CN107181269A - 一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单相负载相对于电网中三相供电的切换装置，最大的特点在于，开关一和开关二通过铜连接件、连杆和壳体连接件进行连接和固定，再配以相应的进线和出线的连接件，组成了此装置；通过对开关一上的动力元件一和开关二上的动力元件二进行控制，使得动力元件一带动动触头组一、动力元件二带动动触头组二分别与静触头组吸合和分开，构成负载和电网中三相供电的连接和断开；且动触头在连杆的作用下，始终保证A、B、C三相中只能有一相和负载导通；本发明在实现相间闭锁和负载切换时，方法简单、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器领域，具体涉及到三相供电与单相负载的切换装置。
背景技术
低压配电网系统中存在着大量的单相、不对称、非线性、冲击性负荷，三相负荷系统是随机变化的，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，三相负荷不平衡导致变压器和线路以及用电设备的电能损耗增加，进而增加线路损耗，降低供电可靠性，严重时会造成变压器、线路及设备烧毁，严重威胁电网的用电安全。
目前，解决三相不平衡问题主要有以下几种方案：一是人工离线调整负荷相序，达到三相平衡，缺点是无法实时调整；二是在配电变压器低压侧通过相间无功补偿方式调整三相负荷不平衡，缺点是不能解决配电台区低压三相线路的三相负荷不平衡问题；三是在低压配网用户端加装三相负荷不平衡自动换相装置，装置实时监测线路的负荷情况，发现负荷严重不平衡时自动发送切换命令，使三相线路负荷自动平衡，此方式实时调整效果好，效率高。
公告日2014月05月14日，公告号CN 103795076A的专利公开了一种三相负荷自动平衡器及其换相装置，它在控制模块的控制下能实现不断电的自动换相，由三个换相电路并联组成，每个换相电路是一对可控硅反并联后、与磁保持继电器并联。每个换相电路接在三相供电电路的对应相线上，控制模块控制换相装置，二者构成三相负荷自动平衡器。
该方案的不足之处在于：首先，该方案没有机械闭锁装置，会在换相过程中，出现短路的情况；其次，需要采用3个换相电路来实现换相过程，构成较为复杂。
公告日为2013年03月06日，公告号为CN 101854062B的中国发明专利公开了”一种负荷三相自动切换的方法”，其三相电源与单相负荷之间设一切换开关，设有三个相互独立的、带有互锁装置的单相开关；其电源输入端分别于三相电源的三根相线对应连接，三个单相开关的电源输出端并联构成切换开关的电源输出端；三个单相开关，在互锁机构或互锁功能电路的联锁作用下，只有一个单相开关可以闭合/接通，获得单相电源与单相负荷连接；需要进行三相供电线路之间负荷的调节/均衡时，按所检测到的各相供电线路负荷电流的大小，确定相电流最小的一路相线；打开/断开原来处于闭合/接通状态的某一路单相开关，闭合/接通与相电流最小的相线所对应的单相开关，使负荷由原来所在的相线转移到另一相线进行单相供电，实现即时自动调整线路负荷。
该方案的不足之处在于：首先，该方案使用了3个单项开关才能实现换相，构成结构复杂；其次，该方案在换相时，必须要先控制重负载的那一相断开，才能控制轻负载的那一相导通，其实现换相过程较为复杂；另外，该方案需要三个单相开关，成本较高。
上述采用三个独立开关的换相方法，与本发明所采用的利用两个开关的换相方法，原理上完全不同。
发明内容
本发明采用两个单独控制的开关实现了负载与三相电之间的切换动作。解决换相时存在的相间短路问题，并使切换动作更简单，切换时间更短，结构更紧凑，成本更低。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，包括开关一、开关二、静触头连接件、连杆；所述开关一与开关二轴对称设置；所述开关一包括动力元件一、静触头组一、静触头组二、动触头组一、开关一外壳，动力元件一和动触头组一相连接，静触头组一与静触头组二分别设置于动触头组一的左侧与右侧；所述开关二包括动力元件一、静触头组三、静触头组四、动触头组二、开关二外壳，动力元件二和动触头组二相连接，静触头组三与静触头组四分别设置于动触头组二的左侧与右侧；所述动触头组一和动触头组二通过连杆连接；所述静触头组一、静触头组二、静触头组三、静触头组四互相之间不导通，在构成负载切换装置时要将静触头组二与静触头组三通过静触头连接件相连。
进一步的，动触头组一与静触头组一相吸合时则与静触头组二断开，动触头组一与静触头组二相吸合时则与静触头组一断开；动触头组二与静触头组三相吸合时则与静触头组四断开，动触头组二与静触头组四相吸合时则与静触头组三断开；在连杆的作用下，动触头组一与静触头组一吸合时则动触头组二与静触头组四断开，动触头组二与静触头组四吸合时则动触头组一与静触头组一断开，实现了换相过程中的相间闭锁。
进一步的，动触头组一与静触头组一吸合时，实现A相导通；动触头组二与静触头组四吸合时，实现C相导通；动触头组一与静触头组二、动触头组二与静触头组三一同吸合时，实现B相导通。
进一步的，当此装置处于B相导通时，开关一上的动力元件一带动动触头组一向左移动，使其与静触头组一吸合，实现A相导通；当此装置处于C相导通时，开关一上的动力元件一带动动触头组一向左移动，使其与静触头组一吸合，动触头组二在连杆的作用下同时向左移动，或通过开关二上的动力元件二带动向左移动，使其与静触头组三相吸合，即可实现A相导通。
进一步的，当此装置处于B相导通时，开关二上的动力元件二带动动触头组二向右移动，使其与静触头组四吸合，实现C相导通；当此装置处于A相导通时，开关二上的动力元件二带动动触头组二向右移动，使其与静触头组四吸合，动触头组一在连杆的作用下同时向右移动，或通过开关一上的动力元件一带动向右移动，使其与静触头组二相吸合，即可实现C相导通。
进一步的，当此装置处于A相导通时，开关一上的动力元件一带动动触头组一向右移动，使其与静触头组二吸合，实现B相导通；当此装置处于C相导通时，开关二上的动力元件二带动动触头组二向左移动，使其与静触头组三吸合，即可实现B相导通。
进一步的，按照此实现原理和实现方式，通过开关一中的动力元件一带动动触头组一和开关二中的动力元件二带动动触头组二进行左右移动，就可以实现C→A、C→B、A→B、A→C、B→C、B→A任何一种换相动作。
本发明的有益效果是：
该装置用两个独立的开关，带动两个动触头组在四静触头组之间左右移动，分别进行吸合或断开，即可实现负载和电网中的三相供电的切换动作，使得控制线路更简单。
该装置利用两个动触头组之间用带有限位功能的连杆进行连接，不仅可以保证每次切换只能导通一相电路，避免因误动作产生两相同时导通的短路情况发生。
该装置采用了四个静触头组，且每个静触头组都分为上下两段，根据不同的控制动作，始终能够保证在导通一相电路时，另外两相电路中都有断开的静触头组。
该装置采用了两个双面四触点的动触头组机构，使控制的方法更加简单，在换相过程中，只要控制一个开关动作，就可以实现本路的断开和另外一路的吸合。
综上所述，本发明提供了一种控制方法简单、闭锁原理可靠、成本低的三相切换装置。
附图说明
图1是发明一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置的总体立体结构示意图。
图2是开关1的立体结构示意图。
图3是开关2的立体结构示意图。
图4是负载和A相连接的立体示意图。
图5是负载和B相连接的立体示意图。
图6是负载和C相连接的立体示意图。
图7是动触头组一的立体结构示意图。
图8是动触头组二的立体结构示意图。
附图标记列表：
1.动力元件一、2.静触头组一、3.静触头组二、4.动触头组一、5.开关一外壳、6.动力元件二、7.静触头组三、8.静触头组四、9.动触头组二、10.开关二外壳、11.连杆、12.静触头连接件；13.壳体连接件、14.A相连接件、15.B相连接件、16.C相连接件、17.负载端连接件，21.静触点一、22.静触点二、31.静触点三、32.静触点四、71.静触点五、72.静触点六 81.静触点七、82.静触点八、41.动触点一、42.动触点二、43.动触点三、44.动触点四、91.动触点五、92.动触点六、93.动触点七、94.动触点八。
具体实施方式
以下结合图1至图8，进一步说明对本发明一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置的具体实施方式，需要说明的是，下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。
结合图1，本发明提供了一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，上端为用电输入端，分别是A相连接件14为A相输入端、B相连接件15为B相输入端、C相连接件16为B相输入端，下端的负载端连接件17为负载的输出端。本装置通过两个单独控制的开关：开关一和开关二，控制两组双面四触点的动触头组：动触头组一4和动触头组二9左右移动，分别和A、B、C三相的输入端和输出端上的静触头组进行吸合或断开，使得输入和输出端得以导通或断开，实现负载线路相对于A、B、C三相供电的切换连接。具体实现切换的过程如下。
负载由C相切换到A相：结合图2、图4和图6，通过控制开关一上的动力元件一1带动动触头组一4向静触头组一2的方向移动，使得动触点一41和静触点一21、动触点二42和静触点二22同时吸合，将静触头组一2的上下两段导通；同时动触头组二9在连杆的作用下，使动触点七93和静触点七81、动触点八94和静触点八82同时分离，将静触头组四8的上下两段断开，并向静触头组三7的方向移动，最终使动触点五91和静触点五71、动触点六92和静触点六72同时吸合，或可以控制开关二上的控动力元件二6带动动触头组二9向静触头组三7的方向移动，将静触头组四8断开，静触头组三7导通，实现负载由C相切换到A相的过程；由于在此换相过程中静触头组四8和静触头组二3同时处于断开状态，B相与C相都不导通，从而避免了A、B、C三相之间短路，实现换相过程中的相间闭锁。
负载由A相切换到C相：结合图3、图4和图6，通过控制开关二上的动力元件二6带动动触头组二9向静触头组四8的方向移动，使得动触点七93和静触点七81、动触点八94和静触点八82同时吸合，将静触头组四8的上下两段导通；同时动触头组一在连杆的作用下，使动触点一41和静触点一21、动触点二42和静触点二22同时分离，将静触头组一2的上下两段断开，并向静触头组二3的方向移动，最终使动触点三43和静触点三31、动触点四44和静触点四32同时吸合，或可以控制开关一上的控动力元件一1带动动触头组一4向静触头组二3的方向移动，将静触头组一2断开，静触头组二3导通，实现负载由C相切换到A相的过程；由于在此换相过程中静触头组一2和静触头组三7同时处于断开状态，A相与B相都不导通，从而避免了A、B、C三相之间短路，实现换相过程中的相间闭锁。
负载由A相切换到B相：结合图2、图4和图5，通过控制开关一上的动力元件一1带动动触头组一4向静触头组二3的方向移动，使得动触点三43和静触点三31、动触点四44和静触点四32同时吸合，将静触头组二3的上下两段导通；在此移动过程中，由于两个动触头组上的连接孔径大于连杆直径，此时动触头组二9的位置不会发生变化，即动触点五91和静触点五71、动触点六92和静触点六72还是处于吸合状态，实现负载由A相切换到B相的过程;由于在此换相过程中静触头组一2和静触头组四8同时处于断开状态，A相与C相都不导通，从而避免了A、B、C三相之间短路，实现换相过程中的相间闭锁。
负载由B相切换到A相：结合图2、图4和图5，通过控制开关一上的动力元件一1带动动触头组一4向静触头组一2的方向移动，使得动触点一41和静触点一21、动触点二42和静触点二22同时吸合，将静触头组一2的上下两段导通；此时动触头组二9的位置不会发生变化，即动触点五91和静触点五71、动触点六92和静触点六72还是处于吸合状态，实现负载由B相切换到A相的过程。由于在此换相过程中静触头组二4和静触头组四8同时处于断开状态，B相与C相都不导通，从而避免了A、B、C三相之间短路，实现换相过程中的相间闭锁。
负载由C相切换到B相：通过控制开关二上的动力元件二6带动动触头组二9向静触头组三7的方向移动，使得动触点五91和静触点五71、动触点六92和静触点六72同时吸合，将静触头组三7的上下两段导通；在此移动过程中，由于两个动触头组上的连接孔径大于连杆直径，此时动触头组一4的位置不会发生变化，即动触点三43和静触点三31、动触点四44和静触点四32还是处于吸合状态，实现负载由C相切换到B相的过程；由于在此换相过程中静触头组一2和静触头组四8同时处于断开状态，A相与C相都不导通，从而避免了A、B、C三相之间短路，实现换相过程中的相间闭锁。
负载由B相切换到C相：结合图3、图5和图6，通过控制开关二上的动力元件二6带动动触头组二9向静触头组四8的方向移动，使得动触点七93和静触点七81、动触点八94和静触点八82同时吸合，将静触头组四8的上下两段导通；此时动触头组一的位置不会发生变化，即动触点三43和静触点三31、动触点四44和静触点四32还是处于吸合状态，实现负载由B相切换到C相的过程。由于在此换相过程中静触头组一2和静触头组三7同时处于断开状态，A相与B相都不导通，从而避免了A、B、C三相之间短路，实现换相过程中的相间闭锁。
本发明还可通过配备其他的检测单元，对装置中的电流和电压进行监测和分析，亦可以配备相应的控制线路、通过增加其他元件，实现一些辅助功能，如过零投切、遥信功能、灭弧功能等，还可以配备相应的通讯功能，实现组网控制或调节，做到根据上级线路负载的不平衡的情况，做出负载与A、B、C三项供电的远程切换等。
最后应当说明的是：本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案；在不脱离本发明的精神和范围的前提下，在具体运用到产品上时，本发明还会有各种变化和改进。
Claims (16)
1.一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，包括开关一、开关二、静触头连接件、连杆；
所述开关一与开关二轴对称设置；
所述开关一包括动力元件一、静触头组一、静触头组二、动触头组一、开关一外壳，动力元件一和动触头组一相连接，静触头组一与静触头组二分别设置于动触头组一的左侧与右侧；
所述开关二包括动力元件一、静触头组三、静触头组四、动触头组二、开关二外壳，动力元件二和动触头组二相连接，静触头组三与静触头组四分别设置于动触头组二的左侧与右侧；
所述动触头组一和动触头组二通过连杆连接但不导通；
所述静触头组一、静触头组二、静触头组三、静触头组四互相之间不导通，在构成负载切换装置时要将静触头组二与静触头组三通过静触头连接件相连。
2.根据权利要求1所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，动触头组一与静触头组一相吸合时则与静触头组二断开，动触头组一与静触头组二相吸合时则与静触头组一断开；动触头组二与静触头组三相吸合时则与静触头组四断开，动触头组二与静触头组四相吸合时则与静触头组三断开；在连杆的作用下，动触头组一与静触头组一吸合时则动触头组二与静触头组四断开，动触头组二与静触头组四吸合时则动触头组一与静触头组一断开，实现了换相过程中的相间闭锁。
3.根据权利要求2所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，动触头组一与静触头组一吸合时，实现A相导通；动触头组二与静触头组四吸合时，实现C相导通；动触头组一与静触头组二、动触头组二与静触头组三一同吸合时，实现B相导通；即实现A相导通或C相导通时，线路中只需串联一组动触头组，当B相导通时，才需串联两组动触头组。
4.根据权利要求3所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，当此装置处于B相导通时，开关一上的动力元件一带动动触头组一向左移动，使其与静触头组一吸合，实现A相导通；当此装置处于C相导通时，开关一上的动力元件一带动动触头组一向左移动，使其与静触头组一吸合，动触头组二在连杆的作用下同时向左移动，或通过开关二上的动力元件二带动向左移动，使其与静触头组三相吸合，即可实现A相导通。
5.根据权利要求3所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，当此装置处于B相导通时，开关二上的动力元件二带动动触头组二向右移动，使其与静触头组四吸合，实现C相导通；当此装置处于A相导通时，开关二上的动力元件二带动动触头组二向右移动，使其与静触头组四吸合，动触头组一在连杆的作用下同时向右移动，或通过开关一上的动力元件一带动向右移动，使其与静触头组二相吸合，即可实现C相导通。
6.根据权利要求3所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，当此装置处于A相导通时，开关一上的动力元件一带动动触头组一向右移动，使其与静触头组二吸合，实现B相导通；当此装置处于C相导通时，开关二上的动力元件二带动动触头组二向左移动，使其与静触头组三吸合，即可实现B相导通。
7.根据权利要求1所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，所述静触头组一、静触头组二、静触头组三、静触头组四为分段式，
所述静触头组一包括静触点一、静触点二，对称设置于动触头组一左侧的上方和下方；
所述静触头组二包括静触点三、静触点四，对称设置于动触头组一右侧的上方和下方；
所述静触头组三包括静触点五、静触点六，对称设置于动触头组二左侧的上方和下方；
所述静触头组四包括静触点七、静触点八，对称设置于动触头组二右侧的上方和下方。
8.根据权利要求1所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，所述动触头组一包括动触点一，动触点二，动触点三，动触点四，其相互之间都是导通的；
所述动触头组二包括动触点五，动触点六，动触点七，动触点八，其相互之间都是导通的。
9.根据权利要求7和8所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，动触点一和静触点一、动触点二和静触点二同时吸合，动触头组一和静触头组一实现串联连接；动触点三和静触点三、动触点四和静触点四同时吸合，动触头组一和静触头组二实现串联连接；动触点五和静触点五、动触点六和静触点六同时吸合，动触头组二和静触头组三实现串联连接；动触点七和静触点七、动触点八和静触点八同时吸合，使动触头组二和静触头组四实现串联连接。
10.根据权利要求1所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，所述动触头组一与动触头组二与连杆相连并可在连杆上滑动；
连杆不限制动触头组一与动触头组二之间的最小间距，即当动触头组一向右移动时，动触头组二不因此而移动，当动触头组二向左移动时，动触头组一不因此而移动；
连杆可限制动触头组一与动触头组二之间的最大间距，即当动触头组一与动触头组二分别处于连杆两端时，动触头组一向左移动时，则会带动动触头组二同时向左移动，当动触头组二向右移动时，则会带动动触头组一同时向右移动。
11.根据权利要求1所述的一种用两个开关实现带相间闭锁功能的三相负载切换装置，其特征在于，开关一和开关二，通过壳体连接件加以固定，再配以A相连接件、B相连接件、C相连接件、负载端连接件。
12.根据权利要求11所述的A相连接件，其特征在于，可导电，固定在开关一外壳上，与静触点一连接，用以连接A相进线。
13.根据权利要求11所述的B相连接件，其特征在于，可导电，与静触点三连接，用以连接B相进线。
14.根据权利要求11所述的C相连接件，其特征在于，可导电，固定在开关二外壳上，与静触点七连接，用以连接C相进线。
15.根据权利要求11所述的负载端连接件，其特征在于，可导电，与静触点二、静触点四、静触点八同时相连，用以连接出线。
16.根据权利要求11所述的壳体连接件，连接固定开关一外壳与开关二外壳。
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