CN111044888A - 测量装置和电气开关单元 - Google Patents

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Abstract

一种测量装置(1)，具有：‑电枢(2)，其包括主壁(21)；‑旋转部件(3)，其用于机械地联接到电气开关单元(CB)的控制轴(S)；‑杆(4)，其与旋转部件(3)成一体并且能够在第一位置和第二位置之间旋转，所述杆(4)延伸穿过形成在主壁(21)中的狭槽(22)；‑位置传感器(5)，其具有可动触点(51)，所述可动触点在当杆处于第一位置时被杆(4)推到缩回位置；‑稳定装置(6)，其具有弹性条带(61)，所述条带(61)沿狭槽(22)延伸以便当杆处于第一位置时在杆(4)上施加保持力。

Description

测量装置和电气开关单元
技术领域
本发明涉及一种用于检测电气开关单元的状态的测量装置。本发明还涉及一种具有这种测量装置的电气开关单元。
背景技术
诸如断路器的电气开关和保护装置通常被配置为在电流强度超过跳闸阈值(tripthreshold)时中断电流的流动。某些跳闸阈值可由用户调整，因此用户可以根据情况调整单元的跳闸曲线。作为可调整阈值的示例，可以引用分别对应于过载电流和短路电流的跳闸阈值，其称为长延迟跳闸阈值和短延迟跳闸阈值。
在某些应用中，还希望使用自保护阈值，以在短路电流“lcc”大于单元能够支撑的最大可承受电动力极限时确保对单元的保护。
这在低压和高强度配电设备中使用的保护和开关单元的情况下特别有用。在许多示例中，这种单元位于次级保护单元的上游。当发生短路时，该单元必须保持闭合足够长的时间，以使位于下游的次级保护装置中的一个能够跳闸并隔离设备的发生短路的部分，只要断路电流不超过不超过自保护阈值即可。
实际上，当单元处于打开状态时和处于闭合状态时，该单元能够支撑的最大电动阻力是不同的。因此，必须根据单元的状态自动调整自保护阈值。因此，必须能够安全可靠地确定该单元处于打开还是闭合状态。
发明内容
为此，本发明涉及一种用于检测电气开关单元(CB)状态的测量装置，该测量装置的特征在于具有：
-电枢，其包括主壁；
-旋转部件，其用于机械地联接到电气开关单元的控制轴；
-杆，其能够与旋转部件一体地在第一位置和第二位置之间旋转，所述杆延伸穿过形成在主壁中的狭槽；
-位置传感器，其具有可动触点，所述可动触点设计成当杆处于第一位置时被杆推到缩回位置并且当杆处于第二位置时被杆推到释放位置；
-稳定装置，其具有与电枢一体的基部和紧固到基部的弹性条带，所述条带沿狭槽延伸并且被设计为当杆处于第一位置时在杆上施加保持力。
借助于本发明，测量装置使得可以安全可靠地确定开关单元是处于打开状态还是闭合状态。特别地，稳定装置使得可以限制杆的无意振动，该无意振动很可能导致单元的状态的错误检测。
根据本发明的有利但非强制性的方面，这样的测量装置可单独或以任何技术上可行的组合包括以下一个或多个特征：
-条带具有弯曲部分，所述弯曲部分设置在狭槽附近并且形成用于在杆处于第一位置时保持杆的空间。
-基部由聚碳酸酯制成。
-所述基部具有容纳壳体，所述条带的一部分接收在所述容纳壳体内部，所述壳体在基部的面向电枢的主壁的第一面上敞开，所述条带通过从基部突出到壳体中的支承点而被锚定。
-条带的嵌入端具有弯曲部分。
-所述基部具有在与所述第一面相反的一侧的第二面上在所述容纳壳体附近形成的过厚部。
-所述基部具有从所述基部垂直于所述电枢的主壁突出的电绝缘的保护壁。
-所述位置传感器以与所述稳定装置的基部对齐的方式安装在所述电枢上，所述基部介于位置传感器和主壁之间。
-所述条带具有自由端部，所述自由端部设置在所述狭槽附近并且当所述杆位于第二位置时抵靠所述杆。
-当所述杆在第一位置和第二位置之间移动时，所述条带保持与所述杆接触。
-所述条带设计成当所述杆处于第二位置时在所述杆上施加保持力。
根据另一方面，本发明涉及一种具有可分离电触点的电开关单元，所述单元具有联接到可分离电触点的控制轴，以便在电打开状态和电闭合状态之间切换单元。开关单元还具有根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，所述测量装置机械地联接到控制轴，以便检测所述单元是处于打开状态还是处于闭合状态。
附图说明
根据以下对测量装置的实施例的描述，将更好地理解本发明，并且其进一步的优点将变得更加明显，所述描述仅以示例的方式并参考附图给出，其中：
-图1是根据本发明实施例的测量装置的透视示意图，该测量装置连结到电气开关和/或保护单元；
-图2以分解图示出了图1的测量装置的示意图；
-图3和图4是图1的测量装置的轮廓图，在图1中的箭头III所示的观察方向上示出，并且分别对应于测量装置的杆的两个不同位置；
-图5和图6是属于图1的测量装置的稳定装置的两个透视图的示意图。
具体实施方式
图1涉及用CB表示的电气开关和/或保护单元，例如断路器，特别是具有可分离触点的空气断路器。
根据实施方式，单元CB例如在诸如高强度(例如，大于500安培)和低压(例如，小于1000伏特)配电设备的配电设备内连接至电源线。单元CB例如安装在配电盘(electricalswitchboard)中。
单元CB可在用于中断电流流动的电打开状态和允许电流流动的电闭合状态之间选择性地且可逆地切换。
单元CB被配置为在该电流的强度超过预定的跳闸阈值时中断电力线中的电流流动。
为此，单元CB具有未示出的跳闸装置，例如电子跳闸装置。
例如，这种电子跳闸装置可以由单元CB的电子控制单元实现或连结到单元CB的电子控制单元。在示例中，电子控制单元可以具有电子电路和/或微控制器或可编程微处理器。
单元CB还具有未示出的开关机构，该开关机构被设计成根据由跳闸装置或由用户操纵的控制构件输出的控制命令来移动可分离触点。
在示例中，单元CB可具有一个或多个极，每个极与电流的电气相相关联。因此，在多相电流的情况下，每个极具有固有的可分离触点，但是仍然由开关机构共同控制。
例如，切换机构具有控制轴，表示为S，通常称为“极轴”。
轴S联接到可分离触点，以便向其传递打开或闭合运动，以例如在轴S在相应的预定位置之间移动时打开或闭合单元。在示例中，轴S可绕其纵向轴线旋转并且通过绕其纵向轴线转动而在预定位置之间移动。
单元CB还具有设计成确定单元CB的状态，特别是确定单元CB是处于打开还是闭合状态的测量装置1。
在图1至图6中示出了测量装置1的示例。
如图2所示，装置1具有电枢2、旋转部件3、杆4、位置传感器5和稳定装置6。
电枢2包括主壁21，该主壁21例如具有平坦形状。在主壁21中形成有通孔22。
在示例中，电枢2由塑料材料制成，例如聚碳酸酯。
例如，电枢2被固定在单元CB的壳体内。
部件3安装在电枢2上，例如安装在壁21的第一面上。部件3可绕垂直于壁21的轴线X3旋转。部件3优选地在轴线X3上居中。
在示例中，部件3为车轮或圆柱体的形式。例如，部件3的直径大于或等于1cm且小于或等于10cm。
通过与部件3一体旋转，杆4可在第一位置和第二位置之间绕轴线X3旋转。
换句话说，由于杆4与部件3一起旋转，所以部件3的任何旋转运动都对应于杆4绕轴线X3的旋转运动。
杆4还延伸穿过狭槽22。
在示例中，杆4相对于旋转轴线X3偏心并且在平行于轴线X3的方向上延伸。
例如，将杆4的一部分插入到在部件3中形成的诸如钻孔的通孔31中。
在所示的示例中，杆4为棒的形式。杆4的第一部分41至少部分地插入壳体31中。杆4的第二部分42穿过狭槽22。
有利地，杆4可以具有中间元件43，其在本情况下为环形形式，该中间元件43用作止挡件，以防止杆4在插入壳体31中时沿其纵轴的无意的平移运动。壳体31可具有扩孔部分，该扩孔部分接收中间元件43。
优选地，杆4由金属例如钢制成。
在实施例中，装置1还具有未示出的弹性返回构件，用于使杆4返回其第一位置或第二位置中的一个。例如，返回构件是扭力弹簧。
优选地，返回构件联接至部件3，然后，杆4通过作用在部件3上而间接地返回。
例如，返回构件使杆4返回其第二位置。
旋转部件3还例如通过未示出的传动机构机械地联接至单元CB的轴S。
在实施例中，传动机构例如通过杠杆将轴S联接至杆4。在这种情况下，杆4的部分41可以突出超过部件3的后部。
因此，将理解的是，通常，用于打开或闭合单元CB的可分离触点以及因此用于在打开或闭合状态之间切换单元CB的轴S的运动引起部件3和杆4的对应运动。
因此，装置1使得可以使用轴S的位置，特别是轴S的角位置，间接地确定单元CB的状态，作为确定单元CB的可分离触点是打开还是闭合的基础。
例如，杆4的第一位置对应于单元CB的闭合状态，而杆4的第二位置对应于单元CB的打开状态。
在实施例中，当轴S在其预定位置之间移动时，部件3(也称为“配重”)用作轴S的减速器。通过说明性而非限制性的示例，部件3由于其形状，特别是其形状或其重心的位置而抵抗惯性，这使得可以控制两个位置之间的运动的持续时间，使得此持续时间处于预定范围内。
在所示的示例中，狭槽22呈以轴线X3为中心的圆弧(或月牙)的形式。例如，选择狭槽的长度(即圆弧的长度)以对应于杆4在第一位置和第二位置之间的移动路径的长度。
例如，如图3所示，在第一位置，杆4在狭槽22的下端处于较低位置。如图4所示，在第二位置，杆4在狭槽22的上端处于高位置。
位置传感器5被设计为测量杆4的位置，特别是检测杆4是处于第一位置还是处于第二位置。
在实施例中，位置传感器5具有可动触点51，该可动触点51被设计成当杆4处于第一位置时被杆4推入到下压位置，并且当杆4处于第二位置时被释放至静止位置。例如，一旦杆4离开第一位置，就释放可动触点51。
在示例中，传感器5的可动触点51是相对于传感器5的主体52以可枢转的方式安装的条带。传感器5还具有按钮53，在这种情况下，按钮53被结合到主体52中。
条带51在这种情况下具有拱形端部，当杆4处于第一位置时，杆4抵靠该拱形端部。
如图3和4所示，条带51仅在被按下时才抵靠按钮53，而在释放时不抵靠按钮53。
在这种情况下，传感器5具有电连接器54，该电连接器54例如设有用于将传感器5连接至单元CB的控制单元的插脚，以便提供表示按钮53的状态并因此表示可动触点51的下压或释放状态的测量信号。
优选地，传感器5安装在电枢2上，例如安装在壁21的第二面上，该第二面位于与壁21的第一面相反的一侧。
在实施例中，单元CB的跳闸装置被编程为取决于借助于传感器5检测到的杆4的位置来自动选择跳闸阈值(称为自保护阈值)。
换句话说，根据单元CB是处于打开状态还是闭合状态，自动选择自保护阈值。
例如，当检测到杆4处于第一位置时，自动选择预定义的第一跳闸阈值或表示为DIN的“瞬时自保护跳闸阈值”。当检测到杆4处于第二位置时，自动选择第二跳闸阈值或表示为DINF的“闭合时的瞬时自保护跳闸阈值”。
稳定装置6具有条带61和基部62或外壳62。基部62安装在电枢2上。条带61例如通过嵌入在基部62中而固定到基部62。条带61沿着狭槽22延伸，并且被设计成当杆4处于第一位置和第二位置中的一个或另一个时，在杆4上施加保持力。
为此，条带61优选是弹性的。条带61例如是金属带。在示例中，条带61由不锈钢制成。
例如，条带61的厚度e61小于或等于2mm或小于或等于1.5mm。在这种情况下，厚度e61沿着带61的整个长度是恒定的。
在一个说明性示例中，当杆4处于第一位置时，由条带61施加在杆4上的保持力大于或等于1daN，优选地大于或等于1.8daN。更优选地，该力小于或等于2.5daN，或者可选地，小于或等于2.2daN。
在图2、5和6中更详细地示出的实施例中，条带61具有自由的第一端611，固定到基部62的第二端612，通过弯曲部分615连接在一起的第一部分613和第二部分614。
例如，部分613和614基本是直的，而弯曲部分615具有圆化的U形形状。
条带61还具有第三部分616，该第三部分616基本上是直的并且与部分614成一角度。第三部分616在第二端612处终止。部分613在第一端611处终止。
在所示的示例中，部分613和614在垂直平面中延伸。条带的主表面垂直于壁21延伸。
在示例中，条带的第二端612具有弯曲部分。
在实施例中，当杆处于第二位置时，自由端611抵靠该杆。因此，将理解的是，当杆4处于第二位置时，第一端611或至少部分613的位于端部611附近的部分基本上定位于杆4所占据的位置。
此外，弯曲部分615设置在狭槽22附近，并且当杆4处于第一位置时形成用于保持杆4的空间。
例如，如图3和图4所示，第一部分613沿着狭槽22延伸。第一端611位于狭槽22的上端，而弯曲部分615位于狭槽22的下端。
优选地，条带61相对于传感器5的可动部分51偏移，例如沿轴线X3偏移，以避免条带61和可动部分21之间的任何重叠。然而，条带61和可动部分51足够靠近壁21，以由杆4致动。
在示例中，当杆4在第一位置和第二位置之间移动时(例如通过在与条带61的主表面之一接触的情况下沿着条带61滑动)，条带61保持与杆4接触。
由于其弹性，条带61允许不阻碍杆4从第二位置(与DINF阈值相关联的高位置)到第一位置(与DIN阈值相关联的低位置)的移动的行进。
当杆4处于第一位置和第二位置中的一个或另一个时，由于条带61的弹性，借助于条带61在杆4上施加的保持力，杆4被稳定地保持在适当的位置。
为了移动杆4以便将其转移到其另一位置，必须在杆4上施加大于保持力的力。实际上，保持力阈值被选择为足够高，以使单元CB内部的寄生振动不足以将杆4移出其第一或第二位置。另一方面，由轴S的相应运动引起的部件3的移动足以克服保持力，并因此使杆4运动到其相对位置。
因此，将理解的是，稳定装置6降低了当杆4处于第一位置时杆4的不期望振荡的风险。在该实施例中，当杆4处于第一位置和第二位置中的另一个时，减小了振动。当单元CB具有高电流流过其时，这种振动例如是由电动力引起的。
例如，当杆4处于第一位置时，杆4的振动可以至少暂时地使条带51被释放，从而使得按钮53被释放，而轴S将不会改变位置。传感器5然后将返回错误信息，该错误信息将不反映单元CB的实际状态。然后将选择会损害电气设备的正常运行的不适当的自保护阈值。
借助于本发明，稳定装置6使得可以限制杆4的无意振动，该无意振动很可能导致单元CB的状态的错误检测。因此，测量装置1可以安全可靠地确定单元CB是处于打开状态还是闭合状态。
在实施例中，基部62由聚合物，特别是塑料材料制成，例如通过模制。
优选地，基部62由聚碳酸酯制成。聚碳酸酯使得可以限制水分的吸收，因此增加了基底62的耐久性。
在实施例中，当装置1处于组装构造时，传感器5以与基部62对准的方式安装在电枢2上。基部62介于传感器5和主壁21之间。
这使得尤其可以限制装置1的空间需求。
例如，基部62具有基本平坦的形状。基部62的主壁平行于主壁21对齐。优选地，基部62保持与主壁21接触。
在所示示例中，传感器5和稳定装置6安装在主壁21的第二面上。
有利地，当装置1处于组装配置时，在沿轴线X3的方向上测量的基部62的厚度e62小于或等于5mm，或者优选地小于或等于3.35mm。
在示例中，传感器5和装置6安装在由电绝缘的保护壁23、34界定的容纳区域中，该保护壁23、34从主壁21垂直地突出。
例如，保护壁23和24使得可以增加对于装置1内的漏电流的到空气中的泄漏路径的距离。因此，降低了沿着连接器54和单元CB的控制单元之间的连接的漏电流对用户进行电击的风险。
举例来说，传感器5和装置6通过安装在紧固钉25上并通过由一个或多个紧固元件26(例如钩子)保持在适当位置而被安装。例如，紧固钉25和元件26是电枢2的一部分并且平行于轴线X3延伸。
基部62具有通孔623，紧固钉25穿过该通孔623。钩26与传感器5的主体52的边缘接合，以使其保持压靠装置6的基部62。
这使得可以将基部62稳定地保持在适当的位置，从而不会产生额外的振动。这也使得可以限制装置1的空间需求。
现在将参照图5和图6更具体地描述装置6的附加实施例。
在示例中，基部62具有容纳壳体621，条带61的一端接收在该容纳壳体621内。因此，条带61通过至少部分地接收在壳体621中而被嵌入在基部62中。
在所示的示例中，部分616和端部612被接收在壳体621中。在这种情况下为空腔形式的壳体621具有与条带61的被接收部分互补的形状，例如L形。第二端612的弯曲部分形成止动件，该止动件防止条带61通过纵向平移运动而从壳体621移除。
例如，条带61借助于从基部62突出到壳体621中的支承点622而被锚固。支承点622与部分616接触。例如，在部分616的任一侧上有至少一个支承点622。在此情况下，有五个支承点622。
在示例中，壳体621在基部62的第一面上敞开，该第一面面对主壁21。因此，在装置1的组装期间，条带61可以容易地插入壳体621中。在装置1的组装配置中，壳体621中的开口被与装置6接触的壁21封闭，从而防止条带61从壳体621逸出。
有利地，基部62具有过厚部624，过厚部624形成在基部62的第二面上，靠近壳体621。基部62的第二面在与基部62的第一面相反的一侧。由于过厚部624，基部62的壁足够厚，以使得在通过模制制造基部62时能够容易地将基部62脱模。
在示例中，基部62具有从基部62的第二面突出的电绝缘保护壁625。
在这种情况下，当装置1处于组装配置时，保护壁625垂直于壁21延伸。例如，当装置1处于组装配置时，壁625平行于壁24。在这种情况下，壁625与基部62一体地制成。
沿轴线X3测量的保护壁625的长度表示为“l625”。长度l625例如大于或等于1cm或大于或等于2cm。长度l625例如是小于或等于10cm或小于或等于5cm。
保护壁625使得可以增加装置1内到空气的泄漏路径的距离。因此，降低了用户被漏电流电击的风险。
上面设想的实施例和变体可以彼此组合以产生新的实施例。

Claims (12)

1.一种用于检测电气开关单元(CB)状态的测量装置(1)，其特征在于，所述测量装置(1)具有：
-电枢(2)，其包括主壁(21)；
-旋转部件(3)，其用于机械地联接到电气开关单元(CB)的控制轴(S)；
-杆(4)，其能够与旋转部件(3)一体地在第一位置和第二位置之间旋转，所述杆(4)延伸穿过形成在主壁(21)中的狭槽(22)；
-位置传感器(5)，其具有可动触点(51)，所述可动触点(51)设计成当杆(4)处于第一位置时被杆(4)推到缩回位置并且当杆(4)处于第二位置时被杆(4)推到释放位置；
-稳定装置(6)，其具有与电枢一体的基部(62)和紧固到基部(62)的弹性条带(61)，所述条带(61)沿狭槽(22)延伸并且被设计为当杆(4)处于第一位置时在杆(4)上施加保持力。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述条带(61)具有弯曲部分(615)，所述弯曲部分(615)设置在狭槽(22)附近并且形成用于在杆(4)处于第一位置时保持杆(4)的空间。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述基部(62)由聚碳酸酯制成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述基部(62)具有容纳壳体(621)，所述条带(61)的一部分(616、612)接收在所述容纳壳体内部，所述壳体(621)在基部(62)的面向电枢(2)的主壁(21)的第一面上敞开，所述条带通过从基部(62)突出到壳体(621)中的支承点(622)而被锚定。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述条带(61)的嵌入端具有弯曲部分(612)。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述基部(62)具有在与所述第一面相反的一侧的第二面上在所述容纳壳体(621)附近形成的过厚部(624)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述基部(62)具有从所述基部垂直于所述电枢(2)的主壁(21)突出的电绝缘的保护壁(625)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述位置传感器(5)以与所述稳定装置(6)的基部(62)对齐的方式安装在所述电枢(2)上，所述基部(62)介于位置传感器(5)和主壁(21)之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述条带(61)具有自由端部(613)，所述自由端部设置在所述狭槽(22)附近并且当所述杆位于第二位置时抵靠所述杆(4)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，当所述杆在第一位置和第二位置之间移动时，所述条带(61)保持与所述杆(4)接触。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述条带(61)设计成当所述杆(4)处于第二位置时在所述杆(4)上施加保持力。
12.一种具有可分离电触点的电开关单元(CB)，所述单元具有联接到可分离电触点的控制轴(S)，以便在电打开状态和电闭合状态之间切换单元(CB)，其特征在于，开关单元还具有根据前述权利要求中任一项所述的测量装置(1)，所述测量装置(1)机械地联接到控制轴(S)，以便检测所述单元是处于打开状态还是处于闭合状态。
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