CN111276364A

CN111276364A - 用于致动真空瓶的系统

Info

Publication number: CN111276364A
Application number: CN201911050899.7A
Authority: CN
Inventors: F.法米; E.库恩茨; P.内温格; D.米兰
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-06-12
Also published as: EP3664118A1; EP3664118B1; US20200176205A1; ES2934835T3; FR3089342B1; FR3089342A1; US10879024B2

Abstract

本发明涉及一种用于致动电气设备的真空瓶(1)的系统，真空瓶包括固定电极和移动电极(2)，移动电极(2)可沿纵向轴线(X)在闭合位置和打开位置之间移动。致动系统包括调节螺母(10)，该调节螺母可绕纵向轴线(X)旋转运动并由驱动装置驱动以进行移动电极(2)的打开运动，以及调节螺钉(20)，其与调节螺母(10)接合，以改变驱动装置驱动移动电极(2)的时刻。移动电极(2)被约束成与调节螺钉(20)沿纵向轴线一起平移，但相对于调节螺钉(20)自由旋转，并且调节螺钉(20)的旋转受到阻止装置(9)限制。

Description

用于致动真空瓶的系统

技术领域

本发明涉及一种用于致动真空瓶以打开中压或高压电气设备中的电路的系统，该中压或高压电气设备是在大于1000V的电压下工作的设备。

本发明还涉及一种电气设备，该电气设备包括用于其至少一个相的这种致动系统。在本文件中，术语电气设备等同地表示若干种类型的设备，比如断续器、断路器、接触器、熔断器开关、重合器、隔离器等。

背景技术

EP2182536中描述的类型的中压或高压电气设备包括真空瓶，该真空瓶未放置在包括该设备的相的主开关的主电路中，而是在与该主开关并联的分支中。因此，在正常操作中，当主开关闭合时，没有电流流过真空瓶。仅在主电路的打开操作期间使用主开关的打开机构来作用于瓶，该打开机构使得首先可以将电流从主电路逐渐切换到分支，然后使得可以打开主开关，同时电流完全穿过真空瓶。然后通过打开机构又将此打开。因此避免了在打开操作期间在主开关中出现电开关电弧，因为真空瓶切换了主电流。

由于这种结构，真空瓶仅在主相电路的打开阶段才接收电流，而不是在正常操作期间。另外，在主电路的闭合操作期间不作用于瓶，并且其同样不必承受任何短路电流。在切换主电路中的电流之后，它必须只能承受瞬态恢复电压(TRV)。

这导致真空瓶可以有利地被简化并且设计成比常规结构中的尺寸小得多，在常规结构中真空瓶将被放置在电气设备的主电路中。

EP3300097已经描述了一种装置，该装置可以驱动这种产品中的真空瓶的移动电极。该驱动装置例如借助于移动叶片通过主开关的动触点来致动。然后，驱动装置借助于调节螺母将移动电极驱动到打开位置，调节螺母也能够更精确地调节移动电极的运动。该驱动装置包括许多小零件，这些零件需要精确的机械调节以获得令人满意的系统重现性。有时还会在移动电极上产生扭转应力。

因此，本发明的目的之一是为这种用于驱动移动电极的装置提出一种简单的解决方案，该解决方案可靠、经济并且易于实现。它还旨在最小化系统的介电应力，并且同样最小化可施加到移动电极的波纹管上的扭转力，特别是在实施过程中。

发明内容

为此，本发明描述了一种用于致动电气设备的真空瓶的系统，真空瓶包括固定电极和电极，该电极可沿纵向轴线在两个电极彼此接触的闭合位置和两个电极分离的打开位置之间移动，致动系统包括调节螺母，该调节螺母可绕纵向轴线旋转运动并由驱动装置驱动以进行移动电极的打开运动。根据本发明，致动系统包括与调节螺母接合的调节螺钉，以改变驱动装置驱动移动电极的时刻，移动电极被约束成与调节螺钉沿纵向轴线一起平移，但相对于调节螺钉自由旋转，并且调节螺钉的旋转受到阻止装置限制。

根据另一特征，移动电极包括围绕移动电极延伸的横向凹槽，并且调节螺钉包括插入到凹槽中的紧固装置。紧固装置包括多个紧固夹，其端部插入凹槽中。

根据一特征，致动系统包括放置在真空瓶和调节螺钉之间的挡板，并且挡板包括电连接到移动电极的电弹簧类型的电触点，移动电极能够相对于电弹簧滑动。挡板通过固定夹固定到真空瓶上，并连接到外部电源引线。

根据另一特征，阻止装置包括销，该销固定至真空瓶的支撑件，穿过挡板并阻止紧固夹之一的旋转。

根据另一特征，调节螺钉包括与调节螺母的内螺纹接合的外螺纹。

本发明还描述了一种电气设备，其包括主相开关和用于致动与主相开关并联放置的真空瓶的这种系统。

在多相电气设备(例如三相)的情况下，其因此具有用于每个相的主开关，该设备优选地包括与每个主开关并联的真空瓶，并且因此包括用于每个相的真空瓶致动系统。

附图说明

根据参考附图给出的以下详细描述，其他特征将变得显而易见，其中：

图1示出了用于致动电气设备的相的真空瓶的机构的总体透视图，

图2示出了根据本发明的致动机构的实施例的局部截面侧视图，

图3示出了图2中的机构的局部截面俯视图，

图4示出了没有致动机构的调节螺钉的移动电极的端部的细节，以及

图5与图4相同，但带有调节螺钉。

具体实施方式

参照图1至3，中压或高压电气设备包括主相开关和与该主开关并联放置的真空瓶1。真空瓶1以已知的方式固定到绝缘支撑件5上，并且包括导电的移动电极2(也称为移动杆)和导电的固定电极(也称为固定杆，在图中不可见)。大致为杆状的移动电极2穿过真空瓶1的盖6。其沿着纵向轴线X在两个电极彼此接触的所谓闭合位置和两个电极分离的所谓打开位置之间移动。在本文件的所有附图中，移动电极2被示为处于闭合位置。

真空瓶还包括波纹管密封件7，其固定至移动电极2和盖6。波纹管7是易碎元件，对于密封真空瓶的内部至关重要，因此必须避免例如在对移动电极2施加旋转力时可能会产生任何扭曲。另外，由于所提出的开关装置的结构仅需要小的真空瓶，因此波纹管密封件7特别易碎。

真空瓶1的移动电极2由致动系统驱动，该致动系统使得可以执行真空瓶的打开运动，即从闭合位置移动到打开位置。为了执行反向闭合运动，即从打开位置移动到闭合位置，可例如通过未在图中示出的复位弹簧来驱动移动电极2。

致动系统包括驱动装置，该驱动装置包括在打开运动期间绕横向轴19可旋转地运动的叶片15和通过两个侧向连杆17刚性地连接到叶片15的环16。在电连接装置的主相开关的打开操作中，该驱动装置在作用于叶片15上的主相开关的打开机构(图中未示出)的作用下移动。因此，图1示出了箭头，该箭头表示在真空瓶1的打开运动期间由打开机构施加在叶片15和连杆17上的推力。

该致动系统还包括由绝缘材料制成的调节螺母10，该调节螺母10连接至移动电极2，并且能够通过内螺纹旋转以调节其相对于移动电极2的位置。在打开运动期间，驱动装置的环16首先紧靠调节螺母10的边缘11(参见图2)，然后沿轴线X推动调节螺母10，以将移动电极2拉向开口位置。有利地，调节螺母10因此既用于将打开机构的运动传递到移动电极2，又用于以简单的方式调节真空瓶的移动电极和固定电极将通过作用于调节螺母10和移动电极2之间的接合而分离的精确时刻。

调节螺母10和移动电极2之间的连接如图2和3所示。根据本发明，致动系统包括由绝缘塑料材料(例如聚酰胺6.6)制成的调节螺钉20。该调节螺钉20具有中空圆柱形状，并且具有设置有外螺纹21的第一部分和设置有用于紧固移动电极2的装置22的相对的第二部分。

外螺纹21与调节螺母10的内螺纹接合，以改变调节螺母10相对于移动电极2的调节。沿一个方向或另一个方向稍微转动调节螺母10改变了环16与调节螺母10的边缘11之间的距离，因此改变了环16将与调节螺母10接触的时刻，并且因此改变了移动电极2将开始其打开运动的时刻。

紧固装置22有利地使得可以限制调节螺钉20沿纵向轴线X与移动电极2平移，同时使移动电极2相对于调节螺钉20绕轴线X自由旋转。因此，调节螺钉20不会在移动电极2上产生任何旋转应力，因此没有损坏波纹管密封件7的风险。波纹管密封件7在移动电极2上产生唯一的旋转应力。

为此，在所示的实施例中，移动电极2包括自由端3和靠近该端3围绕移动电极2的杆延伸的横向凹槽4。紧固装置由多个紧固夹22构成，紧固夹22的端部插入凹槽4中以刚性地连接调节螺钉20和移动电极2。

在附图所示的示例中，调节螺钉20包括三个紧固夹22，其围绕调节螺钉20的圆柱体均匀分布，每个夹的宽度对应于约30°至60°之间的弧度(例如约45°)。具有三个均匀分布的紧固夹22尤其有助于调节螺钉20相对于移动电极2的令人满意的定心。选择宽度使得夹22具有足够的弹性以插入凹槽4中，但是仍然足够坚固。显然，对于该紧固装置可以选择不同数量的夹和/或同样适合的不同宽度的夹。因此，紧固装置提供了简单的解决方案用于：

-由于夹22的弹性，容易地将致动系统安装和组装在真空瓶上，这使得可以在安装时将它们非常快速地插入到凹槽4中，以及

-因为夹22的端部可以在凹槽4中旋转，所以约束调节螺钉20和移动电极2仅在没有旋转应力的情况下一起平移。因此，调节螺钉20的任何旋转都不会传递到移动电极2。

优选地，移动电极2的自由端3是圆形的，例如半球形的，从而避免可能产生介电问题的边缘。

致动系统还包括围绕移动电极2的杆的金属挡板30。其放置在真空瓶1和调节螺钉20之间，并且例如通过两个固定架32而被固定到真空瓶1的支撑件5，特别参见图3和5。该挡板30为圆盘形式，其端部为圆形以避免边缘，并电连接至电源引线33。电弹簧类型31的O形电触点装配在挡板30的内部。该电弹簧31在凹槽4之前缠绕在移动电极2上，以确保令人满意的电接触，能够例如在使移动电极2滑动的同时在24kV电压下承受2000A达20毫秒，即不对移动电极2产生任何旋转应力，再次为了防止损坏波纹管7。

挡板30是一种屏幕，其目的是衰减该区域中的电场，以便为电弹簧和真空瓶的壁提供介电保护。它还用于通过电弹簧31在移动电极2和电源引线33之间提供电连接，其又连接到电气设备的主移动触点。

另外，致动系统包括阻止装置9，以防止或限制调节螺钉20的旋转，从而使得调节螺母10的旋转不会导致螺钉20的旋转。对于这种阻止装置，可以设想各种解决方案。在图中的实施例中示出的非常简单的解决方案包括从真空瓶1的绝缘支撑件5突出并穿过挡板30的销9，其穿过在挡板30中制成的孔。该销9设计成当将调节螺钉20安装在移动电极2上时搁置在紧固夹22之一的内边缘23上，从而防止其沿一个方向转动。当销9与另一相邻的紧固夹22的内边缘接触时，调节螺钉20的旋转在另一方向上也受到限制。可以容易地想到其他阻止装置9。

最后，致动系统包括可移动带子12，一旦进行了调节，带子12就可以固定调节螺母10相对于移动电极2的位置(参见图1)。该带子12被引入在环16的任一侧上延伸的两个侧向突起18中。带子12可以容易地卡入突起18中，从而一旦进行了调节就可以将其保持在阻止位置，并且当操作者希望对调节螺母10的位置调节时也可被容易地移除。

一旦带子12被卡入到位，调节螺母10被带子12中的凹口阻止，该凹口与围绕其外周定位的调节螺母10的齿13接合以防止螺母10旋转。齿/凹口的数量决定了调节螺母10与移动电极2之间可能的调节角度大小。

为了使调节螺母10在调节过程中更容易转动，其端部的形状可选，以便可以用扳手或工具操作，比如图1示例中的六角形。

根据本发明，在多相电连接设备(例如三相)的情况下，其因此具有用于每个相的主开关，该设备优选地包括与每个主开关并联的真空瓶，并且因此包括用于每个相的真空瓶致动系统。然而，在这种设备中，作用在真空瓶致动系统上的打开机构对于该设备的所有相都是通用的。

Claims

1.一种用于致动电气设备的真空瓶(1)的系统，所述真空瓶包括固定电极和电极(2)，所述电极(2)可沿纵向轴线(X)在两个电极彼此接触的闭合位置和两个电极分离的打开位置之间移动，致动系统包括调节螺母(10)，该调节螺母可绕纵向轴线(X)旋转运动并由驱动装置(15、16、17)驱动以进行移动电极(2)的打开运动，其特征在于：

-所述致动系统包括与调节螺母(10)接合的调节螺钉(20)，以改变驱动装置驱动移动电极(2)的时刻，

-所述移动电极(2)被约束成与调节螺钉(20)沿纵向轴线(X)一起平移，但相对于调节螺钉(20)自由旋转，

-所述调节螺钉(20)的旋转受到阻止装置(9)限制。

2.根据权利要求1所述的致动系统，其特征在于，所述移动电极(2)包括围绕移动电极(2)延伸的横向凹槽(4)，并且所述调节螺钉(20)包括插入所述凹槽(4)中的紧固装置(22)。

3.根据前一权利要求所述的致动系统，其特征在于，所述紧固装置包括多个紧固夹(22)，所述紧固夹的端部插入所述凹槽(4)中。

4.根据前一权利要求所述的致动系统，其特征在于，所述阻止装置包括销(9)，所述销(9)阻止所述紧固夹(22)之一的旋转。

5.根据权利要求1所述的致动系统，其特征在于，所述致动系统包括放置在所述真空瓶(1)和调节螺钉(20)之间的挡板(30)，并且所述挡板包括电连接到移动电极(2)的电弹簧类型(31)的电触点，移动电极能够相对于电弹簧滑动。

6.根据前一权利要求所述的致动系统，其特征在于，所述挡板(30)通过固定夹(32)固定至所述真空瓶(1)，并且连接至外部电源引线(33)。

7.根据权利要求4至6所述的致动系统，其特征在于，所述销(9)固定至所述真空瓶(1)的支撑件(5)并且穿过所述挡板(30)。

8.根据权利要求1所述的致动系统，其特征在于，所述移动电极(2)包括圆形端部(3)。

9.根据权利要求1所述的致动系统，其特征在于，所述调节螺钉(20)包括与所述调节螺母(10)的内螺纹接合的外螺纹(21)。

10.一种电气设备，其具有主相开关和与所述主相开关并联放置的真空瓶(1)，其特征在于，所述电气设备包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的用于致动真空瓶的系统。