CN105575701B - 低压充气开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低压充气开关装置。其中，所述低压充气开关装置包括壳体、充气管道、线孔及开关。所述充气管道及所述线孔设置在所述壳体上。所述壳体内部形成一密闭腔体，所述密闭腔体内的空气通过所述充气管道被抽出，所述密闭腔体还通过所述充气管道充入惰性气体。所述开关设置于所述密闭腔体内，电线通过所述线孔与所述开关连接。本发明提供的低压充气开关装置具有能有效阻止触点断开时产生的电弧。

Description

低压充气开关装置

技术领域

本发明涉及低压开关切换防电弧技术领域，具体而言，涉及一种在低压开关切换过程中防止电弧产生的低压充气开关装置。

背景技术

在低压开关切换的过程中，因开关的触头及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在断开的触头间存在足够大的外施电压且电路电流也达到最小的生弧电流时，就会使电子强烈游离而形成电弧。电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长。如何避免在低压开关切换过程中产生的电弧是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于低压开关切换过程中防止电弧产生的低压充气开关装置。

本发明实施例提供一种低压充气开关装置。所述低压充气开关装置包括：壳体、充气管道、线孔及开关。所述充气管道及所述线孔设置在所述壳体上。所述壳体内部形成一密闭腔体，所述密闭腔体内的空气通过所述充气管道被抽出，所述密闭腔体还通过所述充气管道充入惰性气体。所述开关设置于所述密闭腔体内，所述开关经由所述线孔与三相电线连接。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述壳体采用不锈钢制造而成，所述壳体的厚度为0.8mm～1.2mm，所述壳体为圆柱形。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述充气管道采用金属管，所述金属管的内径为1.8mm～2.2mm，所述金属管的管壁厚度为0.5mm～1mm。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述充气管道还用于将所述密闭腔体内的空气抽出，使所述密闭腔体内的大气压强处于1.0×10^-3Pa～1.33×10^-3Pa的区间范围。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述充气管道还用于对所述密闭腔体充入惰性气体。在所述密闭腔体内的空气被抽出后，所述密闭腔体通过充气管道充入惰性气体使所述密闭腔体内的大气压强与所述密闭腔体外的大气压强相同，所述惰性气体为氮气。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述为有载换相开关，所述有载换相开关包括：第一控制回路及第二控制回路。每个控制回路包括第一动触头组件、第二动触头组件、第一滑槽、第二滑槽、第一主触点组、第二主触点组、第一辅助触点组及第二辅助触点组。每一触点组包括两个触点，其中所述第一主触点组与第二主触点组的两个触点对称设置于所述第一滑槽两侧。所述第一动触头组件包括第一动触头及第一驱动件。所述第一动触头滑动设置于所述第一滑槽内，所述第一驱动件驱动所述第一动触头在所述第一滑槽内滑动以控制所述第一主触点组与第二主触点组的导通或断开。所述第一辅助触点组与第二辅助触点组的两个触点对称设置于所述第二滑槽两侧。第二动触头组件包括第二动触头及第二驱动件。所述第二动触头滑动设置于所述第二滑槽内，所述第二驱动件驱动所述第二动触头在所述第二滑槽内滑动以控制所述第一辅助触点组与第二辅助触点组的导通或断开。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述第一控制回路和所述第二控制回路中的所述第一主触点组与所述第一辅助触点组并联连接形成第一支路。所述第一控制回路和所述第二控制回路中的所述第二主触点组与所述第二辅助触点组并联连接形成第二支路。所述第一控制回路的第一支路及第二支路的输出端连接在一起形成所述第一控制回路的输出端。所述第二控制回路的第一支路及第二支路的输出端连接在一起形成所述第二控制回路的输出端。所述第一控制回路的输出端与所述第二控制回路的第一支路的输入端连接，所述第一控制回路的第一支路的输入端、第二支路的输入端及所述第二控制回路的第二支路的输入端分别接三相电线。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述第一辅助触点组串联一电阻后与所述第一主触点组并联连接形成所述第一支路。所述第二辅助触点组串联一相同所述电阻后与所述第二主触点组并联连接形成所述第二支路。所述第一控制回路的第一支路的输入端接三相电的A相电线，所述第一控制回路的第二支路的输入端接三相电的B相电线，所述第二控制回路的第二支路的输入端接三相电的C相电线。

进一步地，上述低压充气开关装置中所述第一动触头组件及所述第二动触头组件为永磁控制组件。所述第一动触头及所述第二动触头为衔铁，所述第一驱动件及第二驱动件为带铁芯的线圈和永磁铁。

相对于现有技术而言，将所述开关容置在密闭腔体内，将密闭腔体内原有空气抽出并充入惰性气体，在所述开关进行操作时，能有效阻止触点断开产生的电弧，有效保护所述开关的触点提高所述开关的寿命。同时还能减小断开电路的时间，提高开关控制的灵敏度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的低压充气开关装置的外形结构图。

图2是图1所示低压充气开关装置的俯视图。

图3是图1所示低压充气开关装置中有载换相开关的剖视图。

图4是图1所示有载换相开关装置低压充气开关装置中换相控制开关的控制回路的结构示意图。

图5-A是图3所示换相控制开关的控制回路工作时的工作状态示意图一。

图5-B是图3所示换相控制开关的控制回路工作时的工作状态示意图二。

图5-C是图3所示换相控制开关的控制回路工作时的工作状态示意图三。

图5-D是图3所示换相控制开关的控制回路工作时的工作状态示意图四。

图5-E是图3所示换相控制开关的控制回路工作时的工作状态示意图五。

图6-A是图3所示有载换相开关负荷从C相切换到B相工作状态的电路示意图一。

图6-B是图3所示有载换相开关负荷从C相切换到B相工作状态的电路示意图二。

图6-C是图3所示有载换相开关负荷从C相切换到B相工作状态的电路示意图三。

图6-D是图3所示有载换相开关负荷从C相切换到B相工作状态的电路示意图四。

图6-E是图3所示有载换相开关负荷从C相切换到B相工作状态的电路示意图五。

其中，附图标记汇总如下：

低压充气开关装置100；壳体110；充气管道120；线孔130；密闭腔体140；有载换相开关150；第一控制回路151；第二控制回路152；第一动触头组件1501；第一滑槽1502；第一主触点组1503；第二主触点组1504；第二动触头组件1505；第二滑槽1506；第二辅助触点组1507；第二辅助触点组1508。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参照图1及图2，本发明具体实施例提供一种应用于低压换相的低压充气开关装置100。该换形开关装置100包括：壳体110、充气管道120、线孔130及开关。所述充气管道120设置在所述壳体110上，所述充气管道120伸入所述壳体110内，所述壳体110内为一密闭腔体140。所述充气管道120用于将所述密闭腔体140内的空气抽出，并在所述密闭腔体140内的气体压强小于一预设气体压强时，通过所述充气管充入惰性气体。所述线孔130设置在所述壳体110上，所述开关设置于所述密闭腔体140内。所述线孔130可以用于相电线的进线也可以用于控制电线的进线，或者选出相电线的出线。所述线孔130在伸入电线后不存在缝隙使得密闭腔体140能很好的与外部隔绝，以保证所述密闭腔体140具有良好的密闭性能。

在本具体实施例中，进一步地，所述壳体110采用金属或者合金制造而成，优选地，所述壳体110采用不锈钢制造而成。所述壳体110的厚度可以设置为0.8mm～1.2mm，优选地，所述壳体110的厚度为1.0mm。所述壳体110的外部形状可以根据实际需求进行相应的设定，比如说：正方体、长方体及圆柱形等，在本具体实施例中，优选圆柱形。

在本具体实施例中，所述充气管采用金属管，优选所述充气管为铜管。所述金属管的内径尺寸为1.8mm～2.2mm，优选所述金属管的内径尺寸为2.0mm。所述金属管的管壁厚度可以为0.5mm～1.0mm。

在所述充气管用于将所述密闭腔体140内的空气抽出，并在所述密闭腔体140内的气体压强小于一预设气体压强时，通过所述充气管充入惰性气体的过程中。具体地，在对所述密闭腔体140进行抽气操作时，将所述密闭腔体140内的气体压强抽出使得其小于一预设气体压强，在本实施例中，所述预设气体压强为1.0×10^-3Pa～1.33×10^-3Pa。在所述密闭腔体140内的气体压强小于上述预设气体压强后停止对抽气动作。通过充气管道120向所述密闭腔体140中充入惰性气体使得所述密闭腔体140内的大气压强达到所述密闭腔体140外的大气压强。在本具体实施例中，所述惰性气体可以为氮气。

参照图3及图4，所述开关为有载换相开关150，所述有载换相开关150包括：第一控制回路151及第二控制回路152。

每一控制回路包括第一动触头组件1501、第二动触头组件1505、第一滑槽1502、第二滑槽1506、第一主触点组1503、第二主触点组1504、第一辅助触点组1507及第二辅助触点组1508。如图4所示，在本具体实施例一较佳实施方式中，所述控制回路的第一主触点组1503及第二主触点组1504设置于所述控制回路的一侧面上，所述控制回路的第一辅助触点组1507及第二辅助触点组1508设置于所述控制回路的另一侧面上。

每一触点组包括两个触点，如图4所示，第一主触点组1503包括主触点3及主触点4。第二主触点组1504包括主触点5及主触点6。第一辅助触点组1507包括辅助触点1及辅助触点2。第二辅助触点组1508包括辅助触点7及辅助触点8。所述第一主触点组1503与第二主触点组1504的两个触点对称设置于所述第一滑槽1502两侧，如图4所示，其中主触点4及主触点6位于所述第一滑槽1502的一侧，主触点3及主触点5位于所述第一滑槽1502的一侧。所述第一动触头组件1501包括第一动触头及第一驱动件，所述第一动触头滑动设置于所述第一滑槽1502内，所述第一驱动件驱动所述第一动触头在所述第一滑槽1502内滑动进而控制所述第一主触点组1503与第二主触点组1504的导通或断开。所述第一辅助触点组1507及第二辅助触点组1508的设置方式与上述第一主触点组1503及第二主触点组1504设置方式相同，在此就不再赘述了。

在本具体实施例中，所述第一动触头组件1501及所述第二动触头组件1505为永磁控制组件。具体地，所述第一动触头及所述第二动触头为衔铁，所述第一驱动件及第二驱动件为带铁芯的线圈和永磁铁。永磁控制组件的具体结构可以参照现有技术中的永磁结构，在此不再赘述。所述第一动触头的一端通过弹性件固定在所述第一滑槽1502的一端，所述第一驱动件设置在所述第一滑槽1502的另一端。所述第二动触头的一端通过所述弹性件固定在所述第二滑槽1506的一端，所述第二驱动件设置在所述第二滑槽1506的另一端。在本具体实施例的一种较佳实施方式中，所述弹性件为弹簧。通过对所述线圈的通断电控制衔铁在滑槽内进行相应的运动，从而实现触点组间的导通与断开。

以下对上述控制回路的具体动作过程进行描述以帮助理解其工作原理。

参照图5-A，在未收到动作控制命令时，控制回路的辅助触点1、2、3及4为常开，控制回路的主触点5、6、7及8为常闭。

参照图5-B，控制回路在收到动作控制命令时，控制回路的主触点5和6打开，具体地，所述第一动触头在向下作用力作用下向下运动，所述第一动触头与所述主触点5和6断开。

参照图5-C，其次，控制回路的辅助触点1和2闭合，具体地，第二动触头与所述第一动触头联动，第二动触头向下动作，第二动触头与辅助触点1和2接触。

参照图5-D，再次，控制回路的辅助触点7和8打开，具体地，第二动触头继续向下移动，第二动触头与辅助触点7和8断开。、

参照图5-E，最后，控制回路的主触点3和4闭合，动作完成，具体地，第二动触头与第一动触头联动，第一动触头与静触头3和4接触，动作完成。

所述第一控制回路151和所述第二控制回路152中的所述第一主触点组1503与所述第一辅助触点组1507并联连接形成第一支路。所述第一控制回路151和所述第二控制回路152中的所述第二主触点组1504与所述第二辅助触点组1508并联连接形成第二支路。所述第一控制回路151第一支路及第二支路的输出端连接在一起形成所述第一控制回路151的输出端。所述第二控制回路152第一支路及第二支路的输出端连接在一起形成所述第二控制回路152的输出端。所述第一控制回路151的输出端与所述第二控制回路152的第一支路的输入端连接。所述第一控制回路151的第一支路的输入端、第二支路的输入端及所述第二控制回路152的第二支路的输入端分别接三相电线。

在所述第一支路中，所述第一辅助触点组1507上还串联有一电阻，在所述第二支路中，所述第二辅助触点组1508上也串联有相同阻值的一电阻。在本具体实施例的一较佳实施方式中，所述第一控制回路151的第一支路的输入端接三相电的A相电线，所述第一控制回路151的第二支路的输入端接三相电的B相电线，所述第二控制回路152的第二支路的输入端接三相电的C相电线。

在本具体实施例的一较佳实施方式中，所述线孔130中用于相电线进线的线孔130数量为三个，所述有载换相开关150经由三个线孔130分别与三相电线连接。

在本具体实施例中，所述低压充气开关装置100中可以包括至少一组由第一控制回路151与第二控制回路152组成的有载换相开关150。在实际应用时，上述低压充气开关装置100还可以在交流接触器中使用。

以下对所述有载换相开关150的具体换相过程中的动作进行描述，以便于理解上述有载换相开关150具体工作原理。

参照图6-A，在原始状态时，所述第一控制回路151及第二控制回路152的主触点5和6及辅助触点7和8闭合；主触点3和4及辅助触点1和2打开。所述有载换相开关150在接收到将负荷从C相切换到B相的控制命令时，参照图6-B及图6-D，第二控制回路152工作，所述第二控制回路152的主触点5和6先打开，第二控制回路152的辅助触点7和8晚于主触点5和6先打开。参照图6-C及图6-E，第二控制回路152的辅助触点1和2闭合，第二控制回路152的主触点3和4晚于辅助触点1和2闭合。B相电流经由第一控制回路151的主触点5和6及第二控制回路152的主触点3和4导通输出。

所述有载换相开关150在接收到将负荷从B相切换到A相的控制命令时，第一控制回路151工作，所述第一控制回路151的主触点5和6先打开，第一控制回路151的辅助触点7和8晚于主触点5和6先打开。第一控制回路151的辅助触点1和2闭合，第一控制回路151的主触点3和4晚于辅助触点1和2闭合。A相电流经由第一控制回路151的主触点3和4及第二控制回路152的主触点3和4导通输出。

所述有载换相开关150在接收到将负荷从A相切换到B相的控制命令时，第一控制回路151工作，所述第一控制回路151的辅助触点7和8先闭合，第一控制回路151的主触点5和6晚于辅助触点7和8闭合。第一控制回路151的主触点3和4打开，第一控制回路151的辅助触点1和2晚于主触点3和4打开。B相电流经由第一控制回路151的主触点5和6及第二控制回路152的主触点3和4导通输出。

所述有载换相开关150在接收到将负荷从B相切换到C相的控制命令时，第二控制回路152工作，所述第二控制回路152的辅助触点7和8先闭合，第二控制回路152的主触点5和6晚于辅助触点7和8闭合。第二控制回路152的主触点3和4相打开，第二控制回路152的辅助触点1和2晚于主触点3和4打开。C相电流经由第二控制回路152的主触点5和6导通输出。

在上述过程中，所述有载换相开关150的动作过程的耗时小于20ms，且有过渡电路参与，因此，在进行换相切换的过程中不断电，不会影响供电的质量。

综上所述，将所述开关容置在密闭的腔体内，将腔体内原有空气抽出并充入惰性气体，在所述开关进行操作时，能有效阻止触点断开产生的电弧，有效保护所述开关的触点提高所述开关的寿命。同时还能减小断开电路的时间，提高开关控制的灵敏度。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (8)

1.一种低压充气开关装置，其特征在于，包括：壳体、充气管道、线孔及开关，所述充气管道及所述线孔设置在所述壳体上，所述壳体内部形成一密闭腔体，所述密闭腔体内的空气通过所述充气管道被抽出，所述密闭腔体通过所述充气管道充入惰性气体；所述开关设置于所述密闭腔体内，所述开关经由所述线孔与电线连接；

其中，所述开关为有载换相开关，所述有载换相开关包括：第一控制回路及第二控制回路，每个控制回路包括第一动触头组件、第二动触头组件、第一滑槽、第二滑槽、第一主触点组、第二主触点组、第一辅助触点组及第二辅助触点组；每一触点组包括两个触点，其中所述第一主触点组与第二主触点组的两个触点对称设置于所述第一滑槽两侧，所述第一动触头组件包括第一动触头及第一驱动件，所述第一动触头滑动设置于所述第一滑槽内，所述第一驱动件驱动所述第一动触头在所述第一滑槽内滑动以控制所述第一主触点组与第二主触点组的导通或断开；所述第一辅助触点组与第二辅助触点组的两个触点对称设置于所述第二滑槽两侧，第二动触头组件包括第二动触头及第二驱动件，所述第二动触头滑动设置于所述第二滑槽内，所述第二驱动件驱动所述第二动触头在所述第二滑槽内滑动以控制所述第一辅助触点组与第二辅助触点组的导通或断开。

2.如权利要求1所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述壳体采用不锈钢制造而成，所述壳体的厚度为0.8mm～1.2mm，所述壳体为圆柱形。

3.如权利要求1所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述充气管道采用金属管，所述金属管的内径为1.8mm～2.2mm，所述金属管的管壁厚度为0.5mm～1.0mm。

4.如权利要求1所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述充气管道还用于将所述密闭腔体内的空气抽出，使所述密闭腔体内的大气压强处于1.0×10^-3Pa～1.33×10^-3Pa的区间范围。

5.如权利要求4所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述充气管道还用于对所述密闭腔体充入惰性气体，在所述密闭腔体内的空气被抽出后，所述密闭腔体通过充气管道充入惰性气体使所述密闭腔体内的大气压强与所述密闭腔体外的大气压强相同，所述惰性气体为氮气。

6.如权利要求1所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述第一控制回路和所述第二控制回路中的所述第一主触点组与所述第一辅助触点组并联连接形成第一支路，所述第一控制回路和所述第二控制回路中的所述第二主触点组与所述第二辅助触点组并联连接形成第二支路；所述第一控制回路的第一支路及第二支路的输出端连接在一起形成所述第一控制回路的输出端，所述第二控制回路的第一支路及第二支路的输出端连接在一起形成所述第二控制回路的输出端，所述第一控制回路的输出端与所述第二控制回路的第一支路的输入端连接，所述第一控制回路的第一支路的输入端、第二支路的输入端及所述第二控制回路的第二支路的输入端分别接三相电线。

7.如权利要求6所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述第一辅助触点组串联一电阻后与所述第一主触点组并联连接形成所述第一支路，所述第二辅助触点组串联一相同所述电阻后与所述第二主触点组并联连接形成所述第二支路，所述第一控制回路的第一支路的输入端接三相电的A相电线，所述第一控制回路的第二支路的输入端接三相电的B相电线，所述第二控制回路的第二支路的输入端接三相电的C相电线。

8.如权利要求1所述的低压充气开关装置，其特征在于：所述第一动触头组件及所述第二动触头组件为永磁控制组件，所述第一动触头及所述第二动触头为衔铁，所述第一驱动件及第二驱动件为带铁芯的线圈和永磁铁。