CN109873305B - 一种电磁按压式自动投退压板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁按压式自动投退压板，包括压板机构、按压动作机构、电磁按压机构；压板机构包括匹配的定板和动板，至少一对接触电极设于合拢状态下的接触面；按压动作机构包括设于套管内的滑爪和推杆，滑爪的末端接动板，推杆的末端接电磁按压机构；滑爪和推杆通过交替式开关锁位结构联动；电磁按压机构驱动推杆伸缩，联动动板随滑爪转动、伸缩，控制接触电极的分合状态。其结构简单，制作、维护成本低，便于操作，稳定性强，实施时不需要额外的人为干预，降低了操作风险，提高了工作效率，降低了人工成本；有效提高了系统的安全性，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种电磁按压式自动投退压板

技术领域

本发明涉及一种投退压板，具体涉及一种电磁按压式自动投退压板，属于电力技术领域。

背景技术

继电保护系统是电力系统中不可或缺的重要组成部分，继电保护系统的可靠稳定直接关系着电力系统的安全运行。电力压板是继电保护装置联系外部接线的桥梁和纽带，也是人机交互的一种手段，通过压板的投、退操作，可实现保护装置的部分功能，还可决定保护动作的结果。同时，压板是保护系统中一个明显可见的断开点，运行人员可直观的观测到继电保护装置的跳闸电路是否与断路器的跳闸线圈连通，为检修、运行提供了极大的方便。

现有继电保护装置压板的投、退操作由运行人员手动进行，操作过程需要先打开机电保护柜的柜门，再操作压板。

然而，对于采用户外柜的变电站，继电保护装置所处环境对操作人员的人身安全具有较大威胁：一方面，户外柜通常安装在高压装置旁，本身环境存在风险；另一方面，户外柜运行过程中本身带电，尤其是在雨天等恶劣天气条件下，打开柜门操作更加大了操作人员出现危险的几率。

现阶段，有部分研究人员设计了可实现自动投退的电动压板，但上述电动压板结构相对复杂，且均采用电机驱动，需要配置额外的电机控制器。一台继电保护装置通常具有多个压板，为每个压板配置电机和驱动器严重增加了成本，且控制系统较为复杂，稳定性较差。同时，上述电动压板通过机械机构将电机的转动转化为压板的平动，当电机系统出现故障时，由于机械结构限制，电动压板无法进行人工投退。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用电磁驱动，通过机械结构实现自动投退的压板。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电磁按压式自动投退压板，包括压板机构、按压动作机构、电磁按压机构；

所述压板机构包括匹配的定板和动板，至少一对接触电极设于合拢状态下的接触面；

所述按压动作机构包括设于套管内的滑爪和推杆，滑爪的末端接动板，推杆的末端接电磁按压机构；滑爪和推杆通过交替式开关锁位结构联动；

电磁按压机构驱动推杆伸缩，联动动板随滑爪转动、伸缩，控制接触电极的分合状态。

上述电磁按压机构包括推拉式电磁铁。

上述交替式开关锁位结构包括：

沿套管的轴向，套管内壁至少设有1组对称的导轨；

滑爪设有复位弹簧，外壁设有和匹配导轨一端的凹槽；推杆的外壁设有匹配导轨另一端的通槽；

且，滑爪和推杆的接触面，分别设有交替的长斜面、短斜面；

所述通槽和凹槽,分别用于限定推杆、滑爪沿导轨的滑动。

上述动板呈“T”型；其中柱穿过定板中心的通孔，接滑爪的末端；其两翼的内侧面设有电极插头，与定板上的电极插座匹配。

进一步的，上述电极插头包括电极片，电极插座包括匹配的导电柱；

所述导电柱通过固定螺母和压板螺栓固定在定板内。

进一步的，上述复位弹簧设于滑爪的末端；套设中柱，一段于通孔内抵接定板，另一端抵接滑爪的末端。

进一步的，上述滑爪沿周向，顺时针分布2n（n≥1）组长斜面、短斜面和凹槽；

若n=1，则长斜面两端线夹角为90°，短斜面两端线夹角为45°，凹槽两端线夹角为45°；

若n=2，则长斜面两端线夹角为45°短斜面两端线夹角为22.5°，凹槽两端线夹角为22.5°；

以此类推。

上述套管的外侧固定支座，包括菱形法兰。

本发明的有益之处在于：

本发明的一种电磁按压式自动投退压板，采用推拉式电磁铁作为按压机构，通过交替式开关锁位结构的按压动作机构，以联动的机械结构，实现压板的自动投退；通过压簧Ⅰ同时实现交替式开关锁位结构与压板的复位。

本发明的自动投退压板，其结构简单，制作、维护成本低，便于操作，稳定性强，实施时不需要额外的人为干预，降低了操作风险，提高了工作效率，降低了人工成本；有效提高了系统的安全性，有效提高了系统的安全性，具有很强的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明的一种电磁按压式自动投退压板的结构示意图；

图2为本发明的压板机构的结构示意图；

图3为本发明的按压动作机构的结构示意图；

图4为本发明的电磁按压机构的结构示意图；

图5为本发明的工作过程S1的结构示意图；

图6为本发明的工作过程S2的结构示意图；

图7为本发明的工作过程S3的结构示意图；

图8为本发明的工作过程S4的结构示意图。

附图中标记的含义如下：

图1：1、压板机构，2、按压动作机构，3、推拉式电磁铁，41、螺栓Ⅰ，42、螺栓Ⅱ；

图2：11、压板插头，12、电极片，13、压板插座，14、导电柱，15、固定螺母，16、压板螺栓，17、压簧Ⅰ；

图3：21、堵头，22、套管，23、滑爪，24、推杆；

图4：31、铁芯，32、线圈，33、外壳，34、压簧Ⅱ；

图5-8：222、导轨，231、滑爪长斜面，232、滑爪短斜面，233、滑爪凹槽；242、推杆短斜面。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种电磁按压式自动投退压板，如图1所示，沿机构整体轴线方向由压板机构1，按压动作机构2和电磁按压机构（推拉式电磁铁3）组成。压板机构1的后端与按压动作机构2的前端通过螺栓Ⅰ41固连；按压动作机构2的后端与推拉式电磁铁3的前端通过螺栓Ⅱ42固连。压板机构1、按压动作机构2和推拉式电磁铁3的中心轴线重合。

如图2所示，压板机构1由动板和定板组成；动板呈“T”型，其中心轴线方向为中柱，两翼的内侧面设有电极插头，包括呈“U”字型的电极片12，采用导电材料，如铜等，表现为两个成中心对称的电极片12圆柱，电极片12的径向部分包裹在圆柱中，轴向部分裸露在圆柱外。

定板呈“山”型，采用绝缘材料，如绝缘塑料或塑胶等；其轴向方向有三个通孔，为两侧通孔和中心通孔；通孔轴线分别与中柱和二个电极片12圆柱的轴线重合；两个导电柱14的轴向前端呈凹孔型，可与电极片12的伸出部分充分接触，另一端为螺纹孔，用于通过压板螺栓16和固定螺母15将导电柱14固定在两侧通孔内，形成与电极插头匹配的电极插座；且两侧通孔的外表面带有螺纹；

中柱穿过中心通孔通过螺栓Ⅰ41和按压动作机构2的滑爪23固连，压簧Ⅰ17（复位弹簧）于中心通孔内套接中柱，其两端分别抵接定板和滑爪23。

当电极片12沉入导电柱14的凹孔内，两端导电柱14导通，压板机构1处于“投”状态；当电极片12与导电柱14分离，两端导电柱14不再导通，压板机构1处于“退”状态。当压板插头11伸出压板插座13时，压簧Ⅰ17提供一个使压板插头11沉入压板插座13的轴向力。

如图3所示，按压动作机构2的原理为交替式开关锁位结构（与按压式圆珠笔笔芯的动作结构一样），由堵头21、套管22、滑爪23和推杆24组成。堵头21采用中心通孔结构，位于按压动作机构2轴向的前端，用于套管22的密封和定位；滑爪23和推杆24位于套管22内部，沿中心轴线方向，滑爪23的前端穿过堵头21的中心通孔与中柱固连，后端与推杆24的前端接触但不固连，推杆24的后端从套管22后端的通孔穿出与推拉式电磁铁3固连。

沿着轴向，套管22内壁设有一对导轨222，导轨222的轴向后端为一斜面，该斜面的尺寸和形状与推杆短斜面242完全相同；在导轨222的限制作用下，推杆24在套管22内只可沿轴线方向平动；套管22外侧设有套管22固定支座，用于套管22的固定，优选为菱形法兰。

滑爪23轴向的后端在圆周方向分布着两组成中心对称的滑爪长斜面231、滑爪短斜面232和滑爪凹槽233。沿中心轴线方向，滑爪长斜面231两端线夹角为90°，滑爪短斜面232、滑爪凹槽233两端线夹角均为45°。

滑爪长斜面231、滑爪短斜面232和滑爪凹槽233距离滑爪23轴向后端面最近的端点位于同一轴面，且滑爪长斜面231的轴向长度是滑爪短斜面232轴向长度的2倍，但远小于滑爪凹槽233的轴向长度。

推杆24轴向的前端在圆周方向分布着两组呈中心对称的推杆24长斜面、推杆短斜面242和推杆24通槽。沿中心轴线方向，推杆24长斜面两端线夹角为90°，推杆短斜面242、推杆24通槽两端线夹角均为45°；相比于推杆短斜面242，推杆24长斜面的轴向位置更靠近推杆24的后端面，且推杆24长斜面的轴向长度是推杆短斜面242轴向长度的2倍。

如图4所示，推拉式电磁铁3由铁芯31、线圈32、外壳33和压簧Ⅱ34组成。线圈32固定于外壳33内部；铁芯31穿过线圈32和外壳33，且可沿线圈32中心轴线平动；压簧Ⅱ34位于推拉式电磁铁3轴向的后端，两端分别与铁芯31和外壳33接触。

当线圈32通电时，由电磁效应使得铁芯31被线圈32吸引，铁芯31沿其中心轴线向前端平动到动作位置；当线圈32断电时，铁芯31在压簧Ⅱ34的作用下恢复到初始位置。

实际设置时，长斜面、短斜面和凹槽沿轴线方向顺时针，也可以设置两组以上，必须为2的倍数组，以四组为例，即滑爪长斜面231两端线夹角为45°，滑爪短斜面232两端线夹角为22.5°，凹槽两端线夹角为22.5°。对应的推杆24也有四组长斜面、短斜面和通槽，套管22有二组导轨222。可以实现电磁铁一次通断电，机构由“投”到“退”，再三次通断电，机构由“退”到“投”，压板一次通断电转45度。以此类推。

本发明的工作过程：

S1：如图5所示，当压板机构1处于“投”状态，推拉式电磁铁3未通电，铁芯31位于初始位置，在压簧Ⅰ17的作用下，导轨222与滑爪凹槽233的槽底接触。

S2：如图6所示，推拉式电磁铁3通电，铁芯31动作到动作位置，同时推杆短斜面242推动滑爪长斜面231到达滑爪长斜面231和导轨222接触的临界位置，在压簧Ⅰ17和导轨222的作用下，滑爪23绕其中心轴线顺时针转动，直到滑爪短斜面232与推杆短斜面242接触，滑爪23的运动受到限制，此时电极片12已脱离导电柱14。

S3：如图7所示，推拉式电磁铁3断电，铁芯31带动推杆24恢复到初始位置，推杆短斜面242对滑爪短斜面232的限制解除，滑爪23继续绕其中心轴线顺时针转动，直到滑爪短斜面232与导轨222接触，滑爪23的运动再次受到限制，此时压板机构1的“退”动作结束。

S4：如图8所示，推拉式电磁铁3再次通电，铁芯31动作到动作位置，同时推杆短斜面242推动滑爪短斜面232到达滑爪短斜面232和导轨222接触的临界位置，在压簧Ⅰ17和导轨222的作用下，滑爪23绕其中心轴线顺时针转动，直到滑爪长斜面231与推杆短斜面242接触，滑爪23的运动受到限制，此时压板机构1仍处于“退”状态；

推拉式电磁铁33再次断电，铁芯31带动推杆24恢复到初始位置，推杆短斜面242对滑爪长斜面231的限制解除，滑爪23继续绕其中心轴线顺时针转动，直到滑爪长斜面231与导轨222接触，滑爪23的转动受到限制，随后滑爪23向轴向后侧平动，整个机构恢复到如图5所示状态，此时压板1的“投”动作结束。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电磁按压式自动投退压板，特征在于，包括压板机构、按压动作机构、电磁按压机构；

所述压板机构包括匹配的定板和动板，至少一对接触电极设于合拢状态下的接触面；

所述按压动作机构包括设于套管内的滑爪和推杆，滑爪的末端接动板，推杆的末端接电磁按压机构；滑爪和推杆通过交替式开关锁位结构联动；

电磁按压机构驱动推杆伸缩，联动动板随滑爪转动、伸缩，控制接触电极的分合状态；

所述动板呈“T”型，其中柱穿过定板中心的通孔，接滑爪的末端；其两翼的内侧面设有电极插头，与定板上的电极插座匹配；电极插头包括电极片，电极插座包括匹配的导电柱，且导电柱通过固定螺母和压板螺栓固定在定板内；

当电极片沉入导电柱的凹孔内，两端导电柱导通，压板机构处于“投”状态；当电极片与导电柱分离，两端导电柱不再导通，压板机构处于“退”状态；

复位弹簧设于滑爪的末端；套设中柱，一段于通孔内抵接定板，另一端抵接滑爪的末端；

所述交替式开关锁位结构包括：

沿套管的轴向，套管内壁至少设有1组对称的导轨；

滑爪设有复位弹簧，外壁设有和匹配导轨一端的凹槽；推杆的外壁设有匹配导轨另一端的通槽；

且，滑爪和推杆的接触面，分别设有交替的长斜面、短斜面；

所述通槽和凹槽，分别用于限定推杆、滑爪沿导轨的滑动；

所述滑爪沿周向，顺时针分布2n（n≥1）组长斜面、短斜面和凹槽；长斜面两端线夹角为90°/n;

若n=1，则短斜面两端线夹角为45°，凹槽两端线夹角为45°；

若n=2，则短斜面两端线夹角为22.5°，凹槽两端线夹角为22.5°。

2.根据权利要求1所述的一种电磁按压式自动投退压板，特征在于，所述电磁按压机构包括推拉式电磁铁。

3.根据权利要求1所述的一种电磁按压式自动投退压板，特征在于，所述套管的外侧固定支座，包括菱形法兰。

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