CN112201495A - 快速三相双电源转换开关 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能电气设备技术领域，具体涉及一种快速三相双电源转换开关,包括下壳和上壳，所述下壳上依次安装有输入端接线端子、电流互感器、电磁铁运动组、常用端电磁铁支撑板、橡胶垫、停电锁死槽组、消弧室组、静触点基板组、静触点绝缘罩、大电流检测互感器和输出端接线端子，所述上壳和下壳之间还装有控制电路板。在负载不断电的情况下完成电源转换；具备STS和ATS的优点，转换速度快＜20ms(负载不断电)、负载转换执行单元为机械结构带载能力强、运行稳定可靠，使用寿命长，具有机械互锁机构，开关正常运行时不损耗主回路电能，成本低。

Description

快速三相双电源转换开关

技术领域

本发明属于智能电气设备技术领域，具体涉及一种快速三相双电源转换开关。

背景技术

双电源切换开关是因故障停电由常用电源供电自动切换到备用电源供电的开关，多应用于医院、机场、大型生产、银行、高层建筑、军事设施等一些不允许停电的重要电回路中。

双电源切换开关分为STS静态切换开关和ATS自动转换开关两类。

STS(Static Transfer Switch)又叫静态转换开关，是一种电源二选一自动切换系统，当第一路出现故障时，STS自动切换到第二路给负载供电，当第二路出现故障时，STS自动切换到第一路给负载供电，上述切换的前提条件是：备用回路电正常且和故障回路电基本同步，STS静态切换开关多适合用于UPS-UPS、UPS-发电机，UPS-市电，市电-市电等任意两路电源的不断电转换；常见的STS静态切换开关主要由高速可控硅作为电源切换执行单元，其标准切换时间≤8ms,在保证不同路电切换时的安全性下又能对负载进行可靠供电；高速可控硅存在的缺点是抗浪涌、承受过电流和过电压的能力差；使用过程中功耗大发热严重，使用寿命短。

ATS(Automatic transfer switching equipment)自动转换开关，主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行，适合照明、电机类负载，常用的ATS自动转换开关采用机械结构，转换时间为100ms以上。存在的缺点是：转换时会造成负载断电。

发明内容

针对上述问题的不足，本发明的目的是提供一种快速三相双电源转换开关，在负载不断电的情况下完成电源转换；具备STS和ATS的优点，转换速度快＜20ms(负载不断电)、负载转换执行单元为机械结构带载能力强、运行稳定可靠，使用寿命长，具有机械互锁机构，开关正常运行时不损耗主回路电能，成本低。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种快速三相双电源转换开关，包括下壳和上壳，其特征在于，所述下壳上依次安装有输入端接线端子、电流互感器、电磁铁运动组、常用端电磁铁支撑板、橡胶垫、停电锁死槽组、消弧室组、静触点基板组、静触点绝缘罩、大电流检测互感器和输出端接线端子，所述上壳和下壳之间还装有控制电路板。

作为优选，所述电磁铁运动组包括由常用端合闸电磁铁一、常用端合闸电磁铁二构成的常用端合闸电磁铁组，由备用端合闸电磁铁一、备用端合闸电磁铁二构成的备用端合闸电磁铁组，以及分闸电磁铁；所述常用端合闸电磁铁组和分闸电磁铁通过常用端电磁铁支撑板安装在下壳上；所述备用端合闸电磁铁组也安装在下壳上。

所述常用端合闸电磁铁组和备用端合闸电磁铁组包含的四个电磁铁的衔铁下端连接导杆；所述导杆设有长卡槽杆，导杆下方设有动头滑座组，动头滑座组由若干动头滑座组成，每个所述动头滑座下均设有动触点基板，动触点基板的正下方对应安装有静触点基板组，静触点基板组下设有大电流检测互感器（大电流检测互感器，检测过载和短路功能)，大电流检测互感器下设有输出端接线端子；所述分闸电磁铁的衔铁下端装有停电推头；所述分闸锁死槽组包括导轨固定板、导轨、滑块 和锁死槽，所述导轨固定板安装在下壳上，导轨固定板下装有导轨，导轨下装有滑块，滑块的上部滑动嵌接导轨，滑块的下部固定连接锁死槽，锁死槽内设有短卡槽杆，导轨固定板和锁死槽上均设有供停电杆推头穿过的槽孔，停电杆推头依次穿过导轨固定板、锁死槽的槽孔与短卡槽杆接触，所述锁死槽上还设有用来阻断长卡槽杆楔合通电后回程动作的卡槽。

作为优选，所述电磁铁运动组中包含的五个电磁铁安装在下壳上，电磁铁和下壳之间均安装有橡胶垫。

作为优选，所述锁死槽的两侧面分别装有防动滑片，防动滑片上设有防动滑片行程槽，防动滑片固定块穿过防动滑片行程槽将防动滑片安装在锁死槽两侧面，防动滑片在防动滑片行程槽的行程范围内沿锁死槽侧面前后移动。

作为优选，所述锁死槽上还设有微动开关，微动开关的正前方设有停电自锁旋钮，停电自锁旋钮通过旋转固定套安装在上壳。

作为优选，所述动头滑座与导杆的连接部位设有消弧室组，消弧室组由消弧室上板、与消弧室上板连接的消弧室下壳和安装在消弧室下壳上的消弧栅片组组成，每个所述消弧栅片组由八片栅片、一片底部栅片和两片栅片隔离板组成，所述消弧室上板设有蜂窝状散热孔。

作为优选，所述导杆的底部和每个动头滑座之间均设有过行程弹簧进行连接，每个动头滑座的顶部均设有锁扣卡槽，锁扣卡槽通过梯形销插接在导杆上。

作为优选，所述动触点基板和静触点基板组之间设有触点，静触点基板组包括静触点基板，静触点基板和动触点基板均焊接有银点，所述动触点基板下方连接固定有动头滑座，所述静触点基板通过安装螺纹孔安装在下壳上。

作为优选，所述输入端接线端子和动触点基板通过软电线连接，所述静触点基板和输出端接线端子通过软电线连接，当动触点基板和静触点基板接触时，开关闭合通电。

作为优选，所述上壳上设有操控面板，操控面板后方装有防止电器元件干扰的操控面板隔离板，所述操控面板上设有停电指示灯，停电指示灯连接微动开关；所述控制电路板上设有信息采集控制模块，控制电路板还分别与操控面板、电流互感器、电磁铁运动组、微动开关以及大电流检测互感器连接。

本发明的有益效果是：

1.本发明成本低、结构简单、运行稳定可靠、使用寿命长。

2. 本发明通过电控电磁铁配合机械式动作实现通电或停电操作，转换时间短＜20ms(负载不断电)，保证了负载电流的运行稳定性，同时还提高了负载电路中的切换电流，提高承荷能力。

3.本发明通过常用电磁铁和备用电磁铁的相互切换，实现一主一备双电源冗余，使负荷电路运行更有保障。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的下壳结构示意图；

图3为本发明的电磁铁运动组结构示意图；

图4为本发明的动头滑座组结构示意图；

图5为本发明的停电锁死槽组的结构示意图；

图6为本发明的销弧室组的结构示意图；

图7为本发明的静触点基板组的结构示意图；

图8为本发明的上壳结构示意图；

附图，01下壳，02上壳，03操控面板，04停电自锁旋钮，05输出端接线端子，06输入端接线端子，0101电流互感器，0102电磁铁运动组，0103停电锁死槽组，0104销弧室组，0105静触点基板组，0106大电流检测互感器，0107静触点绝缘罩，0108常用端合闸电磁铁支撑板，0109橡胶垫，010201衔铁，010202备用端合闸电磁铁一，010203备用端合闸电磁铁二，010204常用端合闸电磁铁一，010205常用端合闸电磁铁二，010206分闸电磁铁，010107导杆，010208长卡槽杆，010209梯形销，010210动头滑座组，010213停电推头；01021001动头滑座，01021002动触点基板，01021003银点，01021005锁扣卡槽；010301导轨固定板，010302导轨，010303滑块，010304锁死槽，010305微动开关，010307卡槽，010308防动滑片，010309防动滑片固定块，010310防动滑片行程槽，010311短卡槽杆；010401销弧室上板，010402销弧室底壳，010403底部栅片，010404栅片，010405栅片隔离板，010406蜂窝状散热孔；010501静触点基板，010503反磁弧；0201操控面板隔离板，0202操控面板，0203旋转固定槽，0204旋转固定套。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍。

如图1至图8，本发明的快速三相双电源转换开关，包括下壳01和上壳02，下壳01上依次安装有输入端接线端子06、电流互感器0101、电磁铁运动组0102、常用端合闸电磁铁支撑板0108、橡胶垫0109、停电锁死槽组0103、销弧室组、静触点基板组0105、静触点绝缘罩0107、大电流检测互感器0106和输出端接线端子05，上壳02和下壳01之间还装有控制电路板。

如图3所示，电磁铁运动组0102包括由常用端合闸电磁铁一010204、常用端合闸电磁铁二010205构成的常用端合闸电磁铁组，由备用端合闸电磁铁一010202、备用端合闸电磁铁二010203构成的备用端合闸电磁铁组，以及分闸电磁铁；常用端合闸电磁铁组通过常用端电磁铁支撑板0108安装在下壳01上，备用端合闸电磁铁组和分闸电磁铁也安装在下壳01上；上述五个电磁铁均采用电控式电磁铁，且均通过橡胶垫0109安装在下壳01上。

常用端合闸电磁铁组和备用端合闸电磁铁组包含的四个电磁铁的衔铁010201下端连接导杆010207；常用端合闸电磁铁组连接常用端导杆010207，备用端合闸电磁铁组连接与常用端结构相同的备用端导杆010207，每个导杆010207内均设有长卡槽杆010208，长卡槽杆010208为导杆010207铸造时的预埋件，导杆010207上还设有4个预埋件梯形销010209，导杆010207下方设有动头滑座组010210，动头滑座组010210由4个动头滑座组010210成，如图4所示，每个动头滑座01021001都设有用来悬挂导杆010207的锁扣卡槽01021005，锁扣卡槽01021005通过梯形销010209插接在导杆010207上，导杆010207的底部和每个动头滑座01021001之间还设有过行程弹簧，即导杆010207的底部通过过行程弹簧连接动头滑座01021001，每个动头滑座01021001下均对应设有一动触点基板01021002，每个动触点基板01021002的正下方对应安装有一静触点基板组0105，静触点基板组0105下设有自生源电流互感器0101，自生源电流互感器0101下设有输出端接线端子05。

分闸电磁铁的衔铁010201下端装有停电推头010213，如图5所示，停电锁死槽组0103包括导轨固定板010301、导轨、滑块010303和锁死槽010304，导轨固定板010301安装在下壳01上，导轨固定板010301下装有导轨，导轨下装有滑块010303，滑块010303的上部滑动嵌接导轨使滑块010303能沿导轨前后运动，滑块010303的下部固定连接锁死槽010304，锁死槽010304内设有短卡槽杆010311，锁死槽010304的左右两侧面分别设有螺纹孔，短卡槽杆010311的两端设有螺纹，短卡槽杆010311通过螺纹连接螺纹孔安装在锁死槽010304内，导轨固定板010301和锁死槽010304的中部均设有供停电杆推头穿过的槽孔，停电杆推头依次穿过导轨固定板010301、锁死槽010304的槽孔与短卡槽杆010311接触并作用于短卡槽杆010311，即分闸电磁铁010206动作时，停电杆推头动作推动短卡槽杆010311动作，从而联动锁死槽010304向后移动，实现脱扣。

锁死槽010304上还设有用来阻断长卡槽杆010208楔合通电后回程动作的前后两个卡槽，分别作用于常用端的长卡槽杆010208和备用端的长卡槽杆010208。

锁死槽010304的两侧面分别装有防动滑片010308，防动滑片010308上设有防动滑片行程槽010310，防动滑片固定块010309穿过防动滑片行程槽010310将防动滑片010308安装在锁死槽010304两侧面，防动滑片010308在防动滑片行程槽010310的行程范围内沿锁死槽010304侧面前后移动，防滑动片的作用是通过与锁死槽010304的卡槽配合限制长卡槽杆010208的垂直位移，使主电源和备用电源形成互锁关系，不能同时合闸。

下壳01内还设有复位弹簧，锁死槽010304通过复位弹簧连接下壳01，使锁死槽010304在没有长卡槽杆010208或短卡槽杆010311作用力的情况下自动回弹。

锁死槽010304上设有微动开关010305，微动开关010305的正前方设有停电自锁旋钮04，停电自锁旋钮04通过旋转固定套0204和上壳02特征旋转固定槽0203安装在上壳02，为了安全防误触，停电自锁旋钮04外还罩有一保护罩，按动停电自锁旋钮04，停电自锁旋钮04首先触动微动开关010305，微动开关010305闭合点亮控制面板上的停线信号灯并向控制电路板发出信号暂时断开远程操控功能；然后锁死槽010304接触并推动锁死槽010304向后移动，长卡槽杆010208失去锁死槽010304的限制脱扣，此时常用端通电电磁铁组的衔铁回弹带动导杆010207向上移动实现断电。

动头滑座01021001与导杆010207的连接部位设有销弧室组，如图6所示，销弧室组由销弧室上板010401、与销弧室上板010401连接的销弧室底壳01010402和安装在销弧室下壳底壳010402上的销弧栅片组组成，每个所述销弧栅片组由八片栅片010404、一片底部栅片010403和两片栅片隔离板010405组成，所述销弧室上板01040401设有蜂窝状散热孔010406。

动触点基板01021002和静触点基板组0105为双触点结构，如图7所示，静触点基板组0105包括静触点基板010501，静触点基板010501和动触点基板01021002上均焊接有银点01021003，动触点基板01021002通过铆钉与动头滑座01021001连接固定，静触点基板010501通过安装螺纹孔安装在下壳01上，静触点基板组0105外罩有静触点绝缘罩0107；如图8所示，输入端接线端子06和动触点基板01021002通过软电线连接，静触点基板010501和输出端接线端子05通过软电线连接，当动触点基板01021002和静触点基板010501接触时，转换开关闭合通电，动、静触点基板010501分离时，转换开关断开。

上壳02上设有具有现实功能的操控面板020203，操控面板020203后方装有防止电器元件干扰的操控面板020203隔离板，操控面板020203上设有显示快速三相双电源转换开关状态的停电指示灯，停电指示灯连接微动开关010305。

控制电路板上设有信息采集控制模块，还设有对设备状态实时监控、故障告警的物联网模块，控制电路板还分别与操控面板020203、电流互感器0101、电磁铁运动组0102、微动开关010305以及大电流检测互感器0106连接；根据电流互感器0101检测的信号传递至控制板，控制板根据信号控制电磁铁进行分合闸动作，微动开关010305将闭合信号传递至控制板，控制板根据微动开关010305信号断开物联网线上控制功能。

常用电源合闸动作：常用端合闸电磁铁组内的电磁铁带电，衔铁推动常用端的导杆010207垂直向下运动8mm的行程，此时动触点基板01021002和静触点基板010501接触连接，常用电源处于通电状态，由于电磁铁的冲击势能并未完全消失，此时导杆010207继续向下运动7mm的行程，此时动头滑座01021001和导杆010207之间的过行程弹簧处于压缩状态，常用端的长卡槽杆010208被锁死槽010304的卡槽锁扣不能回弹上移，此时常用电源的整个合闸动作完成。

备用电源合闸动作：备用端合闸电磁铁组的合闸运动和常用端合闸电磁铁组的合闸运动相同；即备用电磁铁内的电磁铁带电，衔铁推动备用端的导杆010207垂直向下运动8mm的形成，此时备用电磁铁侧的动触点基板01021002和静触点基板010501接触连接，备用电源开关处于通电状态，依据电磁铁的冲击势能，导杆010207继续向下运动7mmm的行程，此时动头滑座01021001和备用端的导杆010207之间的过行程弹簧处于压缩状态，备用端的长卡槽杆010208被锁死槽010304的另一侧卡槽锁扣不能回弹上移，备用电源的整个合闸动作完成。

常用电源通电时，防滑动片的一端与常用端的长卡槽杆010208接触，另一端配合锁死槽010304的卡槽对备用端的长卡槽杆010208的垂直位移量进行限制，保证备用电源断开，防止出现双电源同时楔合的现象。

停电分闸动作：分闸电磁铁010206带电，衔铁推动停电杆推头向下运动，短卡槽杆010311的斜面与停电杆推头的斜面贴合，停电杆推头推动短卡槽杆010311向后运动，从而带动锁死槽010304向后运动，使常用长卡槽杆010208失去锁死槽010304的限制脱扣复位，此时动头滑座01021001内的过行程弹簧恢复原状，动触点基板01021002与静触点基板010501分离。

手动停电机构：按下停电自锁旋钮04，停电自锁旋钮04先触碰微动开关010305使微动开关010305向控制板发送信号，暂停控制板通过物联网进行线上控制的功能，同时点亮操控面板020203上的停电指示灯，停电自锁旋钮04还和锁死槽010304接触并推动锁死槽010304向后移动，长卡槽杆010208失去锁死槽010304的限制脱扣，此时常用端合闸电磁铁的衔铁回弹带动导杆010207向上移动实现分闸。

常用电源与备用电源的切换：在常用电源使用时，当电流互感器0101检测到电路中的异常，立刻发出断电信号至电路板，电路板得到断电信号后使分闸电磁铁010206通电动作实现断电，断电完成后，电路板继而发出控制信号至备用端合闸电磁铁组，备用端合闸电磁铁一和备用端合闸电磁铁二通电动作，实现合闸。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (10)

1.一种快速三相双电源转换开关，包括下壳（01）和上壳（02），其特征在于，所述下壳（01）上依次安装有输入端接线端子（06）、电流互感器（0101）、电磁铁运动组（0102）、常用端电磁铁支撑板（0108）、橡胶垫（0109）、停电锁死槽组（0103）、消弧室组（0104）、静触点基板组（0105）、静触点绝缘罩（0107）、大电流检测互感器（0106）和输出端接线端子（05），所述上壳（02）和下壳（01）之间还装有控制电路板。

2.根据权利要求1所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于：所述电磁铁运动组（0102）包括由常用端合闸电磁铁一（010204）、常用端合闸电磁铁二（010205）构成的常用端合闸电磁铁组，由备用端合闸电磁铁一（010202）、备用端合闸电磁铁二（010203）构成的备用端合闸电磁铁组，以及分闸电磁铁（010206）；所述常用端合闸电磁铁组和分闸电磁铁（010206）通过常用端电磁铁支撑板（0108）安装在下壳（01）上；所述备用端合闸电磁铁组也安装在下壳（01）上；

所述常用端合闸电磁铁组和备用端合闸电磁铁组包含的四个电磁铁的衔铁下端连接导杆（010207）；所述导杆（010207）设有长卡槽杆（010208），导杆（010207）下方设有动头滑座组（010210），动头滑座组（010210）由若干动头滑座组成，每个所述动头滑座（01021001）下均设有动触点基板（01021002），动触点基板（01021002）的正下方对应安装有静触点基板组（0105），静触点基板组（0105）下设有大电流检测互感器（0106），大电流检测互感器（0106）下设有输出端接线端子（05）；所述分闸电磁铁（010206）的衔铁下端装有停电推头（010213）；所述分闸锁死槽组（0103）包括导轨固定板（010301）、导轨（010302）、滑块（010303）和锁死槽（010304），所述导轨固定板（010301）安装在下壳（01）上，导轨固定板（010301）下装有导轨（010302），导轨下装有滑块（010303），滑块（010303）的上部滑动嵌接导轨（010302），滑块（010303）的下部固定连接锁死槽（010304），锁死槽（010304）内设有短卡槽杆（010311），导轨固定板（010301）和锁死槽（010304）上均设有供停电杆推头（010213）穿过的槽孔，停电杆推头（1101）依次穿过导轨固定板（010301）、锁死槽（010304）的槽孔与短卡槽杆（010311）接触，所述锁死槽（010304）上还设有用来阻断长卡槽杆（010208）楔合通电后回程动作的卡槽（010307）。

3.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述电磁铁运动组（0102）中包含的五个电磁铁安装在下壳（01）上，电磁铁和下壳之间均安装有橡胶垫（0109）。

4.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述锁死槽（010304）的两侧面分别装有防动滑片（010308），防动滑片（010308）上设有防动滑片行程槽（010310），防动滑片固定块（010309）穿过防动滑片行程槽（010310）将防动滑片（010308）安装在锁死槽（010304）两侧面，防动滑片（010308）在防动滑片行程槽（010310）的行程范围内沿锁死槽（010304）侧面前后移动。

5.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述锁死槽（010304）上还设有微动开关（010305），微动开关（010305）的正前方设有停电自锁旋钮（04），停电自锁旋钮（04）通过旋转固定套（0204）安装在上壳（02）。

6.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述动头滑座（01021001）与导杆（010207）的连接部位设有消弧室组（0104），消弧室组（0104）由消弧室上板（010401）、与消弧室上板（010401）连接的消弧室下壳（010402）和安装在消弧室下壳（010402）上的消弧栅片组组成，每个所述消弧栅片组由八片栅片（010404）、一片底部栅片（010403）和两片栅片隔离板（010405）组成，所述消弧室上板（010401）设有蜂窝状散热孔（010406）。

7.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述导杆（010207）的底部和每个动头滑座（01021001）之间均设有过行程弹簧进行连接，每个动头滑座（01021001）的顶部均设有锁扣卡槽（01021005），锁扣卡槽（01021005）通过梯形销（010209）插接在导杆（010207）上。

8.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述动触点基板（01021002）和静触点基板组（0105）之间设有触点，静触点基板组（0105）包括静触点基板（010501），静触点基板（010501）和动触点基板（01021002）上均焊接有银点（01021003），所述动触点基板（01021002）下方连接固定有动头滑座（01021001），所述静触点基板（010501）通过安装螺纹孔（010502）安装在下壳（01）上。

9.根据权利要求2所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述输入端接线端子（06）和动触点基板（01021002）通过软电线连接，所述静触点基板（010501）和输出端接线端子（05）通过软电线连接，当动触点基板（01021002）和静触点基板（010501）接触时，开关闭合通电。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种快速三相双电源转换开关，其特征在于，所述上壳（02）上设有操控面板（0202），操控面板（0202）后方装有防止电器元件干扰的操控面板隔离板（0201），所述操控面板（0202）上设有停电指示灯，停电指示灯连接微动开关（010305）；所述控制电路板上设有信息采集控制模块，控制电路板还分别与操控面板（0202）、电流互感器（0101）、电磁铁运动组（0102）、微动开关（010305）以及大电流检测互感器（0106）连接。

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