CN1910714B - 用于控制电功率切断装置的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制断路器的装置，其旨在打开和闭合包括移动触点的这种电功率切断装置，该控制装置包括具有旋转输出杆并与电源装置(4-9)和激励装置连接的电动机(3)，所述激励装置将电动机的输出位移转变成触点的位移，该装置还包括涉及打开和闭合触点的机械弹簧装置。根据本发明，激励装置包括一组连接元件，其提供旋转杆和环的连接，并且在触点的闭合位置中，该组连接元件在死点位置附近的邻接元件，所述死点位置是所谓的打开死点，一旦在打开期间该组连接元件移动通过该死点打开弹簧(15)就只能将其向打开位置驱动。

Description

用于控制电功率切断装置的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制高压或中压电功率切断装置的装置。
背景技术
电切断装置，这里一般指的是断路器、切断开关或接地装置。
在文献WO 00/05735、WO 96/36922中或甚至在DE913665中特别对这种控制装置进行了说明。
对于本发明，提出的问题是具有用于控制断路器且具有改进设置的装置，用于确保设置和维持移动触点的闭合位置，这特别是通过将允许使用标准控制辅助电动机的混合溶液与涉及打开和闭合触点的机械弹簧装置结合在一起来实现的。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种旨在控制断路器的装置，其用于打开和闭合包括移动触点的断路器，该控制装置包括具有旋转输出杆并连接到电源装置和激励装置的电动机，该激励装置将电动机的输出位移转变成触点的位移，这种控制装置还包括涉及打开和闭合触点的机械弹簧装置，该弹簧装置包括两个预压和有反作用的机械弹簧，即作为打开弹簧的第一弹簧，提供触点的打开，以及作为闭合弹簧的第二弹簧，提供触点的闭合，激励装置被由一个环分开的这两个弹簧中的每一个压着，并且弹簧装置包括用于在所述触点的打开位置中和在闭合位置中定位的装置。根据本发明，激励装置包括一组连接元件，它们提供旋转输出杆和环的连接，并且在触点的闭合位置中，该组连接元件推靠(abut against)死点位置附近的推压元件(abutmentelement)，使得所述触点通过该组连接元件推靠所述推压元件而在一个方向上被阻挡的方式保持在所述闭合位置，所述死点位置是打开死点，一旦在打开期间该组连接元件移动通过该死点打开弹簧就只能将其向打开位置驱动，其中所述推压元件是固定不动的。
因此，在根据本发明的装置中，当移动触点处于闭合位置时，由于与其连接的一组连接元件通过推靠推压元件而在一个方向上被阻挡，因此该移动触点保持在这个位置上，并且由于该组连接元件已经移动通过打开死点并因此打开弹簧不再产生任何位移，所以在另一方向也是如此。而且，在这个位置上，是打开弹簧确保了靠着推压元件施加该组连接元件。
由于这种保持在闭合位置中只是机械的，因此在电动机的电源出现故障的情况下也可以使其保持。
此外，在电源或变换器出现故障的情况下，通过打开弹簧仍然保持可以打开断路器，之后使一组连接元件移动通过打开死点。
通过这种混合溶液储存在电容器组中的所需能量比全部电气化方案小四到六倍。这大大降低了这些组成本和体积。
而且，需要较少功率的电动机。该电功率比全部电气化方案所需的电功率小四到十倍。在不需要对这种应用进行任何附加研究的情况下，可以采用标准电动机。
对于为功率变换器定尺度也是这样。低压变换器可以与作为存储装置的超电容器组一起使用。
与只有机械弹簧的控制方案相比，本发明由于电动机的存在而具有以下优点。
大大减少了移动部件和机构连接的数量。这意味着较少的摩擦损失，因此可以使用较小的弹簧。这还使维修的频率降低以及强度减小。
由于在打开和闭合期间进行了损失的补偿，因此断路器总是可用的，并且在给定的打开和闭合循环之后不需要暂停周期。不必再装弹簧。
断路器的闭合可以与打开一样快，因为在断路器处于打开位置时包含在闭合弹簧中的机械能等于在断路器处于闭合位置时包含在打开弹簧中的机械能。
根据本发明的优选实施例，所述电动机是用于辅助和控制所述触点的轨迹的电动机，所述触点是由功率变换器供电的，由位置和速度调节器来控制所述功率变换器。
有利地，所述调节器在用于打开的行程终点和在用于闭合的行程终点提供对所述触点位移的阻尼(damping)。
通过伺服电动机，不再需要行程终点处的阻尼器，因为电动机通过其伺服控制来提供在行程终点达到零速度所需的阻尼。
轨迹的闭环路控制增加了断路器相对于参数变化的稳固性，所述参数变化例如是弹簧硬度的变化或取决于温度的包含在切断腔中的气体的粘性的变化。
优选地，将所述弹簧沿着轴对准安装，它们的相应端部之一推靠弹簧支座，并且它们的面对端部被所述环分开。
优选地，该组连接元件包括曲柄，它被所述旋转输出杆驱动旋转并连接在连接棒的一端，其另一端连接在所述环上。
有利地，在所述触点的打开位置中，该组连接元件在死点位置附近，所述死点位置是闭合死点，一旦在闭合期间该组连接元件移动通过该闭合死点闭合弹簧就只能将其向闭合位置驱动。
因此，这里再一次，当移动触点处于打开位置时，由于与其连接的该组连接元件通过其推靠推压元件而在一个方向上被阻挡，因此它保持在这个位置上，并且由于该组连接元件已经移动通过闭合死点并且闭合弹簧不再产生任何位移，因此在另一方向也是如此。而且，在这个位置上，是闭合弹簧确保了靠着推压元件施加该组连接元件。由于这种保持在打开位置中只是机械的，因此在电动机的电源出现故障的情况下也可以将其保持。
有利地，所述连接棒具有U形端部，提供其围绕所述曲柄的旋转轴的部分旋转。
所述曲柄可以通过啮合在所述输出杆上并连接在曲柄上的齿状段被所述旋转输出杆驱动旋转。
根据替换方案，其包括用于解除闭合弹簧的作用的装置。
优选地，所述解除装置包括用于控制闭合弹簧的所述弹簧支座的位移的装置。
有利地，控制装置包括用于将该组连接元件向其打开死点推动的装置。
所述推动装置可以是用于压迫所述曲柄的撞针。
本发明的其他优点和特征在下面的非限制性详细说明中将变得显而易见。
附图简述
图1是根据本发明优选实施例的控制装置在移动触点的闭合位置上的纵向剖面图；
图2是根据该优选实施例的控制装置在移动触点的打开位置上的纵向剖面图；以及
图3是该实施例的替换方案在移动触点的闭合位置上的纵向剖面图。
优选实施例的详细说明
图1和2示出设有根据本发明实施例的控制装置的断路器。
这种断路器包括用于辅助和控制移动触点(未示出)的轨迹的电动机3，该移动触点旨在与固定触点协作，这里电动机3具有旋转杆12，并连接到电源装置。
更具体地讲，这些电源装置包括通过与电动机3相关的传感器6由位置和速度调节器5来控制的功率变换器4。调节器5在用于打开的行程终点和在用于闭合的行程终点提供对移动触点位移的阻尼。
电容器组7提供给变换器4供电所需的瞬时功率。利用连接到DC或AC电网的充电单元8来实现对电容器进行再充电的管理。具有输入和输出的单元9根据用于打开或闭合断路器的命令来管理速度和位置基准。
如果将基准形成为如根据图1和2所看到的方向，在垂直位置上示出控制装置的A-A’轴，并且垂直于该轴设置电动机3的旋转杆12。这些相关设置是典型实施例，可以想出任何其他的设置。
没有示出断路器的移动触点，并将其以本身公知的方式连接到曲柄14上，该曲柄14可围绕平行于旋转杆12并与A-A’轴偏离的轴B旋转。通过齿状段13来实现曲柄14的驱动，该齿状段13也可围绕B轴旋转，连接在曲柄14上并且在输出杆12上啮合。在未示出的替换方案中，可以通过将输出杆12的中心直接定在B轴上来实现这种驱动。
机械弹簧装置包括两个预压机械弹簧，即，所谓的打开弹簧的第一弹簧15，其确保所述触点的打开，以及所谓的闭合弹簧的第二弹簧16，其确保所述触点的闭合，这两个弹簧有反作用并具有基本上相同的硬度。预压这两个弹簧在打开弹簧中提供足够的能量，用于在释放闭合弹簧时执行打开操作。当这些弹簧处于平衡位置时，还提供它们的机械稳定性。
激励装置被这些弹簧15、16中的每一个弹簧压着，并包括一组连接元件，所述连接元件在打开或闭合位置中推靠推压元件19。这些移动/连接元件是连接在连接棒17的第一端上的所述曲柄14，连接棒17的另一端连接在环18上。该连接棒17优选具有U形端部，确保其围绕曲柄14的旋转轴B的部分旋转。
将弹簧15、16沿着轴A-A’对准安装，它们的相应端部之一推靠弹簧座15A、16A，并且它们的面对端部被所述移动环18分开。
在图1所示的闭合位置和图2所示的打开位置中，连接棒17推靠推压元件19。
在触点的闭合位置中，曲柄14在上死点位置附近，一旦在打开期间其移动通过该死点打开弹簧15就只能将其向打开位置驱动。更具体地讲，在该闭合位置中，连接这两个接点的连接棒17的纵轴向右移动通过其与B轴相交的位置。
在打开位置也是如此，如在图2中可看见的那样。曲柄14在下死点位置附近，一旦在闭合期间其移动通过该死点闭合弹簧16就只能将其向闭合位置驱动。更具体地讲，在这个打开位置中，连接这两个接点的连接棒17的纵轴向右移动经过B轴的其正切位置。
现在说明打开循环。
在如图1所示的结构中，移动触点处于闭合位置。当传输打开命令时，电动机3在对应于移动通过上述死点的行程中是有效的。然后，一从打开弹簧15朝向闭合弹簧16通过该死点，就进行机械能转换，将机械能转换成动能并压缩闭合弹簧16。电动机3提供对移动触点轨迹的控制，从而使其以零速度到达用于打开的行程的终点，如图2所示。
以类似的方式进行闭合循环。
在如图2所示的结构中，移动触点处于打开位置。当传输闭合命令时，电动机3在对应于移动通过上述死点的行程中是有效的。然后，一从闭合弹簧16朝向打开弹簧15通过该死点，就进行机械能的转换，将机械能转换成动能并压缩打开弹簧15。电动机3提供对移动触点轨迹的控制，从而使其以零速度到达用于闭合的行程的终点，如图1所示。
根据替换实施例，控制装置可以包括用于解除闭合弹簧16的作用的装置。该替换实施例示于图3中。
该解除装置是用于控制闭合弹簧16的支座16A的位移的装置。为此，该支座16A可以在圆柱形导向件20中向下滑动，如图3所示。通过设置啮合在齿状棒22上的齿轮21来控制该位移，其中所述齿状棒22与相关支座16A成为一体。对齿轮21的这种设置使支座16A在正常工作期间保持在如图3所示的上部位置上。
因此，在电动机3出现故障的情况下，使这种解除装置工作，并且支座16A向下移动。加在重力上的预压闭合弹簧16的力抑制了来自闭合弹簧16的任何作用。于是不涉及与打开弹簧15的作用相反的作用。
还提供撞针23，将其设置成在工作时能推动曲柄14，从而使其移动通过其上部死点。通过操作该撞针23，一解除闭合弹簧16，就可以打开触点。该撞针23是将电能转换成机械能的系统。这可以是激励释放弹簧或螺旋管的锁的线圈。
电动机3一再次工作，闭合弹簧16就再次受到支座16A的向上移动的压缩，并且控制装置可以重新开始其正常操作。
当然，本领域技术人员可以对在这里作为非限制性例子来进行说明的这种装置做出各种修改。

Claims (12)

1.一种用于控制断路器的装置，其旨在打开和闭合包括移动触点的所述断路器，该控制装置包括具有旋转输出杆并与电源装置(4-9)和激励装置连接的电动机(3)，所述激励装置将所述电动机(3)的输出位移转变成所述触点的位移，该控制装置还包括涉及打开和闭合所述触点的机械弹簧装置，所述弹簧装置包括两个预压和有反作用的机械弹簧，作为打开弹簧的第一弹簧(15)以及作为闭合弹簧的第二弹簧(16)，其中所述第一弹簧(15)确保所述触点的打开，所述第二弹簧(16)确保所述触点的闭合，通过由环(18)分开的这两个弹簧中的每一个弹簧压迫所述激励装置，并且所述弹簧装置包括用于使所述触点在打开位置中和在闭合位置中定位的装置，
其特征在于：所述激励装置包括一组连接元件，它们提供所述旋转输出杆(12)和所述环(18)的连接；并且其特征在于：在所述触点的所述闭合位置中，该组连接元件推靠死点位置附近的推压元件(19)，使得所述触点通过该组连接元件推靠所述推压元件而在一个方向上被阻挡的方式保持在所述闭合位置，所述死点位置是打开死点，一旦在打开期间该组连接元件移动通过该死点所述打开弹簧(15)就只能将其向所述打开位置驱动，其中所述推压元件(19)是固定不动的。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：该组连接元件包括曲柄(14)，它被所述旋转输出杆(12)驱动旋转并连接在连接棒(17)的一端，所述连接棒的另一端连接在所述环(18)上。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：在所述触点的所述打开位置中，该组连接元件推靠死点位置附近的所述推压元件(19)，所述死点位置是闭合死点，一旦在闭合期间该组连接元件移动通过该闭合死点所述闭合弹簧(16)就只能将其向所述闭合位置驱动。
4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于：所述曲柄(14)通过啮合在所述旋转输出杆(12)上并连接在曲柄(14)上的齿状段(13)被所述旋转输出杆(12)驱动旋转。
5.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于：所述电动机(3)是用于帮助和控制所述触点的轨迹的电动机，并由功率变换器(4)供电，由位置和速度调节器(5)来控制所述功率变换器(4)。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于：所述调节器(5)在用于打开的行程终点和在用于闭合的行程终点提供对所述触点位移的阻尼。
7.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于：将所述弹簧(15、16)沿着轴(A-A’)对准安装，它们的相应端部之一推靠弹簧支座(15A、16A)，它们另一个面对的端部被环(18)分开。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：它包括用于解除所述闭合弹簧(16)的作用的装置。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于：所述解除装置是用于控制所述闭合弹簧(16)的所述弹簧支座(16A)的位移的装置。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于：它包括用于将该组连接元件向其打开死点推动的装置(23)。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于：所述推动装置(23)是旨在压迫所述曲柄(14)的撞针(23)。
12.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于：在所述触点的所述闭合和打开位置中，所述连接棒(17)推靠所述推压元件(19)。
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