CN111164718A - 用于构造功率开关的模块组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于构造功率开关(100)的模块组(1)。所述模块组(1)包括包含多个结构相同的开关单元(3)的开关单元类型、包含多个结构相同的开关单元基座(5，7)的至少一个开关单元基座类型，所述开关单元基座(5，7)分别与开关单元(3)能够连接，和包含多个结构相同的开关单元基座适配器(9，10)的至少一个开关单元基座适配器类型，所述开关单元基座适配器(9，10)分别与开关单元(3)和开关单元基座(5，7)能够连接。

Description

用于构造功率开关的模块组
本发明涉及一种用于构造功率开关的模块组。
功率开关是为高电流和高电压而设计的电气开关，尤其是能够安全地切断较高的过载电流和短路电流。为此，功率开关具有各种组件，这些组件根据对各个功率开关的要求而具很大的不同。这种组件例如包括用于断开和闭合电流路径的开关单元、用于使开关单元电绝缘的绝缘子以及用于将开关单元连接至用于开关单元的可运动的开关元件的驱动器的运动链。
本发明所要解决的技术问题是，简化功率开关的构造并且降低用于构造功率开关的成本。
所述技术问题按照本发明通过权利要求1的特征解决。
本发明有利的设计方案是各从属权利要求所述的技术方案。
根据本发明的用于构造功率开关的模块组包括包含多个结构相同的开关单元的开关单元类型、包含多个结构相同的开关单元基座的至少一个开关单元基座类型，所述开关单元基座分别与开关单元能够连接，并且模块组还包括包含多个结构相同的开关单元基座适配器的至少一个开关单元基座适配器类型，所述开关单元基座适配器分别与开关单元和开关单元基座能够连接。
本发明允许利用模块组的模块构造各种功率开关。该模块组具有包含多个结构相同的开关单元基座的至少一个开关单元基座类型和包含多个结构相同的开关单元基座适配器的至少一个开关单元基座适配器类型，所述至少一个开关单元基座适配器类型用于包含多个结构相同的开关单元的开关单元类型。因此，可以通过开关单元基座和开关单元基座适配器与开关单元的不同组合来构造用于功率开关的不同的功率开关单元。尤其是，本发明使得开关单元可以直接地或经由开关单元基座适配器与开关单元基座连接。由此可以使用相对简单的开关单元基座适配器作为相对复杂的开关单元基座的扩展，从而只需准备更少的不同的开关单元基座。这有利地降低了用于构造为不同需求而设计的功率开关的成本。
本发明的设计方案规定，设有多个开关单元基座适配器类型，其中，不同开关单元基座适配器类型的开关单元基座适配器具有不同的长度。由此可以通过更多种不同长度的开关单元基座适配器来有利地减少要生产的开关单元基座的数量。
本发明的另一种扩展设计规定，所述开关单元基座适配器例如通过螺钉连接分别与开关单元和/或与开关单元基座可松脱地连接。本发明的设计方案有利地允许通过开关单元基座适配器来简单且灵活地扩展开关单元基座。
本发明的另一设计方案规定，所述开关单元分别具有第一额定电流触点、与第一额定电流触点电连接的销状的第一电弧接触件、第二额定电流触点以及与第二额定电流触点电连接的空心第二电弧接触件。由此，模块组包括多种常见类型的开关单元，这些开关单元适合于在多种不同的应用中构造功率开关。
本发明的前述设计方案的进一步改进方案规定，设有包含多个结构相同的第一开关单元基座的第一开关单元基座类型，所述第一开关单元基座分别设计用于承载开关单元的第一额定电流触点和第一电弧接触件。本发明的设计方案还规定，设有包含多个结构相同的第二开关单元基座的第二开关单元基座类型，所述第二开关单元基座分别设计用于可运动地支承开关单元的第二额定电流触点和第二电弧接触件。在此，所述开关单元基座适配器可以分别具有第一开关单元基座适配器端部和与第一开关单元基座可连接的第二开关单元基座适配器端部，所述第一开关单元基座适配器端部设计用于承载开关单元的第一额定电流触点和第一电弧接触件。本发明的这些改进考虑了用于固定的和可移动的额定电流触头的开关单元基座满足不同的要求并且因此被不同地设计。还考虑到，用于固定的额定电流触点的开关单元基座通常比用于可移动的额定电流触点的开关单元基座更容易设计，因此，与用于可移动的额定电流触点的开关单元基座相比，通过开关单元基座适配器更易于扩展。
本发明的另一种设计方案规定，设有包含多个结构相同的运动链的链型，用于将功率开关的驱动器与开关单元的至少一个可运动的开关元件连接。由此，有利地减少了不同运动链的数量。通过使用结构相同的开关单元和开关单元基座能够实现数量的减少。
本发明的另一个设计方案规定，设有多个断路器单元管类型，这些断路器单元管类型分别包含多个结构相同的断路器单元绝缘管，所述断路器单元绝缘管分别设计用于容纳断路器单元，所述断路器单元或者具有开关单元和至少一个开关单元基座，或者具有开关单元、至少一个开关单元基座和至少一个开关单元基座适配器。换句话说，本发明的该设计方案有利地规定，功率开关单元由开关单元基座和开关单元基座适配器分别与开关单元的不同组合构建而成，对于这些功率开关单元使用相应的功率开关单元绝缘管。
本发明的另一个设计方案规定，设有包含多个结构相同的连接壳体的连接壳体类型，所述连接壳体分别设计用于连接功率开关的两个断路器单元。本发明的这一实施例有利地使得由模块组的模块构建的断路器单元通过模块组的相应的连接壳体彼此连接，例如以便相互连接断路器单元，并由此进一步减少用于构造不同功率开关的不同模块的数量。
本发明的另一个设计方案规定，设有包含多个结构相同的接通电阻的接通电阻类型、包含多个结构相同的接通电阻基座的至少一个接通电阻基座类型和包含多个结构相同的接通电阻基座适配器的至少一个接通电阻基座适配器类型，所述接通电阻基座分别与接通电阻能够连接，所述接通电阻基座适配器分别与接通电阻和接通电阻基座能够连接。本发明的该设计方案将根据本发明的功率开关的断路器单元的模块化构造相应地扩展到功率开关的接通电阻单元的模块化构造。
相应于本发明的用于功率开关的断路器单元构造的上述改进方案，尤其可以设有多个接通电阻基座适配器类型，其中，不同接通电阻基座适配器类型的接通电阻基座适配器具有不同的长度。此外可以规定，所述接通电阻基座适配器分别与接通电阻和/或与接通电阻基座可松脱地连接。备选或附加地可以规定，设有多个电阻管类型，这些电阻管类型分别包含多个结构相同的接通电阻绝缘管，所述接通电阻绝缘管分别设计用于容纳接通电阻单元，所述接通电阻单元或者具有接通电阻和至少一个接通电阻基座，或者具有接通电阻、至少一个接通电阻基座和至少一个接通电阻基座适配器。
根据本发明的功率开关具有根据本发明的具备上述优点的模块组的模块。
结合参照附图更详细阐述的实施例的下列说明可以更清楚地理解本发明的上述特性、特征和优点以及实现的方式方法。在附图中：
图1示出用于构造功率开关的模块组的模块，
图2示出功率开关的第一实施例的剖视图，
图3示出功率开关的第二实施例的剖视示意图的一部分，
图4示出功率开关的第三实施例的剖视示意图的一部分，
图5示出功率开关的第四实施例的剖视示意图的一部分，
图6示出具有一个开关单元和两个开关单元基座的功率开关的断路器单元的剖视图，
图7示出第一开关单元基座的剖视图，
图8示出功率开关的断路器单元的开关单元、开关单元基座和开关单元基座适配器的剖视图，
图9示出开关单元基座适配器的剖视图，
图10示出与开关单元基座连接的开关单元基座适配器的剖视图。
在附图中，彼此对应的部件配有相同的附图标记。
图1示意性地示出用于构造功率开关100的模块组1的模块。模块组包括开关单元类型的多个结构相同的开关单元3、第一开关单元基座类型的多个结构相同的第一开关单元基座5、第二开关单元基座类型的多个结构相同的第二开关单元基座7、第一开关单元基座适配器类型的多个结构相同的第一开关单元基座适配器9、第二开关单元基座适配器类型的多个结构相同的第二开关单元基座适配器10、链型的多个结构相同的运动链11、第一断路器单元管类型的多个结构相同的第一断路器单元绝缘管13、第二断路器单元管类型的多个结构相同的第二断路器单元绝缘管14、第三断路器单元管类型的多个结构相同的第三断路器单元绝缘管15、连接壳体类型的多个结构相同的连接壳体17、接通电阻类型的多个结构相同的接通电阻19、第一接通电阻基座类型的多个结构相同的第一接通电阻基座21、第二接通电阻基座类型的多个结构相同的第二接通电阻基座23、第一接通电阻基座适配器类型的多个结构相同的第一接通电阻基座适配器24、第二接通电阻基座适配器类型的多个结构相同的第二接通电阻基座适配器25、第一电阻管类型的多个结构相同的第一接通电阻绝缘管27、第二电阻管类型的多个结构相同的第二接通电阻绝缘管28和第三电阻管类型的多个结构相同的第三接通电阻绝缘管29。
这些模块的设计和功能将在下面更详细地描述。
图2示意性地示出了功率开关100的第一实施例的截面图。功率开关100具有两个第一断路器单元31、竖直绝缘柱35、驱动器37、具有用于控制功率开关100的控制部件的控制柜39和支撑臂41。
每个第一断路器单元31具有模块组1的开关单元3、第一开关单元基座5、第二开关单元基座7和第一断路器单元绝缘管13。开关单元3安装在第一开关单元基座5和第二开关单元基座7之间。开关单元3和开关单元基座5、7布置在第一断路器单元绝缘管13中。
两个第一断路器单元31通过连接壳体17彼此连接，两个第一断路器单元31的第一断路器单元绝缘管13从该连接壳体17的彼此对置的侧面水平地伸出。
连接壳体17布置在绝缘柱35的上端部。驱动器37、控制柜39和绝缘柱35的下端部布置在支撑臂41上。驱动器37通过耦连杆43与模块组1的运动链11连接，该耦连杆43导引穿过绝缘柱35，该运动链11与开关单元3的可移动的开关元件连接。经由耦连杆43和运动链11，开关单元3的可移动的开关元件可以通过驱动器37被同时驱动，以便通过开关元件的运动来打开或闭合两个第一断路器单元31的彼此串联连接的电流路径。
图3和图4示出了功率开关100的其他实施例的示意性截面图。图3和图4所示的功率开关100与图2所示的功率开关100的不同之处仅在于其断路器单元32、33的设计，因此仅在断路器单元32、33的区域内示出。
图3示出了具有两个第二断路器单元32的功率开关100，每个第二断路器单元具有模块组1的开关单元3、第一开关单元基座5、第二开关单元基座7、第一开关单元基座适配器9和第二断路器单元绝缘管14。每个第二断路器单元32的第一开关单元基座适配器9以下面更详细描述的方式安装在开关单元3和第一开关单元基座5之间。开关单元3安装在第一开关单元基座适配器9和第二开关单元基座7之间。
图4示出具有两个第三断路器单元33的功率开关100，每个第三断路器单元具有模块组1的开关单元3、第一开关单元基座5、第二开关单元基座7、第二开关单元基座适配器10和第三断路器单元绝缘管15。每个第三断路器单元33的第二开关单元基座适配器10类似于图3中的第一开关单元基座适配器9被安装在开关单元3和第一开关单元基座5之间。开关单元3安装在第二开关单元基座适配器10和第二开关单元基座7之间。
图5示出了功率开关100的另一实施例。该功率开关100具有两对第二断路器单元32，每对第二断路器单元被设计为类似于图3所示的实施例的第二断路器单元32。两对第二断路器单元32通过电连接线44彼此连接，从而使功率开关100的所有四个断路器单元32的电流路径串联地电连接。
图2至图5通过示例示出了具有不同断路器单元31、32、33的功率开关100可以由模块组1构建。在此尤其重要的是，模块组1具有开关单元基座适配器9、10，它们可以分别安装在开关单元3和第一开关单元基座5之间，并且用作第一开关单元基座5的扩展件。由此不需要为不同的断路器单元31、32、33提供不同的第一开关单元基座5。第一开关单元基座适配器9和第二开关单元基座适配器10的长度彼此不同，因此可以用于实现第一开关单元基座5的不同的扩展。当然，模块组1也可以具有两个不同数量的不同开关单元基座适配器类型之一。断路器单元管类型因其断路器单元绝缘管13、14、15的长度而异。
类似于不同的断路器单元31、32、33的结构，可以使用模块组构造不同的接通电阻单元，接通电阻单元分别具有接通电阻器19、第一接通电阻器基座21、第二接通电阻器基座23、接通电阻绝缘管27、28、29和必要时至少一个接通电阻器基座适配器24、25。类似于断路器单元31、32、33的结构，接通电阻19分别安装在第一接通电阻座21和第二接通电阻座23之间，其中，接通电阻座适配器24、25也可以安装在接通电阻19和接通电阻基座21、23之间。
图6示出了第一断路器单元31的截面图。开关单元3具有第一额定电流触头51、与第一额定电流触头51电连接的销状的第一电弧接触件53、第二额定电流触头55以及与第二额定电流触头55电连接的空心的第二电弧接触件57。第二额定电流触头55和两个电弧接触件53、57是开关单元3的可移动的开关元件。
图6示出了其中开关单元3的电流路径未闭合的开关状态。为了闭合电流路径，第二额定电流触头55和第二电弧接触件57通过运动链11(这里仅部分示出)朝着第一额定电流触头51和第一电弧接触件53(图6中的右侧)移动，直到额定电流触头51、55首先彼此接触到，然后第一电弧接触件53移入第二电弧接触件57。第一电弧接触件53也朝着第二电弧接触件57移动，但是沿相反的方向(图6中的左侧)移动。为此使用耦合机构，该耦合机构将第一电弧接触件53的运动与第二额定电流触头55和第二电弧接触件57的运动耦合，但是使运动方向反向。为了使运动方向反向，耦合机构包括偏转杆59，耦合销61移入该偏转杆中，该耦合销与第二额定电流触头55和第二电弧接触件57一起运动。
第一开关单元基座5承载第一额定电流触头51并因此承载与第一额定电流触头51可移动地连接的第一电弧接触件53。第一开关单元基座5与第一断路器单元绝缘管13的背离连接壳体17的端部连接。
第二开关单元基座7支撑第二额定电流触头55和第二电弧接触件57，从而它们可以通过运动链11运动。第二开关单元基座7与第一断路器单元绝缘管13的朝向连接壳体17的端部连接。
与其他断路器单元绝缘管14、15一样，第一断路器单元绝缘管13可以设计为例如瓷质或复合绝缘子。
图7示出了第二开关单元基座7的实施例的截面图。第二开关单元基座7在其在连接壳体侧的端部处具有连接法兰63，该连接法兰63可以与功率开关单元绝缘管13、14、15连接。第二开关单元基座7在背离连接壳体17的端部上具有用于与开关单元3的第二额定电流触头55导电地可移动地连接的导电的层状环65。
图8示出了开关单元3、第二断路器单元32的第一开关单元基座适配器9和第一开关单元基座5。第一开关单元基座适配器9是管状的并且具有第一开关单元基座适配器端部67，该第一开关单元基座适配器端部67设计用于承载开关单元3的第一额定电流触头51和与第一额定电流触头51连接的第一电弧接触件53。此外，第一开关单元基座适配器9具有第二开关单元基座适配器端部69，该第二开关单元基座适配器端部69与第一开关单元基座5相连接。
图9示出了第一开关单元基座适配器9的截面图。第一开关单元基座适配器端部67设计为第一适配器凸缘，该第一适配器凸缘的外表面是凸形弯曲的以便屏蔽电场。此外，第一开关单元基座适配器端部67具有用于容纳螺钉元件75的螺纹孔71，通过该螺钉孔可以将其固定在开关单元3上。第二开关单元基座适配器端部69设计为第二适配器凸缘，该第二适配器凸缘具有凸缘孔73，螺钉元件75可导引穿过该凸缘孔73，第二开关单元基座适配器端部69通过该螺钉元件75与第一开关单元基座5可连接。第二开关单元基座适配器10与第一开关单元基座适配器9的区别仅在于它们的长度。
图10示出了通过螺钉元件75与第一开关单元基座5连接的第一开关单元基座适配器9的截面图。以类似的方式，第一开关单元基座适配器9与开关单元3可连接。
尽管通过优选实施例详细示出并阐述了本发明的细节，但是本发明不受公开实施例的限制，并且只要不脱离本发明的保护范围，技术人员由此可以推导出其它变型方案。

Claims (14)

1.一种用于构造功率开关(100)的模块组(1)，所述模块组(1)包括
-包含多个结构相同的开关单元(3)的开关单元类型，
-包含多个结构相同的开关单元基座(5，7)的至少一个开关单元基座类型，所述开关单元基座(5，7)分别与开关单元(3)能够连接，和
-包含多个结构相同的开关单元基座适配器(9，10)的至少一个开关单元基座适配器类型，所述开关单元基座适配器(9，10)分别与开关单元(3)和开关单元基座(5，7)能够连接。
2.按照权利要求1所述的模块组(1)，其特征在于，设有多个开关单元基座适配器类型，其中，不同开关单元基座适配器类型的开关单元基座适配器(9，10)具有不同的长度。
3.按照前述权利要求之一所述的模块组(1)，其特征在于，所述开关单元基座适配器(9，10)分别与开关单元(3)和/或与开关单元基座(5，7)可松脱地连接。
4.按照前述权利要求之一所述的模块组(1)，其特征在于，所述开关单元(3)分别具有第一额定电流触点(51)、与第一额定电流触点(51)电连接的销状的第一电弧接触件(53)、第二额定电流触点(55)以及与第二额定电流触点(55)电连接的空心第二电弧接触件(57)。
5.按照权利要求4所述的模块组(1)，其特征在于，设有包含多个结构相同的第一开关单元基座(5)的第一开关单元基座类型和包含多个结构相同的第二开关单元基座(7)的第二开关单元基座类型，所述第一开关单元基座(5)分别设计用于承载开关单元(3)的第一额定电流触点(51)和第一电弧接触件(53)，所述第二开关单元基座(7)分别设计用于可运动地支承开关单元(3)的第二额定电流触点(55)和第二电弧接触件(57)。
6.按照权利要求5所述的模块组(1)，其特征在于，所述开关单元基座适配器(9，10)分别具有第一开关单元基座适配器端部(67)和与第一开关单元基座(5)可连接的第二开关单元基座适配器端部(69)，所述第一开关单元基座适配器端部(67)设计用于承载开关单元(3)的第一额定电流触点(51)和第一电弧接触件(53)。
7.按照前述权利要求之一所述的模块组(1)，其特征在于，设有包含多个结构相同的运动链(11)的链型，用于将功率开关(100)的驱动器(37)与开关单元(3)的至少一个可运动的开关元件连接。
8.按照前述权利要求之一所述的模块组(1)，其特征在于，设有多个断路器单元管类型，这些断路器单元管类型分别包含多个结构相同的断路器单元绝缘管(13，14，15)，所述断路器单元绝缘管分别设计用于容纳断路器单元(31，32，33)，所述断路器单元或者具有开关单元(3)和至少一个开关单元基座(5，7)，或者具有开关单元(3)、至少一个开关单元基座(5，7)和至少一个开关单元基座适配器(9，10)。
9.按照前述权利要求之一所述的模块组(1)，其特征在于，设有包含多个结构相同的连接壳体(17)的连接壳体类型，所述连接壳体(17)分别设计用于连接功率开关(100)的两个断路器单元(31，32，33)。
10.按照前述权利要求之一所述的模块组(1)，其特征在于，设有包含多个结构相同的接通电阻(19)的接通电阻类型、包含多个结构相同的接通电阻基座(21，23)的至少一个接通电阻基座类型和包含多个结构相同的接通电阻基座适配器(24，25)的至少一个接通电阻基座适配器类型，所述接通电阻基座(21，23)分别与接通电阻(19)能够连接，所述接通电阻基座适配器(24，25)分别与接通电阻(19)和接通电阻基座(21，23)能够连接。
11.按照权利要求10所述的模块组(1)，其特征在于，设有多个接通电阻基座适配器类型，其中，不同接通电阻基座适配器类型的接通电阻基座适配器(24，25)具有不同的长度。
12.按照权利要求10或11所述的模块组(1)，其特征在于，所述接通电阻基座适配器(24，25)分别与接通电阻(19)和/或与接通电阻基座(21，23)可松脱地连接。
13.按照权利要求10至12之一所述的模块组(1)，其特征在于，设有多个电阻管类型，这些电阻管类型分别包含多个结构相同的接通电阻绝缘管(27，28，29)，所述接通电阻绝缘管分别设计用于容纳接通电阻单元，所述接通电阻单元或者具有接通电阻(19)和至少一个接通电阻基座(21，23)，或者具有接通电阻(19)、至少一个接通电阻基座(21，23)和至少一个接通电阻基座适配器(24，25)。
14.一种功率开关(100)，具有按照前述权利要求之一所述的模块组(1)的模块。
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