CN103346031B - 隔离开关操动机构及其行程控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离开关操动机构及其行程控制装置，其中第一齿轮和电机的输出轴之间的传动比为第二齿轮和电机的输出轴之间的传动比的N倍，且控制器通过用于进行逻辑“与”运算的逻辑运算与第一、二行程开关电路采样连接，从而使得在齿轮传动发生偏差时，在第二行程开关上产生的触发信号偏差只是第一行程开关上产生的触发信号偏差的1/N，第二行程开关所发出的触发信号负责触发，而当第一、二行程开关的触发周期的触发段同时出现时，通过“与”逻辑判断，启动控制触发信号，使电机停止工作，因此在整个控制过程中触发信号的精度是由第二行程开关所发出的触发信号的触发段决定的，从而提高了控制触发信号的精度，实现对隔离开关动作的精准控制。

Description

隔离开关操动机构及其行程控制装置

技术领域

本发明涉及一种电力系统中通过信号触发控制的隔离开关操动机构及该隔离开关操动机构中使用的行程控制装置。

背景技术

目前，电力系统用三工位隔离开关通常采用单信号触发控制的操动机构，该触发信号由齿轮组驱动的微动行程开关产生，如公告号为CN202394733U的中国专利公开了一种三工位电动操动机构，该操动机构包括电机，电机通过齿轮组将动力传递到传动轴上，传动轴上装配有与微动行程开关联动的传动凸轮，以通过微动行程开关来控制电机断电。但是齿轮组在啮合传动过程中，齿轮的微小制造误差会逐级传递，以使齿轮的啮合传动具有较大的传动误差，这部分传动误差会使微动行程开关上产生触发信号的实际时刻与设定时刻之间存在较大的偏差，从而导致三工位隔离开关的“合闸至隔离”、“隔离至接地”动作以及相应的位置指示产生较大误差，严重时导致三工位隔离开关动静触头啮合不到位，以致隔离开关中局部温升过高，从而引发事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少齿轮制造误差对微动行程开关触发信号影响的行程控制装置，同时还提供了使用该行程控制装置的隔离开关操动机构。

为了实现以上目的，本发明的行程控制装置的技术方案如下：

一种隔离开关用行程控制装置，包括用于与电机的输出轴传动连接的齿轮、与对应齿轮联动而输出触发信号的行程开关、根据行程开关的触发信号而控制电机停转的控制器，所述行程开关具有触发周期，每个触发周期包括从开始输出触发信号至完成触发信号输出的触发段、等待触发的闲置段，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和电机的输出轴之间的传动比为第二齿轮和电机的输出轴之间的传动比的N倍，所述N为大于1的整数；所述行程开关包括与第一齿轮联动的第一行程开关以及与第二齿轮联动的第二行程开关，设定第一行程开关的一个触发周期为定位周期，设定第二行程开关的连续N个时长相等的触发周期为校准周期，所述定位周期的闲置段时长短于工位转换时长，每N个校准周期中的第一个与所述定位周期同时开始，所述定位周期的闲置段时长短于N-1个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，定位周期的时长长于N-1个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和；所述控制器通过用于进行逻辑“与”运算的逻辑运算与第一、二行程开关电路采样连接。

所述第二齿轮与电机的输出轴的传动比大于1:1。

所述第一齿轮上装配有用于标示隔离开关所处工位的工位指示牌。

本发明的隔离开关操动机构的技术方案如下：

一种隔离开关操动机构，包括电机的输出轴及其上传动连接的行程控制装置，所述行程控制装置具有与电机的输出轴传动连接的齿轮、与对应齿轮联动而输出触发信号的行程开关、根据行程开关的触发信号而控制电机停转的控制器，所述行程开关具有触发周期，每个触发周期包括从开始输出触发信号至完成触发信号输出的触发段、等待触发的闲置段，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和电机的输出轴之间的传动比为第二齿轮和电机的输出轴之间的传动比的N倍，所述N为大于1的整数；所述行程开关包括与第一齿轮联动的第一行程开关以及与第二齿轮联动的第二行程开关，设定第一行程开关的一个触发周期为定位周期，设定第二行程开关的连续N个时长相等的触发周期为校准周期，所述定位周期的闲置段时长短于工位转换时长，每N个校准周期中的第一个与所述定位周期同时开始，所述定位周期的闲置段时长短于N-1个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，定位周期的时长长于N-1个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和；所述控制器通过用于进行逻辑“与”运算的逻辑运算与第一、二行程开关电路采样连接。

所述第二齿轮与电机的输出轴的传动比大于1:1。

所述第一齿轮上装配有用于标示隔离开关所处工位的工位指示牌。

所述所述齿轮还包括第三齿轮，第三齿轮上同轴固连有丝杠，丝杠远离第三齿轮的一端为用于与动触头螺纹传动连接的传动端。

所述第三齿轮与电机的输出轴通过传动条传动连接。

本发明中第一齿轮和电机的输出轴之间的传动比为第二齿轮和电机的输出轴之间的传动比的N倍，且控制器通过用于进行逻辑“与”运算的逻辑运算与第一、二行程开关电路采样连接，从而使得在齿轮传动发生偏差时，在第二行程开关上产生的触发信号偏差只是第一行程开关上产生的触发信号偏差的1/N，以通过电机控制隔离开关的动触头动作，实现第一行程开关所发出的触发信号负责定位，第二行程开关所发出的触发信号负责触发，而当第一、二行程开关的触发周期的触发段同时出现时，通过“与”逻辑判断，启动控制触发信号，使电机停止工作，因此在整个控制过程中触发信号的精度是由第二行程开关所发出的触发信号的触发段决定的，从而提高了控制触发信号的精度，实现对隔离开关动作的精准控制。同时，所述定位周期的闲置段时长短于工位转换时长，每N个校准周期中的第一个与所述定位周期同时开始，所述定位周期的闲置段时长短于N-1个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，定位周期的时长长于N-1个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，从而使得第二行程开关的触发段开始位置处于第一形成开关的触发段中部，即当第一行程开关开始发出触发信号时，第二行程开关会滞后一段时间再发出触发信号，以避免装配误差、使用误差、制造误差等误差对第一、二行程开关的逻辑信号“与”运算产生的不利影响。

进一步的，第二齿轮与电机的输出轴的传动比大于1:1，降低第二行程开关发出触发信号的频率，使得第二行程开关有限次的信号输出寿命能够被应用在较长的时间段内，即延长第二行程开关的使用寿命。

附图说明

图1是本发明中隔离开关操动机构的立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2中行程控制装置的A-A向剖视图；

图4是图2中行程控制装置的B-B向剖视图；

图5是本发明中行程控制装置的逻辑“与”运算原理示意图；

图6是本发明中控制器和行程开关之间的连接示意图；

图7是本发明中隔离开关操动机构 “合闸至隔离”之间状态转换的动作原理示意图；

图8是本发明中隔离开关操动机构“隔离至接地”之间状态转换的动作原理示意图。

具体实施方式

本发明的隔离开关操动机构的实施例：如图1至图8所示，该隔离开关操动机构为采用双信号控制的三工位隔离开关操动机构，三工位隔离开关操动机构包括电机4、行程控制装置、接地电极16、丝杠17、上导电极18、动触头19、下导电极20、控制器，其中行程控制装置包括圆盘状的工位指示牌1、触发行程开关2、传动轴3、传动传动链条5、第一动作齿轮6、第二动作齿轮7、第一控制齿轮8、第二控制齿轮9、第三控制齿轮组10、第四控制齿轮组11、触发齿轮12、第五控制齿轮组13、定位齿轮14、定位行程开关15。丝杠17的下端螺纹传动连接在动触头19的上端，丝杠17的上端同轴固定在第二动作齿轮7上，第一、二动作齿轮6、7啮合传动连接，而第一动作齿轮6通过传动传动链条5传动连接在电机4的输出轴上。定位行程开关15和触发行程开关2均为微动行程开关，而定位行程开关15与定位齿轮14联动，定位齿轮14通过第五控制齿轮组13、第四控制齿轮组11、第三控制齿轮组10、第二控制齿轮9、第一控制齿轮8和传动轴3构成的主传动链传动连接在电机4的输出轴上；触发行程开关2和触发齿轮12联动，触发齿轮12通过第四控制齿轮组11、第三控制齿轮组10、第二控制齿轮9、第一控制齿轮8和传动轴3构成的副传动链传动连接在电机4的输出轴上。控制器通过进行逻辑“与”运算的逻辑运算电路与触发行程开关和定位行程开关采样连接，如图6所示。

定位行程开关的一个触发周期为定位周期，触发行程开关的每一个触发周期为校准周期，定位周期的闲置段时长短于工位转换时长，每8个校准周期中的第一个与定位周期同时开始，所述定位周期的闲置段时长短于7个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，定位周期的时长长于7个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，以使第八个定位周期的触发段前部分与定位周期的触发段后部分同时出现。

本实施例的隔离开关操动机构在工作时，接到外部动作指令后，电机4启动，带动传动链条5运动，通过传动链条5带动第一动作齿轮6、第二动作齿轮7及丝杠17转动，通过丝杠17带动动触头19作直线运动，实现三工位隔离开关的合闸、隔离及接地的动作，见图7与图8。与此同时，电机4带动第一控制齿轮8、传动轴3转动，通过传动轴3带动主传动链动作，以使主传动链中的定位齿轮14驱动定位行程开关15动作，产生图5中的A信号,同时，工位指示牌1连接定位齿轮14，随着定位齿轮14的转动，指示三工位开关本体的动作位置。另外，副传动链中的触发齿轮12驱动触发行程开关12动作，产生图5中的B信号。通过对A、B信号的逻辑判断，发出相应触发信号控制电机4的动作。

在图5中，A信号为主传动链产生的低频信号，B信号为副传动链产生的高频信号。A、B信号波谷长度为其闲置段的时长、波峰长度为其触发段的时长、单个波峰和波谷长度之和为其触发周期的时长。在三工位隔离开关的电机启动后，主传动链中的零件依次传动，并且使电机4到定位齿轮14的最终传动比为32:1，即信号误差被放大了32倍；而在副传动链中，从电机4到触发齿轮12的最终传动比为4:1，即信号误差被放大了4倍，也就是说，A信号产生的误差是B信号的8倍，副传动链驱动微动开关产生的信号偏差只有主传动链驱动微动开关产生的信号偏差的1/8。在控制三工位隔离开关动作过程中，A信号负责定位，B信号负责触发，通过合理设计使A信号均比B信号适当提前发出，即定位行程开关的触发周期大于触发行程开关的8倍触发周期减去触发段时长、小于触发行程开关的8倍触发周期。当A信号及B信号同时出现时，通过“与”逻辑判断，启动控制触发信号，使三工位隔离开关的电机停止工作。由于触发信号的精度是由B信号决定的，因此，控制触发信号的精度很高，从而实现对三工位隔离开关“合闸至隔离、隔离至接地”动作以及相应的位置指示的精准控制。

在上述实施例中，动触头通过丝杠传动连接在电机及相应的动作传动链上，在其他实施例中，动触头也可以通过拉杆等其他结构传动连接在电机上。

在上述实施例中，定位行程开关的触发周期大于触发行程开关的8倍触发周期减去触发段时长、小于触发行程开关的8倍触发周期，在其他实施例中，定位行程开关的触发周期也可以等于触发行程开关的8倍触发周期减去触发段时长或触发行程开关的8倍触发周期。

在上述实施例中，副传动链传动比为4:1，在其他实施例中，副传动链的传动比也可以是1:1，对应的主、副传动链的传动比之比也可以为其他大于1的整数。。

本发明的行程控制装置的实施例，本实施例中行程控制装置的结构与上述实施例中行程控制装置的结构相同，因此不再赘述。

Claims (1)

1.一种隔离开关用行程控制装置，包括用于与电机的输出轴传动连接的齿轮、与对应齿轮联动而输出触发信号的行程开关、根据行程开关的触发信号而控制电机停转的控制器，所述行程开关具有触发周期，每个触发周期包括从开始输出触发信号至完成触发信号输出的触发段、等待触发的闲置段，其特征在于，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和电机的输出轴之间的传动比为第二齿轮和电机的输出轴之间的传动比的N 倍，所述N 为大于1 的整数；所述行程开关包括与第一齿轮联动的第一行程开关以及与第二齿轮联动的第二行程开关，设定第一行程开关的一个触发周期为定位周期，设定第二行程开关的一个触发周期为校准周期，所述定位周期的闲置段时长短于工位转换时长，每N 个校准周期中的第一个与所述定位周期同时开始，所述定位周期的闲置段时长短于N-1 个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，定位周期的时长长于N-1 个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和；所述控制器通过用于进行逻辑“与”运算的逻辑运算与第一、二行程开关电路采样连接。

2. 根据权利要求1 所述的隔离开关用行程控制装置，其特征在于，所述第二齿轮与电机的输出轴的传动比大于1:1。

3. 根据权利要求1 或2 所述的隔离开关用行程控制装置，其特征在于，所述第一齿轮上装配有用于标示隔离开关所处工位的工位指示牌。

4. 一种隔离开关操动机构，包括电机的输出轴及其上传动连接的行程控制装置，所述行程控制装置具有与电机的输出轴传动连接的齿轮、与对应齿轮联动而输出触发信号的行程开关、根据行程开关的触发信号而控制电机停转的控制器，所述行程开关具有触发周期，每个触发周期包括从开始输出触发信号至完成触发信号输出的触发段、等待触发的闲置段，其特征在于，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和电机的输出轴之间的传动比为第二齿轮和电机的输出轴之间的传动比的N 倍，所述N 为大于1 的整数；所述行程开关包括与第一齿轮联动的第一行程开关以及与第二齿轮联动的第二行程开关，设定第一行程开关的一个触发周期为定位周期，设定第二行程开关的一个触发周期为校准周期，所述定位周期的闲置段时长短于工位转换时长，每N 个校准周期中的第一个与所述定位周期同时开始，所述定位周期的闲置段时长短于N-1 个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和，定位周期的时长长于N-1 个校准周期时长和一个校准周期的闲置段时长之和；所述控制器通过用于进行逻辑“与”运算的逻辑运算与第一、二行程开关电路采样连接。

5. 根据权利要求4 所述的隔离开关操动机构，其特征在于，所述第二齿轮与电机的输出轴的传动比大于1:1。

6. 根据权利要求4 或5 所述的隔离开关操动机构，其特征在于，所述第一齿轮上装配有用于标示隔离开关所处工位的工位指示牌。

7. 根据权利要求4 或5 所述的隔离开关操动机构，其特征在于，所述所述齿轮还包括第三齿轮，第三齿轮上同轴固连有丝杠，丝杠远离第三齿轮的一端为用于与动触头螺纹传动连接的传动端。

8. 根据权利要求7 所述的隔离开关操动机构，其特征在于，所述第三齿轮与电机的输出轴通过传动条传动连接。