连接装置32上方。 

适配设备1容纳用于每个相41、42、43的第三和第四电连接装置33、34，从而产生与配电网4连接的电连接部(图4并未示出相对于相41的电连接装置33、34，然而它们确实存在)。在目前实施方式中，汇流条45、56分别与相应的第三和第四电连接装置33、34接触，在 当前情况下，螺纹连接到所述电连接装置。 

根据本发明，适配设备1限定连接区域10，所述连接区域容纳第一和第二电连接装置31、32。 

此外，适配设备1包括去热装置5，去热装置能从连接区域10带走热量，从而冷却第一和第二电连接装置31、32。 

去热装置5包括风扇装置6，以迫使空气运动。 

具体来说，为每个相41、43设置一对风扇6，每个风扇6置于连接区域10内。上部风扇6位于每个所述第一电连接装置31上方，而下部风扇6位于每个所述第二电连接装置32下方。风扇6能向电连接区域10移动空气，从而迫使空气经过所述电连接区域10运动。 

具有优势的是，连接区域10分成多个舱室101。在不同相之间，舱室101相互隔开，允许所述舱室101用作对流通道：这样，实现了通过连接区域更好地引导空气。所述对流通道由基本上垂直延伸的壁102限定。每个单一相的两个舱室由壁103隔开。基本上水平延伸的壁103具有优势地能用作适配设备1的加强件。具有优势的是，壁103是带有狭槽的壁，从而允许空气通过。 

因此，具有优势的是，不仅每个单一相41、42、43与其他相分开，而且由于壁103的缘故，第一电连接装置31也从相同相的第二电连接装置32分开。 

每个风扇6具有叶轮61，所述叶轮具有基本上垂直的旋转轴线。每个叶轮61容纳在作为所述风扇6的一部分的柱状套管62中。柱状套管62与作为所述风扇6一部分的一对凸缘63整体形成，所述凸缘63基本上水平布置。每个所述凸缘63由支撑元件64(图5和图2和3中，仅示出了一个支撑元件64，而另外两个支撑元件64未示出)支撑。具有优势的是，每个支撑元件64包括凹槽65，所述凹槽不仅引导凸缘63进入，而且为相应风扇6提供支撑。凹槽63基本上水平。每个支撑元件64基本上为U形。每个支撑元件64具有主要水平延伸的中心壁66。具有优势的是，所述中心壁66还用作所述凸缘63的靠接元件，以便每个风扇的位置抵靠预定位置。所述中心壁66还用作将 开关2所处区域分开的前盖。作为所述支撑元件的一部分的侧壁67包含凹槽65。搭扣紧固型紧固元件68存在于侧壁67上，从而允许配装到所述壁102。需要注意，通过这种方式，具有优势的是，壁102不仅用作舱室101之间的分隔件，而且用作风扇6的支撑件，这样显著节省了需要使用的装置，因为实际上使用专门装置来支撑所述风扇6是不必要的。 

穿孔壁104定位成将容纳风扇6的空间与舱室101分开，从而允许空气进入电连接区域10。 

对于每一个风扇6，后部分隔件68(在图4中仅示出两个相，但是实际存在全部3个相)垂直定位。后部分隔件68具有允许增大空气通道的孔。在目前当前实施方式中，所述孔布置成水平列。 

每个风扇6定位于由设置有狭槽的壁105垂直界定的空间中，从而允许空气有效通过。因此，使得每个风扇6有利于迫使空气通过电连接区域10。 

在当前实施方式中，风扇6向电连接区域10推送空气，因此替换电连接区域10内侧的空气并产生对流型散热效果。 

具有优势的是，适配设备1并不流体密封，所以可以获得空气出口，而不需要提供流体排出路径。但是，在其他实施方式中，可以设置所述流体排出路径，从而改变散热条件。 

在当前实施方式中，适配设备1还包括闭合开关2所用容纳空间的壁，所述容纳空间相对于所述连接区域10基本上向前伸出： 

-后壁71(在图3中未示出，以便示出连接区域10)，后壁71基本上垂直定位并具有狭槽，所述狭槽与所述第一和第二电连接装置31、32对应，以允许开关2的插销插装到所述第一和第二电连接装置31、32中，在当前实施方式中，所述狭槽基本上垂直延伸，要注意后壁71能从开关2所用容纳空间界定连接区域10； 

-一对水平侧壁73，一个下部水平壁和一个上部水平壁，要注意，特别是下部水平侧壁73靠近开关2的基部； 

-一对竖直侧壁72，要注意，通过这种方式，简单地将开关2配 装到适配设备1，因为插装操作得到引导。 

控制元件75从后壁71引出并操作已知自动机构(因此未在附图中示出)，从而在插装开关2的过程中，打开存在于后壁71上的狭槽。 

适配设备实施方式的第二示例在图6-8中示出，其中适配设备在该示例中以201表示，相对于第一实施方式的示例而言，相同的附图标记用于类似的部件。而且在这种情况下，适配设备201是配电板100的一部分。 

具体来说，适配设备201包括第一和第二电连接装置；分成舱室的连接区域；由支撑元件支撑的内部风扇；和用于开关2的容纳空间，正如先前的实施方式那样，并且采用相同的附图标记。 

根据本发明，去热装置205包括： 

-根据第一实施方式，类型相同并插装到适配设备中的内部风扇6； 

-外部风扇207，以下详细解释； 

-导管装置208，所述导管装置使得所述连接区域与配电板100外侧流体连通。 

具体来说，对于每个相41、42、43来说，导管装置208包括至少第一导管281和至少第二导管282。 

第一导管281基本上定位于上部水平壁73上方。具有优势的是，每个所述第一导管281定位在相应外部风扇207的下游以及相应内部风扇6的上游。所述外部风扇207定位成具有水平旋转轴线。 

同样，第二导管282基本上定位在下部水平壁73下方。具有优势的是，每个所述第二导管282定位在相应外部风扇207下游，所述外部风扇207定位成具有水平旋转轴线。 

通过这种方式，借助所述外部风扇207从外部吸入新鲜空气，并将所述新鲜空气引导到相应内部风扇6，随后借助所述第一和第二导管281、282向连接区域10引导。连接件气道存在于导管281、282和相应内部风扇6之间。 

具有优势的是，适配设备201包括上表面270，所述上表面以形 成凸缘的方式在上部位置延伸，基本上垂直延伸。上表面270支撑位于其上的3个风扇207，并借助相应通孔284允许第一导管281通过。通过这种方式，产生了简单但结构紧凑且有效的连接。 

具有优势的是，连接件设备201包括下部舱室250，在当前实施方式中，所述舱室基本上形成在所述下部水平壁73下方。所述下部舱室250包括下表面271，下表面271以形成凸缘的方式向上延伸，由所述下舱室250的下壁251支撑。所述下表面271使得在所述下表面217和下部水平表面73之间产生空闲空间。所述下表面271具有3个通孔285，一个通孔用于一个相41、42、43，所述通孔能允许所述3条导管282通过。 

要注意，具有优势的是，利用具有通孔284、285的所述系统，可以充分支撑并保持导管281、282。 

要注意，在图8中，适配设备201配装到框架290，所述框架290是配电板100的一部分，具有优势的是，框架290与配电板的门关联。要注意，框架290所需的唯一专用特征是具有通孔291，所述通孔291能允许从外侧到所述导管281、282的空气通过。 

重要的是，要注意，图6为了完整的原因，示出了可以制造的不同类型的第三和第四电连接装置，具体来说，第三和第四电连接装置33、34对于相42来说，不同于相43的对应部件，同时示出了相41具有不同于第四电连接装置34的第三电连接装置33，但是，通常正如在本发明的任何其他实施方式中，可以对全部相采用相同的第三和第四电连接装置。 

在本发明第三实施方式中，不存在内部风扇6，因此由外部风扇207单独实现热对流，所述第三实施方式未在附图中示出，因为可以根据前述第二实施方式而从附图中直接得出。 

在图9所示且实施在适配设备401中的第四实施方式中，去热装置405包括上部导管481和下部导管482，它们特别具有基本上矩形截面。在需要让适配设备401的垂直尺寸最小的情况下，该实施方式特别具有优势。 

风扇6是内部风扇，正如第一实施方式中那样(在图9中，仅示出了处于下部位置的风扇)。 

在图10所示并实施在适配设备501中的第五实施方式中，导管装置508包括至少一条导管583，所述导管583通过每个相上存在的连接件(连接件区域以584表示)与所述连接区域10流体连通。导管583基本上作为吸入空气的汇流管，内部风扇类型的风扇6从所述汇流管吸入空气并送往连接区域10。在需要让适配设备501的垂直尺寸最小，甚至比第四实施方式最小化的程度更大的情况下，第五实施方式特别具有优势。第五实施方式可以根据需要配装到下部端子、上部端子或者它们两者。 

从电气角度来说，对于所述全部实施方式，风扇可以由辅助电源供电。在优选方案中，风扇自供电，即使得它们从安装符合本发明的适配设备的网络中汲取能量。具体来说，可以获取电压形式(从汇流条直接获取)或电流形式(通过变流器间接获取)能量。具有优势的是，变流器可以是同时用来为开关的任何保护设备(诸如继电器)供电的变流器，从而减少实施本发明所需的部件。在任何情况下，为每个风扇供电可以通过恒温型电子设备、能量控制件等来进行控制。对内部风扇和外部风扇两者的操作，可以根据实际需求条件通过这种方式进行调节，例如通过恒温器调节，从而实现进一步的优势，诸如减少能耗并且延长风扇使用寿命。 

在上述示例中，风扇迫使空气流向连接区域。但是，在本发明的其他实施方式中，所述风扇还可以从所述连接区域抽取空气。也可以是这样的变体方案，即第一压缩风扇迫使空气进入所述连接区域，而第二抽吸风扇迫使空气流向外侧。 

本发明改进的有益技术效果使得可以解决以可拆卸/可收回安装方法安装的适配设备过热的问题。 

要注意的是，本发明还允许生产能在不需要特别设置的情况下，以快速有效的方式安装在低压系统中的适配设备。 

此外，通过这种方式，可以获得能在不区分系统中的配电汇流条 水平延伸还是垂直延伸的情况下安装的适配设备。 

此外，利用符合本发明的适配设备，可以较之通常可能的情况获取更大的电力，从而为使用者提供极其紧凑、有效且能量产额高的电厂设计方案。 

此外，符合本发明的适配设备相对于现有技术中的适配设备来说，更可靠、更简单且生产成本更低廉。 

Claims (11)

1.一种用于容纳配电板(100)内侧的多相低压类型开关(2)的适配设备(1、201、401、501)，所述适配设备(1、201、401、501)的特征在于，对于每一个相(41、42、43)，所述适配设备包括与所述开关(2)连接的第一和第二电连接装置(31、32)，和与配电网(4)连接的第三和第四电连接装置(33、34)，所述适配设备(1、201、401、501)构造成限定容纳所述第一和第二电连接装置(31、32)的连接区域(10)，所述适配设备(1、201、401、501)还包括适配成从所述连接区域(10)除去热量的去热装置(5、205、405、505)。

2.如权利要求1所述的适配设备，其特征在于，所述去热装置(5、205、405、505)包括用于让来自所述连接区域(10)的热量受迫对流的风扇装置(6、207)。

3.如权利要求1或2所述的适配设备，其特征在于，所述风扇装置包括至少一个面向所述连接区域(10)的内部风扇(6)。

4.如权利要求1所述的适配设备，其特征在于，所述去热装置(205、405、505)包括导管装置(208、408、508)，所述导管装置适配成使得所述连接区域(10)与所述配电板(100)的外侧流体连通。

5.如权利要求4所述的适配设备，其特征在于，对于每个相(41-43)来说，所述导管装置(208、408)包括至少第一导管(281、481)和至少第二导管(282、482)。

6.如权利要求4所述的适配设备，其特征在于，所述导管装置(508)包括至少一条导管(583)，所述至少一条导管通过为每个相设置的连接件而与所述连接区域(10)流体连通。

7.如权利要求2所述的适配设备，其特征在于，所述去热装置(205、405、505)包括导管装置(208、408、508)，所述导管装置适配成使得所述连接区域(10)与所述配电板(100)的外侧流体连通。

8.如权利要求7所述的适配设备，其特征在于，所述风扇装置包括至少一个外部风扇(7)，所述外部风扇定位在所述连接区域(10)外侧，所述导管装置包括至少一条导管(81、82、83)，所述至少一条导管能使所述外部风扇(7)与所述连接区域(10)流体连通。

9.如权利要求1所述的适配设备，其特征在于，所述连接区域(10)分成多个互相隔开的舱室(101)，从而作为对流通道。

10.一种包括权利要求1所述适配设备(1、201、401、501)和能够连接到所述适配设备(1、201、401、501)的开关(2)的适配器-开关组件(11)。

11.一种包括权利要求1所述适配设备(1、201、401、501)的配电板(100)。

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