CN107946102B - 一种重合闸负荷开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重合闸负荷开关，包括四个输入端子、输出端子、转轴、静触头以及与转轴联动的动触头，输入端子与静触头电气连接，输出端子与动触头电气连接，转轴旋转带动动触头与静触头接触和分离从而实现合闸以及分闸；其中，还包括控制器以及带动转轴旋转的直流电机；控制器包括控制模块以及检测模块；检测模块：与四个输入端子电气连接，实时检测流经每个输入端子电流的电压参数并将其反馈至控制模块中；控制模块：对实时的电压参数进行判断，如为异常电压参数时则驱动电机转动实现动、静触头分离实现分闸，如为正常电压参数时则驱动电机转动实现动、静触头连接实现合闸；本发明通过线路板控制可进行重合闸、通用性等特点。

Description

一种重合闸负荷开关

技术领域

本发明涉及一种重合闸负荷开关。

背景技术

现有的负荷隔离开关主要用于有高短路电流的配电电路和电动机电器，当电路中发生欠压、过压、缺相等情形，需要手动操作负荷隔离开关使其分闸，从而达到保护电路或电器等作用。

现有的负荷隔离开关在发生上述三种情形的故障时，并不能自主的分闸，且当上述三种情形的故障解除后不能自主的合闸。所以并不具备自动重合闸功能，只能通过人工的方式进行分闸以及合闸。因此存在发生故障时其反应速度较慢或故障解除后反应速度较慢，极为不方便。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可以自主实现合闸与分闸的重合闸负荷开关。

本发明所解决其技术问题所采用的技术方案是：一种重合闸负荷开关，包括四个输入端子、输出端子、转轴、静触头以及与转轴联动的动触头，输入端子与静触头电气连接，输出端子与动触头电气连接，转轴旋转带动动触头与静触头接触和分离从而实现合闸以及分闸；其中，还包括控制器以及带动转轴旋转的直流电机；控制器包括控制模块以及检测模块；

检测模块：与四个输入端子电气连接，实时检测流经每个输入端子电流的电压参数并将其反馈至控制模块中；控制模块：对实时的电压参数进行判断，如为异常电压参数时则驱动电机转动实现动、静触头分离实现分闸，如为正常电压参数时则驱动电机转动实现动、静触头连接实现合闸。

控制模块通过检测模块检测所有输入端子的电压参数，如果电压参数为异常的电压参数时，控制模块则驱动电机运转，使得电路分闸。此处的异常的电压参数是指是否缺相、是否欠压以及是否过压。由于检测模块是实时检测，当输入端子的电压参数正常后，控制模块则驱动电机运转，使得电路合闸。此种结构当电路出现过压、欠压以及缺相时，负荷开关可以快速实现分闸，当故障解除后，负荷开关可以快速实现合闸。勿须手动操作，大大降低了操作时间。

其中，所述检测模块为电压取样电阻，控制模块通过流经电压取样电阻的电流获取电压参数。通过电压取样电阻，可以使得控制模块根据流经取样电阻的电流获取电压参数。

其中，控制模块内预设有的正常电压区间值，实时检测的电压参数如均落入正常电压区间值内则为正常电压参数；反之则为异常电压参数。

采用此种结构具有三种功能，第一种欠压保护，即某一输入端子的电压小于正常电压区间值，此时为欠压状态，控制模块控制电机驱动转轴运动实现分闸。第二种，缺相保护 ，即某一输入端子的电压值为0，并未在正常电压区间值内，此时为缺相状态，控制模块控制电机驱动转轴运动实现分闸。第三种，过压保护，即某一输入端子的电压大于正常电压区间值，此时为过压状态，控制模块控制电机驱动转轴运动实现分闸。无论哪种保护，当对应的故障解除时，电机都会驱动转轴运动实现合闸。

其中，正常电压区间值为170V-250V。

其中，输入端子其中三个为火线输入端子，其余为零线输入端子：火线输入端子上套设有电流互感器，电流互感器用于检测实时电流值并反馈至控制模块中；控制模块内预设有额定电流值，控制模块将实时电流值与额定电流值进行比较，如实时电流值超过额定电流值则驱动电机转动实现动、静触头分离实现分闸。

采用此种结构，通过电流互感器去检测输入端子的实时电流值，然后反馈至控制模块中，控制模块将实时电流值与额定电流值进行比较，当实时电流值大于额定电流值时，则控制模块会控制电机转动实现分闸。此种结构可以实现过流保护以及短路保护。

其中，控制模块上预设有至少两个不同的额定电流值，控制模块还包括选择开关，选择开关用于选择不同的额定电流值。

常规的负荷隔离开关的额定电流值为恒定值，即如果电路中的电流值超过该值时，则负荷隔离开关分闸。市面上常见的负荷隔离开关包括400A规格的、450A规格的、600A规格的以及630A规格的，每种规格的负荷隔离开关一旦生产后其额定电流设定值是恒定的无法更改，以400A为例，其一旦生产后额定电流值就是400A，无法转变为630A。而采用本发明，可以对额定电流值进行改变，可以根据用户的选择转变为对应规格的负荷隔离开关，与现有技术相比此种结构的通用性更强。

其中，还包括储力器，所述储力器包括壳体、传动轮、扭簧以及滚轮；传动轮与电机轴以及转轴为联动设置，传动轮的一侧面设置有拨叉部，拨叉部上设有两个连通的定位槽，定位槽的形状与滚轮相匹配；扭簧的一端套设有滚轮，滚轮伸入到定位槽中，扭簧另一端与壳体固定；传动轮转动带动滚轮在定位槽中切换以加速传动轮转动。

储力器的设计，可以使得转动轮转动加速运动，实现快速分闸、合闸的作用。其具体原理如下：电机轴带动转动轮转动时，扭簧套有滚轮的一端位于其中一个定位槽中，当受力后扭簧装有滚轮的这端会移动到另一个定位槽中，在移动期间扭簧会先形变然后恢复形变，从而加速拨叉部运动从而使得转动轮加速，由于转动轮与转轴为联动设置的，因此转轴的转动速度也会被加快。

其中，储力器还包括输入齿轮，传动轮周边设有与输入齿轮啮合的传动齿，输入齿轮具有一位于壳体外的配合部，配合部用于与外置摇柄连接实现手动操作。

采用输入齿轮和配合部的设计，使得转轴可以采用外置的摇柄实现手动操作。

其中，还包括限位装置，限位装置包括两个微动开关以及摇臂，所述摇臂与转轴相连随其运动；两个微动开关的触发部位于摇臂的转动轨迹上，其中一个微动开关的位置对应动、静触头正好处于合闸位置，另一个微动开关对应动、静触头正好处于分闸位置，微动开关与控制器为电气连接，微动开关触发后反馈信号至控制器中使电机停止工作。

限位装置的设置可以使得负荷隔离开关达到合闸或分闸后电机停止工作，具体工作原理如下：当负荷隔离开关由分闸打向合闸时，转轴转动带动摇臂转动，当动、静触头连接时，此时摇臂正好触发对应合闸位置的微动开关，微动开关反馈信号至控制器中使得电机停止运作。同理，当负荷隔离开关由合闸打向分闸时，原理也与之类似。

其中，控制器上还设置有控制该负荷开关手动操作模式和电机操作模式的切换开关。

通过切换开关的设计，可以使得负荷隔离开关的操作方式根据需求改变，例如需要手动操作时则通过切换开关将操作模式转变为手动操作，需要电机操作时亦然。

其中，动触头包括两个导电片，两个导电片为间隔设置，该间隔用于夹持静触头；导电片与转轴之间设有弹性支撑片，弹性支撑片用于阻碍两导电片之间的间隔增大。

采用支撑片的设置，防止静触头在频繁进、出导电片的间隔时导致导电片之间的距离增大，阻碍两导电片分离并非指限定死导电片使其无法运动，而是指起到一定阻碍的作用。同时，此种结构可以增加两个导电片对静触头的夹持力，提高稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例1的电路原理图

图2是本发明实施例1的结构示意图；

图3是本发明实施例1中局部的结构示意图；

图4是本发明实施例1中转轴以及转轴上的动触头的主视图；

图5是本发明实施例1中限位装置的结构示意图；

图6是本发明实施例1中储力器的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

参照附图1-6所示，一种重合闸负荷开关，包括外壳1、转轴2、四个输入端子、四个输出端子4、四组动触头5、四组静触头6、控制器7、电机8、储力器9以及限位装置10。

四个输入端子、四个输出端子4、四组动触头5、四组静触头6，四个输入端子3与四个静触头6一一对应并且两者之间为电气连接，四个输出端子4与四个动触头5一一对应并且两者之间为电气连接。以下为了方便区分四个输入端子3，分别称为L1输入端子31、L2输入端子32、L3输入端子33以及N极输入端子34。

储力器9，储力器9包括壳体91、传动轮92、扭簧93以及滚轮94。传动轮92连接在电机轴以及转轴2之间，并且三者为联动设置。传动轮92的侧面具有拨叉部95，拨叉部95上设有两个连通的定位槽96，并且拨叉部95的侧面具有连通两个定位槽96的开口。定位槽96的形状与滚轮94的形状相匹配，扭簧93的一端套设有滚轮94，滚轮94伸入到其中一个定位槽96中，扭簧93的另一端与壳体91固定。在运动时，扭簧93套设有滚轮94的这端会在一个定位槽96中，随着传动轮92在转动，滚轮94会移动到另一个定位槽96中，在移动过程中扭簧93会先形变然后再恢复形变，从而加速传动轮92的转动速度，从而到加速转轴2运动的作用实现快速分、合闸。

储力器9还包括输入齿轮97，传动轮92周边设有与输入齿轮97啮合的传动齿99，输入齿轮97具有一位于壳体91外的配合部98，配合部98的形状为四棱柱，配合部98伸出外壳1可以与外置的摇柄连接，从而实现手动操作。

限位装置10设置在外壳1的一侧面，限位装置10包括微动开关Ⅰ101、Ⅱ102以及摇臂103。摇臂103套设在转轴2上与转轴2为联动设置，所以转轴2在转动时可以带动摇臂103发生转动。微动开关Ⅰ101、Ⅱ102分设在摇臂103旁，并且微动开关Ⅰ101、Ⅱ102的触发部位于摇臂103的转动轨迹上，在摇臂103发生转动时可以触碰触发部使得微动开关Ⅰ101、Ⅱ102可以产生信号反馈到控制器7中，控制器7得到该信号后可以控制直流电机8停止运行。微动开关Ⅰ101设置的位置对应的是合闸位置 ，微动开关Ⅱ102设置的位置对应的是分闸位置 。此处合闸位置是指，当动、静触头6触碰时，摇臂103正好可以触碰一个微动开关Ⅰ101的触发部；而分闸位置是指，当动、静触头6完全分开时，摇臂103正好可以触碰微动开关Ⅱ102的触发部。

四组动触头5与四组静触头6为一一对应的关系，以其中一组动触头5为例，转轴2上开设有安装孔21，动触头5设置在安装孔21中，动触头5包括两个间隔设置的导电片51以及两个弹性支撑片52。两个导电片51的间隔用来夹持静触头6，弹性支撑片52设置对应导电片51的侧面和转轴2之间，简单的来说，位于左侧的导电片51的左侧面与转轴2之间设置有一个弹性支撑片52，位于右侧的导电片51的右侧面与转轴2之间设置有一个弹性支撑片52；弹性支撑片52的形状为“V”字型，两个脚部53与导电片51相抵，中间部54与转轴2相抵，采用此种结构的设计当静触头6伸入到间隔之中时，在弹性支撑片52的作用下可以使得静触头6被夹持的更紧，即使静触头6频繁进入和离开间隔，在弹性支撑片52的作用下也可以阻碍两导电片51之间的间隔增加。

控制器7包括控制模块71、电源模块72以及检测模块。

检测模块：检测模块为电压取样电阻74，电压取样电阻74与四个输入端子3电气连接，实时检测电路中的实时的电压参数并反馈至控制模块71中。具体为，电压取样电阻74为四个，每个输入端子3分别与一个电压取样电阻74相连，控制模块71通过电压取样电阻74获取每个输入端子3上的电压参数。

控制模块71：对实时的电压参数进行判断，如为异常电压参数时则驱动电机8转动实现动、静触头6分离实现分闸，如为正常电压参数时则驱动电机8转动实现动、静触头6连接实现合闸。具体结构为：控制模块71内预设有正常电压区间值，正常电压区间值为170V-250V。控制模块71将通过电压取样电阻74取得的每个输入端子3的电压参数与该区间值进行比较，如果每个输入端子3的电压参数均落入该区间值内，则认定为是正常电压参数，如果此时负荷隔离开关处于分闸状态，则控制电机8驱动转轴2运转实现合闸；如此时负荷隔离开关已处于合闸状态，则保持不变。如果有一个或者多个输入端子3的电压参数未落入正常电压区间值内，则认定电压参数异样电压参数，控制模块71驱动电机8使得转轴2转动实现分闸。此处电压参数未落入正常电压区间值内有以下三种情形：第一种、欠压状态，即输入端子的电压小于正常电压区间值，此种为欠压状态。第二种、缺相状态，即输入端子的电压值为0，并未在正常电压区间值内，此种为缺相状态。第三种、过压状态，即输入端子的电压大于正常电压区间值，此种为过压状态。

电源模块72：电源模块72通过与四个输入端子3相连，为电机8以及控制模块71提供电源。

上述负荷隔离开关还包括过流保护功能以及短路保护功能，过流保护功能以及短路保护功能通过以下结构实现：

电流互感器73数量为三个分别套设在L1输入端子31、L2输入端子32、L3输入端子33上，电流互感器73将检测达到的实时电流值反馈到控制模块71当中。控制模块71内部预设有额定电流值，控制模块71将实时电流值与额定电流值进行比较，当实时电流值大于额定电流值时，控制模块71驱动电机8使转轴2运转实现分闸。不管是过流状态还是短路状态，电流互感器73检测到的实时电流值必定大于额定电流值，因此采用此种结构可以实现过流以及短路保护。额定电流值可以根据负荷隔离开关的规格进行设定，常见的额定电流值有400A、450A、500A以及630A。外壳1上还设有过流指示灯，当负荷隔离开关处于过流状态时，可以通过点亮指示灯进行指示。

为了使得负荷隔离开关通用性更强，控制模块71中的额定电流值为四个，分别为400A、450A、500A以及630A。控制模块71上设有选择电路以及选择开关75，通过选择开关75控制选择电路的不同支路导通从而选择对应的额定电流值，此处选择开关75的数量为四个分别与四个额定电流值对应，当需要选择某一额定电流值时按下对应的选择开关75即可。选择开关75由外壳1裸露在外侧，以供用户操作。以往的负荷隔离开关一旦生产后只有一个额定电流值，无法更改，采用此种结构使得负荷隔离开关具有四个额定电流值可供用户选择。

控制器7上还设置有控制该负荷开关手动操作模式和电机操作模式的切换开关76。

控制器7上还设置有用于按动实现电机转动带动动、静触头接触或分离的分合闸开关77，通过按动该分合闸开关77可以实现电机8转动实现分合闸。

Claims (9)

1.一种重合闸负荷开关，包括四个输入端子、输出端子、转轴、静触头以及与转轴联动的动触头，输入端子与静触头电气连接，输出端子与动触头电气连接，转轴旋转带动动触头与静触头接触和分离从而实现合闸以及分闸；其特征在于：还包括控制器以及带动转轴旋转的直流电机；控制器包括控制模块以及检测模块；

检测模块：与四个输入端子电气连接，实时检测流经每个输入端子的电压参数并将其反馈至控制模块中；

控制模块：对实时的电压参数进行判断，如为异常电压参数时则驱动电机转动实现动、静触头分离实现分闸，如为正常电压参数时则驱动电机转动实现动、静触头连接实现合闸；

还包括储力器，所述储力器包括壳体、传动轮、扭簧以及滚轮；传动轮与电机轴以及转轴为联动设置，传动轮的一侧面设置有拨叉部，拨叉部上设有两个连通的定位槽，定位槽的形状与滚轮相匹配；扭簧的一端套设有滚轮，滚轮伸入到定位槽中，扭簧另一端与壳体固定；传动轮转动带动滚轮在定位槽中切换以加速传动轮转动。

2.如权利要求1所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：所述检测模块为电压取样电阻，控制模块通过流经电压取样电阻的电流获取电压参数。

3.如权利要求2所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：控制模块内预设有的正常电压区间值，实时检测的电压参数如均落入正常电压区间值内则为正常电压参数；反之则为异常电压参数。

4.如权利要求3所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：正常电压区间值为170V-250V。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：输入端子其中三个为火线输入端子，其余为零线输入端子：火线输入端子上套设有电流互感器，电流互感器用于检测实时电流值并反馈至控制模块中；

控制模块内预设有额定电流值，控制模块将实时电流值与额定电流值进行比较，如实时电流值超过额定电流值则驱动电机转动实现动、静触头分离实现分闸。

6.如权利要求5所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：控制模块上预设有至少为两个不同的额定电流值，控制模块还包括选择开关，选择开关以及选择电路用于的额定电流值。

7.如权利要求1所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：储力器还包括输入齿轮，传动轮周边设有与输入齿轮啮合的传动齿，输入齿轮具有一位于壳体外的配合部，配合部用于与外置摇柄连接实现手动操作。

8.如权利要求1所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：还包括限位装置，限位装置包括两个微动开关以及摇臂，所述摇臂与转轴相连随其运动；两个微动开关的触发部位于摇臂的转动轨迹上，其中一个微动开关的位置对应动、静触头正好处于合闸位置，另一个微动开关对应动、静触头正好处于分闸位置，微动开关与控制器为电气连接，微动开关触发后反馈信号至控制器中使电机停止工作。

9.如权利要求1所述的一种重合闸负荷开关，其特征在于：动触头包括两个导电片，两个导电片为间隔设置，该间隔用于夹持静触头；导电片与转轴之间设有弹性支撑片，弹性支撑片用于阻碍两导电片之间的间隔增大。

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