CN1839455A - 电气开关设备的起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到起动电气开关设备的装置，该设备包括由转动轴(10)驱动的至少一个可移动接触件。根据本发明，可以把包括旋转驱动轴(18)的电动机通过传动机构与转动轴(10)连接起来，以便驱动同一转动轴(10)。

Description

电气开关设备的起动装置
本发明涉及根据权利要求1前序部分的起动电气开关设备尤其是高压电源断路器的起动装置。
本发明还涉及到具有根据本发明的起动装置的开关设备尤其是高压电源断路器。
常规的电源断路器具有开关室，开关室有一个固定接触件和一个可移动接触件。可移动接触件在这种情况下被固定在一个绝缘杆的一端，而绝缘杆的另一端则与起动杆的一端相连接。起动杠杆的另一端固定在转动轴上使得由于转动轴的转动而使可移动接触件移向固定接触件或移离该固定接触件。起动杠杆的长度应这样确定使得因转动轴转动某一特定角度而使电源断路器接通或断开。
转动轴常常是通过机械或液压机械的储能弹簧传动机构来运转；传动机构与连接杆的一端相连接，连接杆再通过另一杠杆与电源断路器转动轴相连接。这样传动机构经某一特定行程的线性或近似于线性的移动就引起了转动轴通过预定角度的转动，从而完成开关操作。
这种类型的机械或液压机械储能弹簧传动机构具有一个弹簧储能器，该储能器例如是以螺旋弹簧盘簧，扭簧或片簧形式呈现的机械弹簧储能。这种弹簧储能器借助卷扬用电动机来加压。
为了进行开关操作，通过松开插销或起动控制阀使弹簧储能器分离，这么做的结果是把弹簧的能量通过传动机构或通过液压传输介质传递给连接杆，从而把所需的行程施加到连接杆上。
这类储能弹簧传动机构，其结构相当复杂包括有许多单个的运动部件，而且有相当高的空间要求。此外，这些机械运动的和有摩擦的部件在原则上还需要进行定期维修与检查。
本发明以提供用以起动开关设备的装置为目的，这种装置要结构简单，空间要求低而且几乎不需要维修。本发明另外一个目的是提供相应的开关设备。
根据本发明的目的是通过具有权利要求1特征的起动装置来达到的。其他的一些有益改进以及相应的开关设备在其他权利要求中予以详细说明。
根据本发明，为驱动电气开关设备特别是高压电源断路器的转动轴而设置一台具有旋转驱动轴的电动机，其驱动轴通过一传动机构可以与开关设备的转动轴相连接。与机械或液压机械的储能弹簧传动机构相比，使用电动机的结构相对简单而且空间要求也低。其维修的工作量也比储能弹簧机构的低。使用传动机构意味着传递到开关设备转动轴上的扭矩要比需要由电动机施加的扭矩大。这样其物理形状还有其空间要求与用电动机直接驱动转动轴时的情况相比就可以进一步减小。
在多极特别是三极开关设备的情况下，设置一台电动机来驱动所有开关极。作为另一种选择，在多极特别是三极开关设备的情况下，还可以设置单独的电动机来驱动各开关极。
电动机驱动轴的中心轴线与转动轴的中心轴线相平行，因此，电动机的实际安排由于转动轴位置的关系而不是固定的。
在本发明的一种有益的改进中，电动机被实施为伺服电动机。伺服电动机优于其他电动机的优点是，通过相应的控制可以进行经过某一预定角度的相当准确的转动。此外，伺服电动机特别是在短期运行时会产生出相对高的扭矩。按照一个有利的实施方案，齿轮传动机构被实施为杠杆传动机构。这种杠杆传动机构，其也被称为四节的铰链接合或摇臂，它可靠而且几乎无需维修。
杠杆传动机构其尺寸可以这样方便地加以确定，使得电动机驱动轴转动180°而产生开关操作。也可以这样确定杠杆传动机构的尺寸，使电动机驱动轴转动小于180°例如90°而产生开关操作。不过在这种情况下电动机需要施加相应更高的扭矩。在使用180°的转动时，由电动机所施加的扭矩最小。
在一种有益的改进中，将一个最好呈圆盘状的插件固定在电动机的驱动轴上，使连接杆面对驱动轴的那端能够在距驱动轴中心线的至少两个距离上与插件相连接。这样，通过把连接杆固定，在距驱动轴中心线的适当距离就能够把杠杆传动机构设置在不同的输出角度。
按照另一可供选择的实施方案，传动机构为齿形皮带传动器，它也同样相当可靠并几乎不需要维修。
齿形皮带传动器很容易达到1∶1至1∶6的传动比，传动比最好是1∶3.5。对于要求转动轴例如转动70°的开关操作来说，电动机驱动轴将转动70°-420°，最好是245°。驱动轴的较小转动角度要求电动机的转矩较高，而较大的转动角度则要求角速度高。实际上所争取的平均值是近似于245°的转角，即1∶3.5的传动比。
此外，还要求具有根据本发明之起动装置的开关设备特别是高压电源断路器。根据本发明的起动装置还可以应用到其他高压、中压及低压开关设备，例如电源断路器、断路器、接地设备和负荷断路器。
通过在附图中示出的本发明的三个实施例，详细阐述和说明本发明。本发明的有益的改进以及其他优点将参照附图予以更详细的解释和说明，其中：
图1表示出根据本发明其杠杆传动机构使开关设备断开时的起动装置，
图2表示出根据本发明其杠杆传动机构使开关设备接通时的起动装置，
图3表示出具有多种连接可能性的圆盘，及
图4表示出根据本发明具有齿形皮带传动器的起动装置。
图1表示出根据本发明其杠杆传动机构使开关设备断开时的起动装置。第一杠杆16被固定在电动机的驱动轴18上，与该驱动轴18成直角，其通过连接杆14作用到第二杠杆12上，所说的第二杠杆12固定在开关设备的转动轴10上，与该转动轴10成直角。起动杆42也固定在气室侧的转动轴10上，与转动轴10成直角，并通过绝缘杆44起动开关室40的可移动接触件。开关室40只是大致示出进行说明。假想的连接线V通过驱动轴18的中心轴线和转动轴10的中心轴线。假想的中心线M与连接线V和转动轴10中心轴线呈直角相交。在这里所示出的图解中，如从开关室40的符号所能够看到的那样，开关设备是断开的，第二杠杆12对中心线M呈锐角α的倾斜。这样，第二杠杆12与连接杆14相连接的那端就处在中心线M背向驱动轴18的那一侧。第一杠杆16与连接线V相一致，在这种情况下，其与连接杆14相连接的那端就指向转动轴10的方向。
为了使开关设备接通，由驱动轴18将第一杠杆16转动一个角度β，在此情况下为180°。在这一转动期间，第一杠杆16，连接杆14和第二杠杆12始终处在连接成V的同一侧。
图2表示出如从开关室40的符号所看到的那样在图1中开关设备接通时的起动装置。第一杠杆16仍然与连接线V相一致，不过在这种情况下其与连接杆14相连接的那端却指向离开转动轴10的方向。第二杠杆12仍对中心线M呈角α的倾斜，不过在此情况下其与连接杆14相连接的那端是处在中心线M面向驱动轴18那一侧。为了使开关设备断开，由驱动轴18将第一杠杆16在与接通时相反的方向上转动角度β。在此情况下为180°。
于是第一杠杆16转动180°就使第二杠杆转动2*α。对杠杆传动机构的尺寸来说，下式是成立的：
L1＝L2*sin(α)，式L1代表第一杠杆16的长度，L2代表第二杠杆12的长度。
连接杆14的长度要选得比第二杠杆的长度长。
图3表示出呈圆盘26形状的插件，其对连接杆14有多种固定可能性。圆盘26安装在电动机的驱动轴18上，圆盘26的中心轴线与驱动轴18的中心轴线相互一致。图中的圆盘26有31、32、33和34四个孔，它们各自开在距圆盘26中心轴线不同的径向距离处，并对连接杆14起几种可能的固定作用。连接杆14同样也有例如一个孔，这样圆盘26和连接杆14就能够借助销钉连接起来。
连接杆14与之连接的孔31、32、33或34，其距驱动轴18中心轴线的径向距离相当于图1和图2中第一杠杆16的长度L1。通过选择用来与连接杆14进行连接的相应的孔31、32、33或34，就能够使杠杆传动机构与第二杠杆12不同的长度L2和/或转动轴10不同的转角α相适配。圆盘在这种情况下要对准，使得连接杆14与之连接的孔31、32、33或34在开关设备断开时处在连接线V上并指向转动轴10。
圆盘上孔的安排可随意选择，如通过第一孔31和第二孔32的安排所举例说明的那样。第三孔33和第四孔34是这样安排的，例如使它们的中心点与驱动轴18的中心轴线相一致。
插件的形状并非限定在这里所说明的圆盘形，相反地，插件可以是例如弓形、椭圆形、棒形、三角形、矩形或其他形状。
图4表示出根据本发明具有齿形皮带传动器的起动装置。第一皮带轮24装在电动机的驱动轴18上，第二皮带轮22装在开关设备的转动轴10上。齿形皮带20拉紧在皮带轮22和24上。起动杆42也固定在转动轴10上，其与转动轴10成直角并通过绝缘杆44来起动开关室40的可移动接触件。对开关室40只作象征性地图解说明。
齿形皮带传动器的传动比由第一皮带轮24的半径与第二皮带轮22的半径之商得出。如果传动比为1∶3，转动轴10要转动例如70°时，就会由于驱动轴18转动210°而产生开关操作。
附图标记列表
10：转动轴
12：第二杠杆
14：连接杆
16：第一杠杆
18：驱动轴
20：齿形皮带
22：第二皮带轮
24：第一皮带轮
26：圆盘
31：第一孔
32：第二孔
33：第三孔
34：第四孔
40：开关室
42：起动杆
44：绝缘杆
α：转动轴的转角
β：驱动轴的转角
M：中心线
V：连接线

Claims (11)

1.电气开关设备的起动装置，该设备具有至少一个可移动接触件，该至少一个可移动接触件通过转动轴(10)被驱动，
其特征在于
设置有一台电动机用来驱动转动轴(10)，该电动机具有旋转驱动轴(18)并借助一个传动机构可以与开关设备的转动轴(10)相连接。
2.按权利要求1中所要求的装置，其特征在于，在多极特别是三极开关设备的情况下，设置一台电动机来驱动所有开关极。
3.按权利要求1中所要求的装置，其特征在于，在多极特别是三极开关设备的情况下，设置一个分开的电动机来驱动各开关极。
4.按前述权利要求之一所要求的装置，其特征在于，驱动轴(18)的中心轴线与转动轴(10)的中心轴线相平行。
5.按前述权利要求之一所要求的装置，其特征在于，电动机为伺服电动机。
6.按前述权利要求之一所要求的装置，其特征在于，所述传动机构被实施为杠杆传动机构。
7.按权利要求6中所要求的装置，其特征在于，把杠杆传动机构尺寸确定成使得电动机驱动轴(18)通过最大为180°的转动而产生开关设备的开关操作。
8.按权利要求6和7中任何一个权利要求所要求的装置，其特征在于，插件，其最好是圆盘(26)，被固定在电动机的驱动轴(18)上，连接杆(14)面向驱动轴(18)的那端可以在距驱动轴(18)中心轴线的至少两个距离上与该插件相连接。
9.按权利要求1-5中之一所要求的装置，其特征在于，所述传动机构被实施为齿形皮带传动器。
10.按权利要求9中所要求的装置，其特征在于，齿形皮带传动器的传动比为1∶1至1∶6，最好是1∶3.5。
11.开关设备至少具有一个按前述权利要求之一所要求的起动装置。
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