CN110249403B - 中压开关设备 - Google Patents

Abstract

一种用于中压电气系统的开关设备(1)，所述开关设备包括一个或多个电极(2)，每个电极可与对应的电线电耦合，所述开关设备包括：‑对于每个电极，固定触头(3)和对应的可动触头(4)，所述可动触头可沿着对应的平移位移轴线(A1)在与所述固定触头解耦的解耦位置和与所述固定触头耦合的耦合位置之间可逆地移动；‑致动组件(5)，对于每个电极，所述致动组件具有在所述开关设备的闭合操纵或断开操纵期间绕旋转轴线(A2)旋转的致动轴(52)；‑对于每个电极，传动组件(150)，所述传动组件包括与所述致动轴(52)操作性地联接的偏心机构(6)。

Description

中压开关设备

技术领域

本发明涉及一种用于中压电气系统的开关设备。

为了本申请的目的，术语“中压”(MV)涉及在电力配送水平上的操作电压，其高于1kV AC和1.5kV DC，直到几十kV，例如高达 72kV AC和100kV DC。

背景技术

中压电气系统通常采用两种不同类型的开关设备。

第一种类型的开关设备包括例如断路器或隔离开关，基本上设计用于保护目的，即用于在规定的异常电路条件下(例如，在短路条件下)承载电流和断开电流(一规定的时间间隔)。

第二种类型的开关设备包括例如接触器，基本上设计用于操纵目的，即用于在包括过载条件的正常电路条件下承载和断开电流。

众所周知，在大多数传统的开关设备中，通常采用包括弹簧操作机构和/或电磁致动器的驱动系统来使可动触头移动。

这些开关设备存在一些缺点。

通常，在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间确保电触头的稳定且可重复的切换是非常困难的。

摩擦现象、环境条件的变化、部件的操作条件的变化等等实际上可能对移动可动触头的驱动系统的操作产生大的影响。

上述问题经常导致电触头的相关磨损现象，降低后者的使用寿命，因此需要频繁地进行维护干预。

这些传统开关设备的另一个缺点是可动触头的频繁超行程或逆行现象，这可能导致在驱动可动触头的运动链条上发生相关机械应力，以及在真空操作类型的开关设备中可能导致在密封真空灯泡的波纹管上发生相关机械应力，因此缩短了开关设备的这些部件的使用寿命。

在试图解决或减轻上述缺点的过程中，传统的开关设备通常采用机械阻尼器或其他机械装置以在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间提供对可动触头运动的改善控制。

然而，这些解决方案通常需要与可动触头操作性地联接的运动链条的更高复杂性，因此增加了总体占用体积以及开关设备的工业制造时间和成本。

近来，开关设备采用用于移动可动触头的驱动系统，所述驱动系统包括具有闭合控制回路的电动马达，例如伺服马达。

通常，这些设备代表了弹簧操作或磁操作开关设备的重要改进，这是因为它们可以提供对可动触头的运动的更高程度的控制。

然而，目前可用的这种类型的开关设备采用了复杂的解决方案来将电动马达与可动触头机械地联接，但这仍然在结构紧凑性和向可动触头传递运动的可靠性方面提供欠佳性能。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于中压电气系统的开关设备，其允许解决或减轻上述问题。

更特别地，本发明的目标是提供一种开关设备，其具有改进的用于可动触头的驱动系统，所述驱动系统提供了在断开操纵或闭合操纵期间致动可动触头时的改进的运动控制、高精度和可靠性。

本发明的另一目标是提供一种开关设备，该开关设备设置有具有高紧凑性和结构简单性的驱动系统。

本发明的又一目标是提供一种开关设备，该开关设备可以以工业水平、以相对于现有技术的解决方案具有竞争力的成本容易地制造。

为了实现这些目的和目标，本发明提供了根据以下权利要求1和相关从属权利要求所述的开关设备。

附图说明

本发明的特征和优点将从根据本发明的优选但非排外的开关设备的实施例的描述中显现，本发明的非限制性示例在附图中提供，其中：

图1-2、2A、3-8是根据本发明的开关设备的示意图；

图9-13是说明根据本发明的开关设备的操作的示意图。

具体实施方式

参照附图，本发明涉及用于中压(MV)电气系统的开关设备1。

开关设备1可以是断路器、隔离开关、接触器或其他类似装置。

开关设备1可以为真空操作类型的开关设备，如所引用的图中所示，或者为气体绝缘开关装置。

开关设备1包括极部11和基部12，它们分别包括开关设备的电极和主要致动部件。以图1-3所示的开关设备1的正常安装位置为基准，极部11叠置到基部12上。

便利地，开关设备1包括外框架10，该外框架可以至少部分地由已知类型的电绝缘材料制成。

外框架10适于在安装开关设备1期间固定到支撑件(未示出)上。

开关设备1包括一个或多个电极2。

优选地，开关设备1为多相(例如，三相)类型，从而包括多个 (例如，三个)电极2。

优选地，每个电极2均包括对应的绝缘壳体23，所述绝缘壳体便利地固定到开关设备的基部12上。

电极2的绝缘壳体23在开关设备的极部11处形成外框架10的对应部分。

优选地，每个绝缘壳体23均由已知类型的电绝缘材料的细长(例如，圆柱形)中空体形成。

优选地，每个绝缘壳体23均限定内部容积，对应电极2的部件容纳在该内部容积中。

有利地，每个电极2均包括第一电极端子21和第二电极端子22，所述第一电极端子和第二电极端子可以通过合适的凸缘机械地固定到壳体23。电极端子21、22适于与电线的对应电导体(例如，相导体) 电连接。

开关设备1的电极2的绝缘壳体23和电极端子21、22可以为已知类型的，并且为了简洁起见，这里将不再详细描述。

对于每个电极2，开关设备1包括固定触头3和可动触头4，所述固定触头与第一电阻端子21电连接，所述可动触头与第二电极端子 22电连接。

每个可动触头4可沿对应的位移轴线A1可逆地移动，该位移轴线A1便利地形成对应电极2的主纵向轴线(图5、6)。

优选地，可动触头4的位移轴线A1相互平行并且位于一共同的位移平面上。

特别地，每个可动触头4可在与对应的固定触头3解耦的解耦位置(断开位置)和与对应的固定触头3耦合的耦合位置(闭合位置) 之间可逆地移动(参见图3中对应的双向位移箭头)。

可动触头4从与对应的固定触头3耦合的耦合位置到与对应的固定触头解耦的解耦位置的移动表示开关设备1的断开操纵，而可动触头4从与对应的固定触头3解耦的解耦位置到与对应的固定触头耦合的耦合位置的移动表示开关设备1的闭合操纵。

开关设备1的电触头3、4可以为已知类型，并且为了简洁起见，这里将不再详细描述。

优选地，开关设备1为真空操作类型的开关设备，如所引用的图中所示。

在这种情况下，对于每个电极2，开关设备1包括真空室25，在该真空室中放置对应的一对可动触头4和固定触头3并且所述可动触头和固定触头可以相互耦合/解耦。

真空室25可以为已知类型，并且为了简洁起见，这里将不再详细描述。

开关设备1包括致动组件5，该致动组件提供致动力以致动可动触头4(图6)。

特别地，对于每个电极，致动组件包括致动轴52，该致动轴能够在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间提供机械力以致动可动触头 4。

每个旋转轴52均绕旋转轴线A2旋转，该旋转轴线A2优选地垂直于可动触头4的位移轴线A1。

因此，每个旋转轴52提供旋转机械力，以在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间致动对应电极2的可动触头4。

优选地，如所引用的图中所示，对于每个电极，致动组件5包括电动马达51，该电动马达具有作为输出轴的致动轴52(如所引用的图中所示)，或者可替换地，该电动马达具有借助于适当的齿轮机构机械地联接到对应致动轴52的输出轴。

然而，在本发明的替代实施例(未示出)中，致动组件5可以包括单个电动马达，其输出轴借助于合适的齿轮机构机械地联接到对应于每个电极2的致动轴52。

优选地，如所引用的图中所示，对于每个电动马达51，致动组件 5均包括电力和控制单元53(图2A)。

优选地，每个电力和控制单元53包括合适的电路以馈送对应的电动马达51和合适的电子电路(例如，包括一个或多个数字处理单元，例如微处理器)来控制对应电动马达51的操作。

然而，在本发明的替代实施例(未示出)中，致动组件5可以包括用于所有电动马达51的单个电力和控制单元53。

对于每个电极，开关设备1包括传动组件150，该传动组件包括对应的偏心机构6和对应的传动机构7。

优选地，每个传动组件150均包括对应的支撑框架151，该支撑框架便利地固定到开关设备的外框架10。

在开关设备1包括用于每个电极2的电动马达5的实施例中，每个电动马达5均可以固定到对应的传动组件150的支撑框架151上，如所引用的图中所示。

如上所述，对于每个电极，开关设备1包括偏心机构6，该偏心机构与对应的致动轴52操作性地联接，以便由该致动轴致动。

在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间，每个偏心机构6均布置成由对应的致动轴52提供的旋转机械力致动，并且转而提供平移机械力以致动对应电极2的可动触头4。

如上所述，对于每个电极，开关设备1包括传动机构7，该传动机构与对应的偏心机构6操作性地联接，以便由该偏心机构致动。

在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间，每个传动机构7布置成通过由对应的偏心机构6提供的平移机械力致动，并且转而将平移机械力传递给对应电极2的可动触头4。

在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间，每个偏心机构6可在第一运行终点位置P1(图9)和第二运行终点位置P2(图13 )之间移动，在所述第一运行终点位置处，对应的可动触头4与相应的固定触头3解耦，在所述第二运行终点位置处，对应的可动触头4耦合至相应的固定触头3。

每个偏心机构6在开关设备的断开操纵结束时到达其第一运行终点位置P1并稳定地保持所述第一运行终点位置，直到执行开关设备的闭合操纵。

每个偏心机构6在开关设备的闭合操纵结束时到达其第二运行终点位置P2并稳定地保持所述第二运行终点位置，直到执行开关设备的断开操纵。

优选地，在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间，每个偏心机构 6均经过第一死锁位置PD1(图10)，在该第一死锁位置处，对应的可动触头4与相应的固定触头3解耦并到达距所述固定触头最大距离的位置处。

优选地，在开关设备的断开操纵或闭合操纵期间，每个偏心机构 6均经过第二死锁位置PD2(图12)，在该第二死锁位置处，对应的可动触头4与相应的固定触头3耦合，并且与所述可动触头相联接的传动机构7的对应触头弹簧71存储最大的弹性能量(图3)。

优选地，在开关设备的闭合操纵期间，每个偏心机构6：

-离开第一运行终点位置P1，在该第一运行终点位置处，对应的可动触头4与固定触头3解耦并且与所述固定触头间隔开的距离短于在偏心机构6处于第一死锁位置PD1时可动触头4达到的最大距离；

-经过第一死锁位置PD1；

-经过第一中间位置PI1，在该第一中间位置PI1处，可动触头4 与固定触头3耦合；

-经过第二死锁位置PD2；

-到达第二运行终点位置P2，在该第二运行终点位置处，对应的可动触头4(具有给定的耦合压力)与相应的固定触头3耦合，并且与所述可动触头联接的相应触头弹簧71存储的弹性能量小于在偏心机构6处于第二死锁位置PD2时存储的最大弹性能量。

优选地，在开关设备的断开操纵期间，每个偏心机构6：

-离开第二运行终点位置P2，在该第二运行终点位置处，对应的可动触头4与相应的固定触头3耦合，并且与所述可动触头相联接的对应的触头弹簧71存储的弹性能量小于在偏心机构6处于第二死锁位置PD2时存储的最大弹性能量；

-经过第二死锁位置PD2；

-经过第二中间位置PI2，在该第二中间位置处，可动触头4与固定触头3解耦(图11)；

-经过第一死锁位置PD1；

-到达第一运行终点位置P1，在该第一运行终点位置处，对应的可动触头4与固定触头3解耦，并且该可动触头与所述固定触头间隔开一段距离(该距离足以避免再次撞击或拱起现象)，所述距离短于在偏心机构6处于第一死锁位置PD1时可动触头4达到的最大距离。

在下文中，特别参照所引用的图中所示的优选实施例，更详细地描述布置在开关设备的每个电极处的偏心机构6。

优选地，偏心机构6包括偏心体61，该偏心体与对应的致动轴52 机械地联接，以便与致动轴一起牢固地旋转。

优选地，偏心机构6包括用于对应的偏心体61与致动轴52之间的机械联接的夹持元件68。这样，偏心体61和对应的致动轴52可以作为单一件一起旋转。

便利地，偏心体61包括平行于旋转轴线A2并且与旋转轴线A2 间隔开的偏心轴线A5(图6)。

在垂直于致动轴52的旋转轴线A2的平面π上(例如，包括位移轴线A1)，偏心体52的偏心轴线A5限定偏心体52的偏心中心EC(图 5、8、11)。

便利地，偏心体61包括在垂直于旋转轴线52的平面π上经过偏心中心EC和该旋转轴线的曲柄轴线A3(图5、11)。

如下面将更好地描述的那样，当偏心机构6处于死锁位置PD1、 PD2时，曲柄轴线A3与位移轴线A1对齐。

优选地，偏心体61包括与对应的致动轴52同轴、特别是与致动轴的旋转轴线A2同轴的第一成形腔611(图6)。

优选地，第一成形腔611是具有圆柱形状的盲腔。

优选地，致动轴52至少部分地插入到第一成形腔611中，用于与偏心体61机械地联接。

在所引用的图中，示出了该偏心体61的优选实施例(图6、8)。

根据该实施例，偏心体61包括沿偏心轴线A5延伸的主要部分 613。

优选地，主要部分613由沿着偏心轴线A5具有圆柱对称的实心材料(例如钢)件制成。

在主要部分613的面向致动轴52的第一侧上，偏心体61优选地包括所述第一成形腔611。

在主要部分613的与所述第一侧相对的第二侧上，偏心体61优选地包括与第一成形腔611同轴的成形突起612和沿旋转轴线52容置于所述第一成形腔中的对应的所述致动轴52。

优选地，成形突起612具有圆柱形状并与所述主要部分613形成单一件。

优选地，偏心机构6包括处于固定位置的轴承元件69(例如，便利地固定到支撑框架152)，成形突起612在位于主要部分613远侧的远侧端部处机械地联接至所述轴承元件。

便利地，成形突起612以与偏心体61和致动轴52一起自由旋转的方式与轴承元件69机械地联接。

上述偏心体61的实施例允许显著减小可能的机械游隙，从而确保偏心体61沿旋转轴线A2稳定且正确的定位。

此外，从结构观点来看，由偏心体61和致动轴52形成的组件特别稳固和紧凑。

优选地，开关设备的每个偏心机构6均包括连杆体620，该连杆体620与偏心体61机械地联接，以便相对于偏心体可旋转地移动。

优选地，连杆体620包括位于垂直于致动轴52的旋转轴线A2的平面π上的连杆轴线A4(图11)。

如下文将更好地描述的那样，当偏心机构6位于死锁位置PD1、 PD2时，连杆轴线A4与位移轴线A1对齐。

如下文将更好说明的那样，当偏心机构6相应地到达第一运行终点位置P1或第二运行终点位置P2时，偏心轴线A3和连杆轴线A4 沿垂直于旋转轴线A2的平面π形成绝对值为几度(例如，低于或等于5°)的第一角度α或第二角度α'(优选地，α＝α')。

如下文将更好地说明的那样，由于偏心机构6过旋转而超过第一死锁位置PD1或第二死锁位置PD2而相应获得的这种特征有助于确保第一运行终点位置P1和第二运行终点位置P2在开关设备的闭合操纵或断开操纵结束时由偏心机构6稳定保持。

已经证明，当偏心机构6处于第一运行终点位置P1时，小角度α的过旋转意味着可动触头4和电触头3之间的距离相对于在偏心机构 6处于第一死锁位置PD1时达到的最大行程小幅减小。

进一步证明，当偏心机构6处于第二运行终点位置P2时，小角度α'的过旋转意味着由触头弹簧71存储的弹性能量相对于在偏心机构6处于第二死锁位置PD2时存储的最大弹性能量小幅减小。

优选地，连杆体620包括与偏心体61同轴、特别是与偏心体的偏心轴线A5同轴的第二成形腔621(图6)。

优选地，第二成形腔621是具有圆柱形状的贯穿腔。

优选地，偏心体61(特别是其主要部分613)至少部分地插入到第二成形腔621内，用于与连杆体620机械地联接。

优选地，连杆体620包括位于第二成形腔621中的轴承联接装置 (例如，滚珠轴承、滚针轴承或滚子轴承类型的轴承联接装置)，用于与偏心体61机械地联接，特别是与偏心体的主要部分613机械地联接。

这样，当偏心体61与致动轴52一起旋转时，连杆体620可以相对于偏心体61(在相同的相对方向上)绕偏心体的偏心轴线A5摆动。

优选地，连杆体620在铰接点65处与传动机构7可旋转地联接。

优选地，偏心机构6包括处于固定位置的运行终点元件66，例如，该运行终点元件便利地固定到支撑架151上。

如下文将更好地说明的那样，当偏心机构6到达第一运行终点位置P1(图9)或第二运行终点位置P2(图13)时，连杆体62抵靠运行终点元件66。

运行终点元件66的布置有助于确保第一运行终点位置P1或第二运行终点位置P2在开关设备的闭合操纵或断开操纵结束时由偏心机构6稳定地保持。

优选地，在偏心机构6中，沿着垂直于致动轴52的旋转轴线A2 的平面π，与传动机构7机械地连接的铰接点65和偏心体61的偏心中心EC之间的距离比在开关设备的闭合操纵或断开操纵期间可动触头4相对于固定触头3能够达到的最大距离(最大行程)大得多。

作为示例，该距离可以是可动触头4可达到的最大行程的至少十倍。

本发明人已经证实，该解决方案允许显著减小偏心机构6上的机械应力(特别是作用在连杆体620上的侧向力的存在)。

此外，提供加长的连杆体620允许减小致动组件5必须提供以移动可动触头4的机械能。

在所引用的图中，示出了连杆体620的优选实施例(图6、8、11)。

根据这样的实施例，连杆体620包括主要部分62，该主要部分由实心材料(例如钢)件制成并且沿着连杆轴线A4延伸，优选四面体对称地沿着连杆轴线A4延伸。

主要部分62包括穿过所述主要部分的厚度的第二成形腔621。

在相对于第二成形腔621的远侧端部上，连杆体620包括沿连杆轴线A4延伸的细长部分63。

优选地，连杆体620的细长部分63由沿连杆轴线A4纵向延伸的成形杆形成，如引用的图中所示。

在一个端部处，成形杆63与连杆体620的主要部分62牢固地联接。

在位于主要部分62远侧的相对端部632处，成形杆63在铰接点 65处与传动机构7可旋转地联接。

作为替代方案，细长部分63可以由与连杆体620的主要部分62 制成一体的突起形成。

在下文中，特别参照所引用的图中所示的优选实施例(图3、6)，更详细地描述布置在开关设备的每个电极处的传动机构7。

优选地，传动机构7包括柱塞构件72和触头弹簧71。

柱塞构件72沿着位移轴线A1纵向延伸，并且具有相对的第一端部721和第二端部722，所述第一端部和第二端部分别位于可动触头4 的远侧位置处和近侧位置处。

柱塞构件的第一端部721在铰接点65处与偏心机构6机械地联接，更尤其是与偏心机构的连杆体620机械地联接。

柱塞构件72的第二端部722抵靠传动机构7的触头弹簧72和可动触头4。

触头弹簧71沿着位移轴线A1与柱塞构件72同轴地布置。

在可动触头4的近侧，触头弹簧71具有与所述可动触头机械地联接(例如，牢固地固定)的第一端部711，而在可动触头4的远侧，触头弹簧71具有抵靠柱塞构件72、特别是抵靠柱塞构件的第二端部 722的第二端部712。

在开关设备的闭合操纵或断开操纵期间，当可动触头4与固定触头3耦合时，柱塞构件72能够相对于可动触头4相对移动。触头弹簧 71的存在使得这种相对运动成为可能，事实上，所述触头弹簧受到压缩或释放，从而存储或释放弹性能。

优选地，触头弹簧71以处于偏压状态(即略微压缩)的方式安装在可动触头4上，即使当可动触头4与固定触头3解耦时也是如此。

优选地，柱塞构件72由至少部分地由电绝缘材料制成的成形杆形成。

如所引用的图中所示，可动柱塞72可以包括连结在一起并沿位移轴线A1对齐的多个部分(甚至由不同材料制成)。

优选地，柱塞构件72包括相对于可动触头4位于远侧的第一部分 72A(例如，由钢制成)，该第一部分包括所述第一端部721。

便利地，柱塞构件的第一部分72A被容置在由传动组件150的支撑框架152限定的容积中。

优选地，柱塞构件72包括相对于可动触头4位于近侧的第二部分 72B(例如，由电绝缘材料制成)，该第二部分包括所述第二端部722。

便利地，柱塞构件的第二部分72B从传动组件150的支撑框架151 突出并且被容置在电极2的壳体构件23中。

优选地，柱塞构件的第二端部722(在柱塞构件的第二部分72B 处)是杯形的并且限定了用于至少部分地容置触头弹簧71的容积。

优选地，柱塞构件的第二端部722包括第一联接表面723，该第一联接表面与可动触头4机械地联接，特别是在开关设备的断开操纵期间与可动触头的第二联接表面41机械地联接。

便利地，所述第一联接表面和第二联接表面分别由柱塞构件的第二端部722的成形边缘723和可动触头的成形边缘41形成，所述成形边缘723和所述成形边缘41布置成在开关设备的断开操纵期间相互抵接。

优选地，柱塞构件的第二端部722包括第三联接表面724，在开关设备的闭合操纵期间，该第三联接表面与触头弹簧71机械地联接，特别是与触头弹簧的第二端部712机械地联接。

便利地，所提到的第三联接表面724由柱塞构件的杯形端部722 的底部部分形成。

优选地，传动机构7包括一个或多个引导或轴向轴承元件74，其与柱塞构件滑动地联接，以确保柱塞构件与位移轴线A1正确对齐。

现在更详细地描述用于电极2的开关设备1的操作。

开关设备的断开状态

当开关设备1处于断开状态时，可动触头4与固定触头3解耦并且与固定触头间隔开一段距离，该距离比所述可动触头(图2、9)能够达到的最大距离(最大行程)略短(百分之几毫米)。

触头弹簧71未被压缩(相对于其偏压状态)。

偏心机构6处于第一运行终点位置P1。

偏心机构6的连杆体620抵靠引导元件66。

连杆体620的连杆轴线A4与可动触头的位移轴线A1不对齐。

偏心体61的偏心轴线A3和连杆体620的连杆轴线A4形成几度 (例如，低于或等于5°)的第一角度α。

电动马达5可以关掉，这是因为偏心机构6能够稳定地保持第一运行终点位置P1，直到执行开关设备的闭合操纵。

连杆体620抵靠运行终点元件66防止偏心机构6沿旋转方向D1 的任何移动。

另一方面，由于偏心轴线A3和连杆轴线A4没有相互对齐，定向成使可动触头4朝向固定触头3移动(例如，由真空室内部和外部之间的压差引起的真空力)的任何力具有与偏心机构在旋转方向D2上的运动相反的侧向分量。

这种侧向分量将连杆体620稳定地保持在抵靠引导元件66的抵靠位置，直到电动马达51被激活以执行闭合操纵。

闭合操纵

为了执行闭合操纵，电动马达51被激活，并且致动轴依照旋转方向D2旋转(图9)。

连杆体620离开其抵靠引导元件66的抵靠位置并且依照相同的旋转方向D2旋转，这是因为抵抗偏心机构6在旋转方向D2上的运动的任何力都被致动轴52施加的力克服。

因此，偏心机构6朝向第一死锁位置PD1移动(图9、10)。

在偏心机构6在第一运行终点位置P1与第一死锁位置PD1之间移动期间，可动柱塞72依照平移方向D3(沿着位移轴线A1)稍微移动(百分之几毫米)，从而进一步使可动触头4与固定触头3间隔开(图 10)。

当偏心机构6到达第一死锁位置PD1时，偏心轴线A3、连杆轴线A4和位移轴线A1相互对齐，并且可动触头4到达距固定触头3最大距离的位置处。

随着致动轴52使偏心机构移动时，偏心机构6越过第一死锁位置 PD1并朝向第二死锁位置PD2移动。

可动柱塞72根据平移方向D4(沿位移轴线A1)移动，从而使可动触头4朝向固定触头3移动(图11)。

在偏心机构在第一死锁位置PD1和第二死锁位置PD2之间移动期间，偏心机构6到达第一中间位置PI1，可动触头4在该第一中间位置PI1处与固定触头3耦合。

在偏心机构6在第一运行终点位置P1和中间位置PI之间移动期间，由于可动触头4未与固定触头3耦合，触头弹簧71没有被压缩(相对于其偏压状态)并且它与可动柱塞72和可动触头4一起牢固地移动。

当偏心机构仍然被致动轴52移动时，偏心机构6越过第一中间位置PI1并朝向第二死锁位置PD2继续移动。在偏心机构6在第一中间位置PI1和第二死锁位置PD2之间移动期间，柱塞构件72相对于可动触头4相对移动(依照平移方向D4)，触头弹簧71受到压缩。

当偏心机构6到达第二死锁位置PD2时，偏心轴线A3、连杆轴线A4和位移轴线A1相互对齐，并且触头弹簧71达到其最大压缩(图 12)。

当偏心机构被致动轴52移动时，偏心机构6越过第二死锁位置PD2并朝向第二运行终点位置P2移动(相对于第二死锁位置PD2过旋转)。

在偏心机构6在第二死锁位置PD2和第二运行终点位置P2之间移动期间，可动柱塞72依照平移方向D3相对于可动触头4略微移动 (百分之几毫米)。

触头弹簧71相对于在偏心机构6达到第二死锁位置PD2处的情况下达到的最大压缩状态释放一些弹性能。

当偏心机构6到达第二运行终点位置P2时，闭合操纵结束(图 12)。

开关设备的闭合状态

当开关设备1处于闭合状态时，可动触头4与固定触头3耦合(图13)。

触头弹簧71被压缩，但是其存储的弹性能量低于在偏心机构6 位于第二死锁位置PD2处的情况下存储的最大弹性能量。

偏心机构6的连杆体620抵靠引导元件66。

连杆体620的连杆轴线A4不与可动触头的位移轴线A1对齐。

偏心体61的偏心轴线A3和连杆体620的连杆轴线A4形成几度 (例如，低于或等于5°)的第二角度α'。

电动马达5可以关掉，这是因为偏心机构6能够稳定地保持第二运行终点位置P2，直到执行开关设备的断开操纵。

连杆体620抵靠运行终点元件66防止该运行终点元件在旋转方向 D2上移动(相对于致动轴52偏心地移动)。

另一方面，由于偏心轴线A3和连杆轴线A4不相互对齐，定向成使可动触头4远离固定触头移动的任何力(例如，可动柱塞72的重力) 具有定向成抵抗偏心机构6沿旋转方向D1的运动的侧向分量。

这种侧向分量将连杆体620稳定地保持在抵靠引导元件66的抵靠位置中，直到电动马达51被激活以便执行断开操纵。

断开操纵

为了执行断开操纵，电动马达51被激活，致动轴依照旋转方向D1旋转(图13)。

连杆体620离开其抵靠引导元件66的抵靠位置并且沿相同的旋转方向D1旋转，这是因为抵抗连杆体620运动的任何力被致动轴52所施加的力克服。

偏心机构6朝向第二死锁位置PD2移动(图12、13)。

在偏心机构6在第二运行终点位置P2和第二死锁位置PD2之间移动期间，可动柱塞72依照平移方向D4相对于可动触头4稍微相对移动(百分之几毫米)。

触头弹簧71相对于在偏心机构6处于第二运行终点位置P2处的情况下达到的压缩状态稍微压缩。

当偏心机构6到达第二死锁位置PD2时，偏心轴线A3、连杆轴线A4和位移轴线A1相互对齐，并且触头弹簧71达到其最大压缩状态。

随着致动轴52使偏心机构移动，偏心机构6越过第二死锁位置 PD2并朝向第二死锁位置PD1移动。

在偏心机构6在第二死锁位置PD2和第一死锁位置PD1之间移动期间，可动柱塞72依照平移方向D3相对于可动触头4相对移动。

触头弹簧71相对于在偏心机构6位于第二死锁位置PD2处的情况下达到的最大压缩状态释放弹性能。

在偏心机构从第二死锁位置PD2移动到第一死锁位置PD1期间，偏心机构6到达第二中间位置PI2(优选地，该第二中间位置与第一中间位置PI1重合)，在该第二中间位置处，可动触头4与固定触头3 解耦。

当偏心机构6到达第二中间位置PI2时，柱塞构件73的第二端部 722与可动触头4相联接，并且可动触头4被柱塞构件72沿着平移方向D3拖拉远离固定触头3，从而与固定触头3解耦。

随着致动轴52仍然使偏心机构移动，偏心机构6越过第二中间位置PI2并继续朝向第二死锁位置PD2移动。

连杆体620继续沿旋转方向D1旋转。

在偏心机构6从第二中间位置PI2到第一运行终点位置P1移动期间，由于可动触头4不再与固定触头3相耦合，触头弹簧71不被压缩(相对于其偏压状态)，它与柱塞构件72和可动触头4一起牢固地移动。

在偏心机构6从第二中间位置PI2到第一死锁位置PD1移动期间，由于其被柱塞构件72拖动，柱塞构件72相对于固定触头3移动离开(依照平移方向D3)。

当偏心机构6到达第一死锁位置PD1时，偏心轴线A3、连杆轴线A4和位移轴线A1相互对齐，并且可动触头4到达距固定触头3最大距离的位置处。

随着致动轴52使偏心机构移动，偏心机构6越过第一死锁位置 PD1并朝向第一运行终点位置P1移动(相对于第一死锁位置PD1过旋转)。

在偏心机构6在第一死锁位置PD1和第一运行终点位置P1之间移动期间，可动柱塞72沿着位移轴线A1依照平移方向D4稍微移动 (百分之几毫米)。

因此，可动触头4朝向固定触头3稍微移动(百分之几毫米)。

当偏心机构6到达第一运行终点位置P1时，断开操纵结束。

根据本发明的开关设备1相对于现有技术的已知设备提供了显著的优点。

开关设备1设置有传动组件150，该传动组件确保在断开操纵或闭合操纵期间致动可动触头的最高水平性能。

特别地，偏心机构6确保可动触头的高水平运动控制以及高精度和高可靠性。

如上所述布置的偏心机构6允许相对于现有技术的传统解决方案减小传动组件的轴向长度，这在减小振动和机械应力方面具有相关益处。

偏心机构6允许获得非常紧凑、简单且稳固的传动组件来移动可动触头，这在开关设备的整体结构的尺寸优化方面具有相关益处。

由于偏心机构6，开关设备可以保持闭合或断开状态而不用使致动组件5通电，因而带来电力消耗的相关减少。

因此，根据本发明的开关设备1的特征在于对于预期应用的高水平可靠性。

根据本发明的开关设备1具有相对容易和廉价的工业生产和现场安装。

Claims (15)

1.一种用于中压电气系统的开关设备(1)，所述开关设备包括一个或多个电极(2)，每个电极能够与对应的电线电耦合，所述开关设备包括：

-对于每个电极，固定触头(3)和对应的可动触头(4)，所述可动触头能够沿着对应的平移位移轴线(A1)在与所述固定触头解耦的解耦位置和与所述固定触头耦合的耦合位置之间可逆地移动，在所述开关设备的闭合操纵期间，所述可动触头从所述解耦位置移动到所述耦合位置，在所述开关设备的断开操纵期间，所述可动触头从所述耦合位置移动到所述解耦位置；

-致动组件(5)，对于每个电极，所述致动组件具有电动马达(51)和致动轴(52)，所述致动轴在所述开关设备的闭合操纵或断开操纵期间绕旋转轴线(A2)旋转；

其特征在于，对于每个电极，所述开关设备还包括传动组件(150)，所述传动组件包括：

-与所述致动轴(52)操作性地联接的偏心机构(6)，所述偏心机构由所述致动轴提供的旋转机械力致动，以在所述开关设备的闭合操纵或断开操纵期间致动所述可动触头(4)；

-与所述偏心机构(6)和所述可动触头(4)操作性地联接的传动机构(7)，所述传动机构通过由所述偏心机构提供的平移机械力致动，以在所述开关设备的闭合操纵或断开操纵期间致动所述可动触头；

其中，在所述开关设备的断开操纵期间或闭合操纵期间，所述偏心机构能够在第一运行终点位置(P1)和第二运行终点位置(P2)之间移动，在所述第一运行终点位置处，所述可动触头与所述固定触头解耦，在所述第二运行终点位置处，所述可动触头耦合至所述固定触头，

其中，所述偏心机构在所述开关设备的断开操纵结束时到达所述第一运行终点位置(P1)并且在所述电动马达(51)关掉的情况下稳定地保持所述第一运行终点位置，直到执行所述开关设备的闭合操纵，

其中，所述偏心机构在所述开关设备的闭合操纵结束时到达所述第二运行终点位置(P2)并且在所述电动马达(51)关掉的情况下稳定地保持所述第二运行终点位置，直到执行所述开关设备的断开操纵。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，在所述开关设备的断开操纵期间或闭合操纵期间，所述偏心机构(6)经过第一死锁位置(PD1)，在所述第一死锁位置处，所述可动触头(4)与所述固定触头(3)解耦并到达距所述固定触头最大距离的位置。

3.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，在所述开关设备的断开操纵期间或闭合操纵期间，所述偏心机构(6)经过第二死锁位置(PD2)，在所述第二死锁位置处，所述可动触头(4)与所述固定触头(3)耦合，并且所述传动机构(7)的与所述可动触头操作性地联接的触头弹簧(71)存储最大弹性能量。

4.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，在所述开关设备的闭合操纵期间，所述偏心机构离开所述第一运行终点位置(P1)、经过所述第一死锁位置(PD1)、经过所述第二死锁位置(PD2)、到达所述第二运行终点位置(P2)，在所述第一运行终点位置处所述可动触头(4)与所述固定触头(3)解耦并且与所述固定触头间隔开的距离短于所述最大距离，在所述第二运行终点位置处所述可动触头与所述固定触头耦合并且所述触头弹簧(71)存储的弹性能量小于所述最大弹性能量。

5.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，在所述开关设备的断开操纵期间，所述偏心机构离开所述第二运行终点位置(P2)、经过所述第二死锁位置(PD2)、经过所述第一死锁位置(PD1)、到达所述第一运行终点位置(P1)，在所述第二运行终点位置处所述可动触头(4)与所述固定触头(3)耦合并且所述触头弹簧(71)存储的弹性能量小于所述最大弹性能量，在所述第一运行终点位置处所述可动触头与所述固定触头解耦并且与所述固定触头间隔开的距离短于所述最大距离。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述偏心机构(6)包括：

-偏心体(61)，所述偏心体与所述致动轴(52)联接，以便与所述致动轴一起牢固地旋转，所述偏心体沿垂直于所述旋转轴线(A2)的平面(π)具有：偏心中心(EC)，所述偏心中心与所述旋转轴线(A2)间隔开；和曲柄轴线(A3)，所述曲柄轴线经过所述旋转轴线和所述偏心中心(EC)；

-连杆体(620)，所述连杆体与所述偏心体操作性地联接，以便能够相对于所述偏心体可旋转地移动，所述连杆体沿连杆轴线(A4)纵向延伸并且在所述连杆体的铰接点(65)处与所述传动机构(7)可旋转地联接。

7.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，当所述偏心机构(6)到达所述第一运行终点位置(P1)或所述第二运行终点位置(P2)时,所述曲柄轴线(A3)和所述连杆轴线(A4)沿垂直于所述旋转轴线(A2)的平面(π)形成绝对值为几度的角度(α，α')。

8.根据权利要求7所述的开关设备，其特征在于，所述角度(α，α')的绝对值小于或等于5°。

9.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述铰接点(65)和所述偏心中心(EC)之间沿着垂直于所述旋转轴线(A2)的平面(π)的距离比在所述开关设备的闭合操纵期间或断开操纵期间所述可动触头(4)能够相对于所述固定触头(3)达到的最大距离大得多。

10.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于：

-所述偏心体(61)包括与所述致动轴(52)同轴的第一腔(611)，所述致动轴至少部分地插入到所述第一腔中，以便与所述偏心体机械地联接；

-所述连杆体(620)包括与所述偏心体同轴的第二腔(621)，所述偏心体至少部分地插入到所述第二腔中，以便与所述连杆体机械地联接。

11.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述偏心机构(6)包括处于固定位置的运行终点元件(66)，当所述偏心机构(6)到达所述第一运行终点位置(P1)或所述第二运行终点位置(P2)时，所述连杆体(620 )抵靠所述运行终点元件。

12.根据权利要求1至5中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述传动机构(7)包括：

-柱塞构件(72)，所述柱塞构件沿所述位移轴线(A1)纵向延伸并具有相对的端部(721，722)，所述柱塞构件的第一端部(721)与所述偏心机构(6)操作性地联接；

-触头弹簧(71)，所述触头弹簧沿所述位移轴线(A1)布置并具有相对的端部(711，712)，所述触头弹簧的第一端部(711)与所述可动触头(4)操作性地联接，所述触头弹簧的第二端部(712)与所述柱塞构件的第二端部(722)操作性地联接。

13.根据权利要求12所述的开关设备，其特征在于，所述柱塞构件(72)的第二端部(722)在所述开关设备的断开操纵期间或闭合操纵期间相对于所述可动触头(4)相对移动，所述触头弹簧(71)在所述柱塞构件(72)的第二端部(722)相对于所述可动触头相对移动期间受到压缩或释放。

14.根据权利要求12所述的开关设备，其特征在于，所述柱塞构件(72)的第二端部(722)是杯形的，以限定用于至少部分地容置所述触头弹簧(71)的容积，所述柱塞构件的第二端部包括第一联接表面(723)，用于在所述开关设备的断开操纵期间与所述可动触头(4)机械地联接，所述柱塞构件的第二端部包括第三联接表面(724)，用于在所述开关设备的闭合操纵期间与所述触头弹簧(71)机械地联接。

15.根据权利要求1至5中的任一项所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备为真空操作类型的开关设备。

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