CN110447086A - 具有多个断电器单元的断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多个断电器单元(5至8)的断路器(1),所述断电器单元分别具有用于断开和接通断电器单元(5至8)的电流路径的至少一个可移动的开关元件(13),其中,所有断电器单元(5至8)的电流路径电气串联连接。所述断路器(1)具有驱动器(21),每个可移动开关元件(13)通过用于移动开关元件(13)的运动链耦连到所述驱动器,其中,所述运动链至少具有近似相等的长度。

Description

具有多个断电器单元的断路器
本发明涉及一种具有多个断电器单元的断路器。
断路器是一种电气开关,其设计用于高电流和高电压,以便特别是能够安全地断开高的过载电流和短路电流。为此,断路器具有断电器单元,该断电器单元具有至少一个可移动的用于断开和接通电流路径的开关元件。
特别地,用于高电压的断路器可以具有多个断电器单元,这些断电器单元的电流路径电气串联连接,以便将在断路器上存在的电压分配到各个断电器单元的电流路径上。为了在开关过程中均匀地为各个断电器单元施加负荷,必须实现各个断电器单元中的开关移动的同步,即断电器单元的电流路径在开关过程中必须至少近似地同时断开或接通。为此,例如可以使用多个驱动器,这些驱动器驱动不同的断电器单元的开关元件并且彼此同步。
因此,本发明要解决的技术问题是提供一种具有多个断电器单元的断路器,该断路器尤其在各个断电器单元中的开关移动的同步方面得到了改进。
根据本发明,该技术问题通过权利要求1的特征来解决。
本发明的有利的设计方案是从属权利要求的内容。
根据本发明的断路器具有多个断电器单元,这些断电器单元分别具有至少一个可移动的用于断开和接通断电器单元的电流路径的开关元件,其中,所有断电器单元的电流路径电气串联连接。断路器具有驱动器,每个可移动的开关元件通过用于移动开关元件的运动链耦连到该驱动器,其中,运动链至少具有近似相等的长度。
因此,根据本发明的断路器具有多个断电器单元,断电器单元的所有可移动的开关元件由仅一个共同的驱动器,例如弹簧储能驱动器或电机驱动器驱动。在此,各个断电器单元中的开关移动的同步通过以下方式实现,即将不同的断电器单元的可移动的开关元件通过至少近似等长的运动链耦连到驱动器。由此,例如相对于具有用于不同的断电器单元的开关元件的、彼此同步的多个驱动器的断路器的实施方案导致成本和材料的显著降低。
本发明的设计方案规定了一种由驱动器直接驱动的驱动杆,该驱动杆是所有运动链的传动构件。这有利地可以实现通过被运动链共用的驱动杆同时激活所有的运动链。
本发明的另外的设计方案规定,每个运动链具有通过驱动杠杆耦连到驱动杆的至少一个耦连杆,其中,耦连杆具有相等的长度。这有利地产生了运动链的由耦连杆构成的构件的相等的长度。
本发明的另外的设计方案规定,每个耦连杆在其中部区域中由引导杠杆引导。由此可以有利地避免或至少减小在较高压力负荷的情况下的耦连杆的弯曲,所述弯曲减小了通过耦连杆的力传输。
本发明的另外的设计方案规定,彼此不同的运动链的两个耦连杆通过驱动杠杆沿彼此相反的方向移动。由此可以实现,不同的运动链的耦连杆在开关过程中同时承受压力负荷或拉力负荷。这是有利的,因为在一个运动链的耦连杆同时承受拉力负荷的情况下,另一运动链的耦连杆的压力负荷会导致通过耦连杆的不均匀的力传输,不均匀的力传输可能会损害与所述运动链连接的开关元件的同步。
本发明的另外的设计方案规定,每个运动链具有通过驱动杠杆耦连到驱动杆的两个耦连杆,这两个耦连杆通过驱动杠杆沿彼此相反的方向移动。这导致在每个开关过程中,每个运动链的耦连杆承受拉力负荷,而另外的耦连杆承受压力负荷。由此有利地消除了在实施具有仅一个耦连杆的运动链的情况下通过耦连杆的压力负荷减小力传输的缺点。此外,还可以省去对用于在压力负荷的情况下减小耦连杆的弯曲的引导杠杆的使用,因为在每个开关过程中,始终有一个耦连杆承受拉力负荷,该耦连杆可以主要承担力传输。
本发明的另外的设计方案规定了一种支架,该支架具有设计为空心体的支承梁,在该支承梁内布置有耦连杆和驱动杠杆,并且在该支承梁处布置有驱动器。在此,驱动杠杆和驱动器布置在支承梁的中部区域中,并且每个耦连杆从支承梁的中部区域延伸到支承梁的端部区域。由此,断路器的支架有利地用于布置耦连杆、驱动杠杆和驱动器,其中,驱动杠杆和驱动器的居中的布置有助于实施相同长度的运动链。
本发明的另外的设计方案规定,每个运动链具有开关杆,所述开关杆在绝缘子支柱中延伸,在该绝缘子支柱上布置有至少一个断电器单元,其中,开关杆至少具有大致相等的长度。这有利地一方面导致运动链的由开关杆构成的构件的相等的长度,并且另一方面导致断电器单元在绝缘子支柱上的电气绝缘的布置。
本发明的另外的设计方案规定,运动链的每个耦连杆通过转向传动装置耦连到运动链的开关杆。这有利地可以通过开关杆实现从耦连杆到断电器单元的力传输。
本发明的另外的设计方案规定,每个绝缘子支柱布置在支承梁上。由此,布置在绝缘子支柱中的开关杆有利地可以耦连到布置在支承梁中的耦连杆。
本发明的另外的设计方案规定,在每个绝缘子支柱上布置两个断电器单元,这些断电器单元在彼此相对的一侧从绝缘子支柱伸出。由此,每个绝缘子支柱有利地用于布置两个断电器单元。
本发明的另外的设计方案规定,布置在绝缘子支柱上的两个断电器单元的可移动的开关元件耦连到在绝缘子支柱中延伸的开关杆。这有利地可以通过开关杆实现将驱动器的驱动力传输到开关元件。
本发明的另外的设计方案规定,每个可移动的开关元件通过输出转向单元和输出杆耦连到开关杆,其中,输出杆至少具有近似相等的长度。这有利地导致运动链的由输出杆构成的构件的相等的长度。
本发明的另外的设计方案规定了四个断电器单元。这有利地可以实现将在断路器上存在的电压分配到四个断电器单元上。
结合下面对结合附图更详细解释的实施例的描述更清楚和明晰地理解本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式。附图中:
图1示出了断路器的第一实施例,
图2示出了图1所示的断路器的细节,
图3示出了断路器的第二实施例的细节,
图4示出了断路器的第三实施例的细节,
图5示出了断路器的第四实施例的细节。
彼此相应的部分在附图中具有相同的附图标记。
图1示出了断路器1的第一实施例。断路器1具有两个竖直的绝缘子支柱3、4,四个断电器单元5至8和支架9。支架9具有水平延伸的支承梁10和框架腿11,支承梁10布置在框架腿上。绝缘子支柱3、4在支承梁10上布置在支承梁10的彼此相对的端部区域中。支承梁10和绝缘子支柱3、4分别设计为空心体。
图2示出了图1所示的断路器1在支架9的区域中的细节,其中,支承梁10剖开地示出。
在每个绝缘子支柱3、4的上端布置有两个断电器单元5至8,这些断电器单元在彼此相对的一侧从绝缘子支柱3、4伸出,其中两个断电器单元5至8中的一个朝另外的绝缘子支柱3、4的方向从绝缘子支柱3、4伸出,并且另外的断电器单元5至8沿相反的方向从绝缘子支柱3、4伸出。
每个断电器单元5至8具有绝缘壳体,在该绝缘壳体中布置有断路器1的开关室。绝缘壳体分别实施为管状,并且平行于支承梁10地水平延伸。在每个断电器单元5至8的开关室中布置有断电器单元5至8的可在两个开关位置之间移动的开关元件13,其中,断电器单元5至8的电流路径在开关元件13的第一开关位置中是断开的,并且在开关元件13的第二开关位置中是接通的。四个断电器单元5至8的电流路径电气串联连接。为此,布置在同一绝缘子支柱3、4上的两个断电器单元5至8的电流路径彼此电气串联连接并且通过电气连接导线15与分别布置在另外的绝缘子支柱3、4上的两个断电器单元5至8的电流路径连接。
此外,在每个断电器单元5至8的下方布置有平行于断电器单元5至8延伸电容器单元17,该电容器单元用于将在断路器1上存在的电压均匀地分配到各个断电器单元5至8的电流路径上。每个电容器单元17具有布置在绝缘壳体中的至少一个电容器。
在每个断电器单元5至8的背向布置有断电器单元5至8的绝缘子支柱3、4的端部上分别布置有屏蔽环19,该屏蔽环用于绝缘屏蔽断电器单元5至8以及布置在其下方的电容器单元17。
断路器1具有驱动器21,通过该驱动器可以移动所有断电器单元5至8的可移动的开关元件13。每个可移动的开关元件13通过运动链耦连到驱动器21。驱动器21在支承梁10的中部区域处布置在支承梁10的下侧,并且该驱动器例如设计为弹簧储能驱动器或电机驱动器。此外,在支承梁10处布置有用于控制驱动器21的驱动控制器23。
第一运动链由驱动杆25、第一耦连杆27、第一开关杆37和第一输出杆31构成。驱动杆25直接由驱动器21驱动并且基本上竖直地从驱动器21延伸进入支承梁10。驱动杆25通过驱动杠杆35耦连到第一耦连杆27。第一耦连杆27在支承梁10内基本上水平地从驱动杠杆35延伸到第一转向传动装置39,第一转向传动装置布置在第一绝缘子支柱3下方,并且第一耦连杆27耦连到第一开关杆37。第一开关杆37在第一绝缘子支柱3内基本上竖直地从第一转向传动装置39延伸到第一输出转向单元45,第一开关杆37从第一输出转向单元耦连到第一输出杆31。第一输出杆31耦连到布置在第一绝缘子支柱3上的第一断电器单元5的可移动的开关元件13。
第二运动链由驱动杆25、第一耦连杆27、第一开关杆37和第二输出杆32构成。第二输出杆32也通过第一输出转向单元45耦连到第一开关杆37。此外,第二输出杆32耦连到布置在第一绝缘子支柱3上的第二断电器单元6的可移动的开关元件13。
第三运动链由驱动杆25、第二耦连杆28、第二开关杆38和第三输出杆33构成。驱动杆25通过驱动杠杆35耦连到第二耦连杆28。第二耦连杆28在支承梁10内基本上水平地从驱动杠杆35延伸到第二转向传动装置40,第二转向传动装置布置在第二绝缘子支柱4下方,并且将第二耦连杆28耦连到第二开关杆38。第二开关杆38在第二绝缘子支柱4内基本上竖直地从第二转向传动装置40延伸到第二输出转向单元46,第二开关杆38从第二输出转向单元耦连到第三输出杆33。第三输出杆33耦连到布置在第二绝缘子支柱4上的第三断电器单元7的可移动的开关元件13。
第四运动链由驱动杆25、第二耦连杆28、第二开关杆38和第四输出杆34构成。第四输出杆34也通过第二输出转向单元46耦连到第二开关杆38。此外,第四输出杆34耦连到布置在第二绝缘子支柱4上的第四断电器单元8的可移动的开关元件13。
驱动杠杆35具有基本上彼此垂直的两个杠杆臂,其中,一个杠杆臂与驱动杆25连接,另一个杠杆臂与两个耦连杆27、28连接。由此,驱动杠杆35将驱动杆25的基本上竖直的移动转换为耦连杆27、28的相同定向的、基本上水平的移动。
第一转向传动装置39将第一耦连杆27的基本上水平的移动转换为第一开关杆37的基本上竖直的移动。为此,第一转向传动装置39具有第一转向轴41,第一转向轴分别以连杆形式与第一耦连杆27和第一驱动杆25连接。第一转向轴41引导穿过第一转向传动装置壳体43的壁,第一转向传动装置壳体的内部空间与第一绝缘子支柱3、第一断电器单元5和第二断电器单元6的内部空间一起例如构成连通的气密的空腔,该空腔例如可以用诸如六氟化硫的绝缘气体填充。
第二转向传动装置40类似地将第二耦连杆28的基本上水平的移动转换为第二开关杆38的基本上竖直的移动。为此,第二转向传动装置40具有第二转向轴42,第二转向轴分别以连杆形式与第二耦连杆28和第二驱动杆25连接。第二转向轴42引导穿过第二转向传动装置壳体44的壁,第二转向传动装置壳体的内部空间与第二绝缘子支柱4、第三断电器单元7和第四断电器单元8的内部空间一起例如构成连通的气密的空腔,该空腔例如可以用诸如六氟化硫的绝缘气体填充。
第一输出转向单元45将第一开关杆37的基本上竖直的移动转换为第一输出杆31和第二输出杆32的彼此相反的、基本上水平的移动,该移动通过第一输出杆和第二输出杆与第一断电器单元5和第二断电器单元6的可移动的开关元件13的耦连转换为开关元件13的彼此相反的水平移动。
相应地,第二输出转向单元46将第二开关杆38的基本上竖直的移动转换为第三输出杆33和第四输出杆34的彼此相反的、基本上水平的移动,该移动通过第三输出杆和第四输出杆与第三断电器单元7和第四断电器单元8的可移动的开关元件13的耦连转换为开关元件13的彼此相反的水平移动。
每个耦连杆27、28在其中部区域中在导向杠杆36上被引导。由此,有利地可以在大的压力负荷下避免或者减小耦连杆27、28的减小至相应的转向传动装置39、40的力传输的弯曲。
两个耦连杆27、28具有相等的长度,两个开关杆37、38具有相等的长度,并且输出杆31至34具有相等的长度,从而四个运动链也至少近似具有相等的长度。由此有利地实现了,所有四个断电器单元5至8的可移动的开关元件13至少近似同时地通过驱动器21移动。
图3示出了断路器1的第二实施例的类似于图2的细节。该实施例与图1和2中所示的实施例的区别仅在于驱动杠杆35的实施。该实施例的驱动杠杆35设计为三臂杠杆,其具有彼此平行的分别与耦连杆27、28连接的两个杠杆臂和与之垂直的与驱动杆25连接的杠杆臂。由此,驱动杆25的基本上竖直的移动转换为耦连杆27、28的彼此相反定向的、基本上水平的移动。相对于图1和2中所示的实施例,两个耦连杆27、28由此在开关过程中都要么承受压力负荷要么承受拉力负荷,而在图1和2中所示的实施例中,在每个开关过程中,耦连杆27、28中的一个承受压力负荷,另一个承受拉力负荷。相对于图1和图2中所示的实施例,两个耦连杆27、28的这种更均匀的负荷可以实现断电器单元5至8的开关元件13的移动的更加改善的同步。
图4示出了断路器1的第三实施例的类似于图2的细节。该实施例与图3所示的实施例的不同之处主要在于两个附加的耦连杆29、30,这些耦连杆分别将转向传动装置39、40与驱动杠杆35连接,从而驱动杠杆35的彼此平行的两个杠杆臂分别通过耦连杆27至30与两个转向传动装置39、40中的每个连接。由此,在每个开关过程中,使驱动杠杆35与转向传动装置39、40连接的耦连杆27到30中的一个承受压力负荷,使驱动杠杆35与转向传动装置39、40连接的耦连杆27到30中的另外的耦连杆承受拉力负荷。因此,在承受压力负荷的耦连杆27至30弯曲的情况下,驱动力可以通过承受拉力负荷的耦连杆27至30来进行传输,从而有利地可以省去用于耦连杆27至30的防止弯曲的引导杠杆(36)。
图5示出了断路器1的第四实施例的类似于图2的细节。该实施例与图1和图2中所示的实施例的不同之处也仅在于驱动杠杆35的实施。该实施例的驱动杠杆35设计为分叉杠杆,其具有两个杠杆臂,所述杠杆臂可以通过驱动杆25的竖直移动彼此接近或者彼此远离地移动,并且杠杆臂分别与耦连杆27、28连接。由此,驱动杆25的基本上竖直的移动转换为耦连杆27、28的彼此相反定向的、基本上水平的移动。如在图3中所示的实施例中,相对于图1和2中所示的实施例,两个耦连杆27、28由此在开关过程中都要么承受压力负荷要么承受拉力负荷,相对于图1和2中所示的实施例,这可以实现断电器单元5至8的开关元件13的移动的改善的同步。
在图1至图5所示的所有实施例中,绝缘子支柱3、4或绝缘子支柱3、4的区段分别例如由例如陶瓷制成,或者设计为具有由硅酮制成的外管和由玻璃纤维增强的塑料制成的内管的套管。此外,绝缘子支柱3、4在外侧具有环状的绝缘罩,用于延长在外侧流动的爬电电流的爬电距离。断电器单元5至8和电容器单元17的绝缘壳体也分别例如由陶瓷制成或者设计为具有由硅酮制成的外管和由玻璃纤维增强的塑料制成的内管的套管,并且在外侧具有环状的绝缘罩,用于延长在外侧流动的爬电电流的爬电距离。
此外,图1至图5中所示的实施例的将开关杆37、38耦连到两个输出杆31至34的每个输出转向单元45、46例如可以设计为输出杠杆,该输出杠杆类似于图3或5中所示的实施例的驱动杠杆35地进行设计,并且将开关杆37、38的基本上竖直的移动转换为输出杆31至34的彼此相反的、基本上水平的移动。
虽然在细节上通过优选的实施例对本发明进行阐述和描述,但是本发明却不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它的变型方案,而不脱离本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种具有多个断电器单元(5至8)的断路器(1),所述断电器单元(5至8)分别具有用于断开和接通断电器单元(5至8)的电流路径的至少一个可移动的开关元件(13),其中
-所有断电器单元(5至8)的电流路径电气串联连接,
-并且所述断路器(1)具有驱动器(21),每个可移动开关元件(13)通过用于移动开关元件(13)的运动链耦连到所述驱动器(21),
-其中,所述运动链至少具有近似相等的长度。
2.根据权利要求1所述的断路器(1),其特征在于具有由所述驱动器(21)直接驱动的驱动杆(25),所述驱动杆(25)是所有运动链的传动构件。
3.根据权利要求1或2所述的断路器(1),其特征在于,每个运动链具有至少一个通过驱动杠杆(35)耦连到驱动杆(25)的耦连杆(27至30),其中,所述耦连杆(27至30)具有相等的长度。
4.根据权利要求3所述的断路器(1),其特征在于,每个耦连杆(27至30)在其中部区域中由引导杠杆(36)引导。
5.根据权利要求3或4所述的断路器(1),其特征在于,彼此不同的运动链的两个耦连杆(27至30)通过所述驱动杠杆(35)沿彼此相反的方向移动。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的断路器(1),其特征在于,每个运动链具有通过所述驱动杠杆(35)耦连到驱动杆(25)的两个耦连杆(27至30),所述两个耦连杆(27至30)通过所述驱动杠杆(35)沿彼此相反的方向移动。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的断路器(1),其特征在于具有支架(9),所述支架(9)具有设计为空心体的支承梁(10),在所述支承梁(10)内布置有所述耦连杆(27至30)和所述驱动杠杆(35),并且在所述支承梁(10)处布置有所述驱动器(21),其中,所述驱动杠杆(35)和驱动器(21)布置在所述支承梁(10)的中部区域中,并且每个耦连杆(27至30)从所述支承梁(10)的中部区域延伸到所述支承梁(10)的端部区域。
8.根据上述权利要求中任一项所述的断路器(1),其特征在于,每个运动链具有开关杆(37、38),所述开关杆在绝缘子支柱(3、4)中延伸,在所述绝缘子支柱(3、4)上布置有至少一个断电器单元(5至8),其中,所述开关杆(37、38)至少具有大致相等的长度。
9.根据权利要求8和权利要求3至7中任一项所述的断路器(1),其特征在于,运动链的每个耦连杆(27至30)通过转向传动装置(39、40)耦连到所述运动链的开关杆(37、38)。
10.根据权利要求7和8或7和9所述的断路器(1),其特征在于,每个绝缘子支柱(3、4)布置在所述支承梁(10)上。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的断路器(1),其特征在于,在每个绝缘子支柱(3、4)上布置两个断电器单元(5至8),所述两个断电器单元(5至8)在彼此相对的一侧从所述绝缘子支柱(3、4)伸出。
12.根据权利要求11所述的断路器(1),其特征在于,布置在绝缘子支柱(3、4)上的两个断电器单元(5至8)的可移动的开关元件(13)耦连到在所述绝缘子支柱(3、4)中延伸的开关杆(37,38)。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的断路器(1),其特征在于,每个可移动的开关元件(13)通过输出转向单元(45、46)和输出杆(31至34)耦连到开关杆(37、38),其中,所述输出杆(31至34)至少具有近似相等的长度。
14.根据上述权利要求中任一项所述的断路器(1),其特征在于具有四个断电器单元(5至8)。
15.根据上述权利要求中任一项所述的断路器(1),其特征在于,所述驱动器(21)是弹簧储能驱动器或电机驱动器。
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