CN202217630U

CN202217630U - 安装开关设备

Info

Publication number: CN202217630U
Application number: CN2011201298560U
Authority: CN
Inventors: J·温德尔; R·里茨; J·贝克; R·韦伯
Original assignee: Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: US8461947B2; DE102011008831A1; US20120182095A1; EP2479771A1

Abstract

本实用新型涉及一种电气安装开关设备，带有：电流路径；由电流路径的电流至少部分流过的接触杆，其具有至少一个可动的接触件；电磁短路电流脱扣器，其包括带气隙的磁路；过流脱扣器，其包括切换机构操作元件；以及切换机构，其包括撞击杆。接触杆至少部分布置在磁路的气隙中，使得在短路的情况下由于在气隙中磁通与电流的相互作用可产生作用于接触杆上的导致至少触点快速断开的电动的力作用。切换机构通过第一作用连接线作用于接触杆以使触点断开和/或保持断开。在过流脱扣的情况下过流脱扣器通过第二作用连接线作用于切换机构以通过切换机构使断开触点断开并保持。在短路脱扣的情况下接触杆通过第三作用连接线作用于切换机构以使触点保持断开。

Description

安装开关设备

技术领域

本实用新型涉及一种按照权利要求1的前序部分的电气安装开关设备

带有：电流路径，其在壳体中在第一和第二联接端子(Anschlussklemme)之间伸延，并且其可在至少一个包括固定的接触件和可动的接触件的触点(Kontaktstelle)处断开和闭合；由电流路径的电流至少部分流过的接触杆，其设有至少一个可动的接触件；电磁式短路电流脱扣器，其包括带有气隙的磁路；过流脱扣器，其包括切换机构操作元件

该切换机构操作元件在过流脱扣时从静止位置过渡到脱扣位置中；以及切换机构，其包括可在静止位置和脱扣位置之间摆动的撞击杆(Schlaghebel)。

背景技术

此类安装开关设备例如可为线路保护开关、故障电流保护开关、马达保护开关、或者选择性的主线路保护开关。

一种此类线路保护开关例如在文件DE 102008006863A1中表示。在这样的在现有技术中公知的线路保护开关中短路电流的切断借助撞击衔铁进行。由电流流过的磁线圈的磁场在电磁式短路电流脱扣器内激励磁路，通过电动的相互作用由此使撞击衔铁运动。与该撞击衔铁联结有撞击销，该撞击销撞击接触杆，使得触点断开，并且该撞击销同时对切换机构作用，这导致切换机构解锁(entklinken)且由此导致触点持续保持断开，直到切换机构重新止锁(verklinken)，且接着触点才可重新闭合。

过流脱扣在公知的安装开关设备中借助于热机械脱扣元件、大多为由热双金属制成的条带进行。过电流造成热双金属条带加热并且造成其由此产生的弯曲。在弯曲的状态下热双金属条带通过相应的连接借助于切换机构操作元件使切换机构解锁，接着触点同样持续断开，直到切换机构重新止锁并且接着触点才可重新闭合。

在线路保护开关中接触杆大多实施为可在轴处摆动支承的单臂杆或者双臂杆，在其一个自由端处固定可动的接触件。在马达保护开关中作为接触杆通常使用可移位支承的双接触桥，其在其两个自由端处分别载有可动的接触件，这两个可动的接触件分别与一个固定的接触件共同作用，使得由此构成两个触点，并且可把切换功率分布在两个触点上，使得每一单个触点在短路切断时负荷不太强烈。

然而，在已知的安装开关设备中磁脱扣器的响应速度受限，因为包括多个机械的子系统，其各自具有一定的机械惯性。由此也限制短路情况下的电流极限。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是，如此改进这种类型的安装开关设备，即，使得可实现快速的短路电流切断。

该目的通过带有权利要求1的表征的特征的这种类型的安装开关设备实现。

因此，根据本实用新型，接触杆至少部分布置在磁路的气隙中，使得在短路的情况下由于在气隙中磁通(magnetischen Fluss)与电流的相互作用可产生作用于接触杆上导致至少一个触点快速断开的电动的力作用，并且切换机构通过第一作用连接线(Wirkverbindungslinie)作用于接触杆上以用于使触点断开和/或保持断开，并且在过流脱扣的情况下过流脱扣器通过第二作用连接线作用于切换机构上以用于通过切换机构使触点断开并保持断开，以及在短路脱扣的情况下接触杆通过第三作用连接线作用于切换机构上以用于使触点保持断开。

本实用新型的安装开关设备具有这样的优点，即，短路电流切断比常规的已知设备更快地进行，其中，另外的功能性特征，例如过流脱扣、在切换机构解锁后持续保持触点解锁、在切换机构重新止锁后的重新接通等，继续如习惯的那样供使用。

如在本实用新型的安装开关设备中使用的磁式短路电流脱扣器具有这样的优点，即，可在磁通或者磁路的磁场和接触杆之间产生直接的相互作用。由此可比在现有技术中在线路保护开关中所使用的撞击衔铁系统的情况下快许多地进行触点的断开，在上述撞击衔铁系统中，如以上提及的那样，由于所参与的可动部件的机械惯性限制脱扣速度。在磁短路电流脱扣时，如在本实用新型的安装开关设备中所使用的那样，这样的力作用于接触杆上，即，该力产生磁场的作用于在该磁场中运动的电荷上的作为洛仑兹力已知的力作用。该力作用直接进行，而不需要机械部件(例如可动衔铁或撞击销)的中间切换。为保证持续保持触点断开，根据本实用新型接触杆自身对切换机构产生作用以使其保持断开。因此，根据本实用新型接触杆承担一种附加的功能，除了承载可动触头的功能之外还承担解锁切换机构的功能。在过流脱扣的情况下，触点的断开和保持断开如已知那样通过切换机构进行。

根据本实用新型的一种有利的实施方式，接触杆构造为可动的接触桥，其设有两个可动的接触件，它们与两个固定的接触件共同作用以构成两个触点。由此产生双触点，其具有这样的优点，即，每一个单个的分触点在短路电路切断时比在唯一的触点情况下承受较轻的负荷。

按照本实用新型的一个有利的实施方式，过流脱扣器的切换机构操作元件与过电流磁路耦合，其中，作用于切换机构操作元件上的力通过过电流的磁场产生，其中，为了调整脱扣延迟时间切换机构操作元件联结到电磁式阻尼元件处，并且其中，切换机构操作元件与调整元件联结以用于调整过流脱扣阈值。在该非常有利的实施方式中过流脱扣也作为磁脱扣系统实现。这具有这样的优点，即，过流脱扣可以与温度无关的方式进行。因为在现有技术中公知的热双金属脱扣器中双金属在环境温度变化时同样变形，因此根据现有技术的这种过流脱扣器经常与补偿装置联结。根据本实用新型在安装开关设备内使用的磁过流脱扣器不显示任何温度依赖性。

根据本实用新型的一个有利的实施方式，切换机构操作元件为可围绕其纵轴线转动支承的轴。这例如通过以下方式实现，即，切换机构操作元件与构造成近似柱形的转子联结，该转子包括永磁铁，并且该转子在近似管形的定子的内部空间中可转动地支承，其中，定子是磁路的磁芯的一部分，并且其中，引导电流路径的电流的导体的至少一个绕组(Windung)包围该定子。在过流的情况下通过导体中的过电流感生的磁路的磁场引起转子转动，并且由此使切换机构操作元件转动。因此切换机构操作元件的静止位置和脱扣位置可通过转子相对于定子的不同的角位置而确定。

根据本实用新型的一个有利的实施方式，切换机构操作元件在其自由端处设有具有控制曲线(Steuerkurve)的控制凸轮

并且撞击杆在切换机构操作元件过渡到脱扣位置中时、即在转子转动时支承在控制曲线处，使得由此引起撞击杆摆动到解锁位置中。过流脱扣器和切换机构之间的第二作用连接线通过转子的轴、控制凸轮的控制曲线伸延到撞击杆上。

根据本实用新型的一个有利的实施方式，控制曲线具有带有第一曲线区段和第二曲线区段的斜面形状，其中，第一曲线区段中的斜面坡度(Rampensteigung)比第二曲线区段中的平缓。由此防止过快脱扣并且利用该斜面产生用于轴的轴线的位置的公差平衡。在转动运动结束时的较大的坡度(Steigung)有利地引起可靠的脱扣。

关于功能组件在根据本实用新型的安装开关设备的壳体内部的布置，一个优选的实施方式设置，短路电流脱扣器和过流脱扣器在电流通过电流路径的流动方向上看相继地(hintereinander)布置在壳体中。这使得特别好地利用空间成为可能。

根据本实用新型的一个有利的实施方式，壳体近似具有翻转的T的形状，带有前侧，并且在该前侧处设有操作杆，以用于手动操作切换机构，其中，该切换机构在壳体中布置在短路电流脱扣器和前侧之间。在另一个有利的实施方式中，切换机构布置在壳体的T形的纵臂

的区域中，而过流脱扣器和短路脱扣器布置在壳体的T形的横臂的区域中。

根据本实用新型的一个有利的实施方式，壳体具有与前侧相对的固定侧，其设有固定器件以用于将壳体卡锁到标准异型载轨(Normprofiltragschiene)上。这样的固定器件在一个优选的实施方式中为近似U形的凹口，其由固定的凸出部和在可移位支承的且在朝向固定的凸出部的方向弹性加载的滑板处设置的可动的凸出部限制。

本实用新型的其它有利的设计方案和改进方案以及其它的优点从从属权利要求中获得。

附图说明

根据在其中示出本实用新型的实施例的图纸详细解释和描述本实用新型以及本实用新型的其它有利的设计方案和改进方案。

其中：

图1显示了根据本实用新型的安装开关设备的示意图，

图2显示了根据本实用新型的安装开关设备的打开的壳体下部件的内视图，

图3显示了按照图2的视图在切换机构操作元件和撞击杆之间的联结位置的放大的局部视图。

参考标号列表

1电气安装开关设备

2，2’固定接触件

3，3’可动接触件

4，4’触点

5接触杆

6短路电流脱扣器

7过流脱扣器

8切换机构

9第一作用连接线

10第二作用连接线

11第三作用连接线

12壳体

13联接端子

14联接端子

15前侧

16操作杆

17固定侧

18固定器件，固定凸出部

19固定器件，可动凸出部

20脱扣杆

21撞击杆

22操作手柄

23止锁杆(Klinkenhebel)

24止锁杆中的长孔

25弓形件

26中间杆

27锁止杆

30弹簧

31滑板

32固定在壳体处的轴

33固定在壳体处的轴

34切换机构弹簧

35螺旋扭力弹簧(Schenkelfeder)的边脚

36固定在壳体处的轴

37第一臂

38接触压力弹簧

39传递杆

40固定在壳体处的轴

41传递杆的第一边腿(Schenkel)

42突出部(Ansatz)

43传递杆的第二边腿

44锁止杆的另一端

45突出部件(Ansatzteil)

46塑料支架(Kunststoffauflage)

47换向杆(Umlenkhebel)

48轴

4949’，49”导体件

50限位弹簧(Fesselfeder)

51控制凸轮

52控制曲线

53撞击杆的第二臂

具体实施方式

首先观察图1。它显示了根据本实用新型的安装开关设备1(此处为线路保护开关)的示意图，带有壳体12，该壳体12具有前侧15和固定侧17。在固定侧17处该壳体12具有U形凹口，其由固定的凸出部18和在可移位地支承且借助弹簧30在朝向固定的凸出部18的方向上弹性加载的滑板31处设置的可动的凸出部19限制，以用于以公知的方式将壳体12固定到标准异型载轨上。

在壳体的第一窄侧处的第一联接端子13和在相对的第二窄侧处的第二联接端子14之间，电流路径除别的元件之外经由导体件49，49’，49”伸延通过壳体，电流路径可在双触点4，4’处断开和闭合。此外在该电流路径中还存在构造为可动接触桥的接触杆5，其设有两个可动的接触件3，3’，它们与两个固定的接触件2，2’共同作用以形成双触点4，4’。

接触杆5结合在磁式短路脱扣器6中，该磁式短路脱扣器6包括带有气隙的磁路。这样的磁式短路脱扣器例如从文件WO 2010/130414A1中已知。在此，接触杆5至少部分布置在磁路的气隙中，使得在短路的情况下由于在气隙中磁通与电流的相互作用可产生作用于接触杆5上的电动的力作用，该力作用使接触杆5非常快地在朝向固定侧17的方向上加速，从而将可动接触件3，3’从固定接触件2，2’上拉开(wegreiβen)，并且因此非常快地断开双触点4，4’。在此触点4，4’的断开可在一毫秒以下的时间内完成，这比利用常规的电磁撞击衔铁系统可实现的快。

在磁式短路电流脱扣器6之后电流路径伸延通过过流脱扣器7并且从那里伸延到联接端子14。过流脱扣器7是磁作用的过流脱扣器，其基本结构及其作用方式以及功能原理在文件WO 2010/133346A1中描述。

如所见的那样，壳体12近似具有倒立的T的形状。带有磁脱扣器6和过流脱扣器7的电流路径基本上在T形的横向伸延的臂上延伸。在T形的竖直的臂上存在机械的切换机构8，其设有操作杆16且可由该操作杆16操作，其中，操作杆16在固定在壳体处的轴32中支承并且从前侧15伸出以及可从壳体外部操作。切换机构8根据在文件DE 102008006863A1中描述的切换机构实施，如同样在图2且尤其在图3中所示。切换机构8包括脱扣杆20和止锁杆23，它们一起构成止锁部位。止锁杆23具有长孔24，弓形件25在该长孔24中引导，其另一端与操作杆(这里在图2中也表示为操作手柄22)联结。此外切换机构包括中间杆26，其一端与弓形件25且其相对的另一端与锁止杆27的第一端可摆动地联结。锁止杆27在固定在壳体处的轴33中可摆动地支承。实施为螺旋扭力弹簧的切换机构弹簧34(其一个边脚35以固定在壳体处的方式支撑)对锁止杆27施加力，该力将使锁止杆27围绕轴33顺时针转动。锁止杆27的另一端44载有以近似矩形模制的突出部件45，其载有塑料支架46。

此外，切换机构包括实施为双臂杆的撞击杆21，其围绕固定在壳体处的轴36可摆动地支承，并且以其第一臂37在顺时针摆动时对脱扣杆20作用，并且将其逆时针推开，然后使得止锁部位解锁。

在接通的状态下，接触杆5借助接触压力弹簧38(在图1中未示出，但参见图2)在朝向前侧的方向上向上施压，使得双触点4，4’闭合并且电流可流动。此外设置有实施为双臂杆的传递杆39，其围绕固定在壳体处的轴40可摆动地支承。传递杆39的第一边腿41联结到接触杆5的突出臂42处，突出臂42从短路电流脱扣器6中向上伸出。传递杆的第二边腿43由接触压力弹簧38(此处为圆柱弹簧，其以另一端以固定在壳体处的方式支承)加载，更确切地说在逆时针方向上。因此，如图1至图3中所示，接触压力弹簧38在接通状态下造成通过传递杆39向上拉动接触杆5，并且因此保持触点4，4’闭合。

在接通状态下，脱扣杆20和止锁杆23之间的止锁部位止锁，并且操作手柄22位于向右摆动的位置中。通过杆链(操作手柄22-弓形部25-中间杆26)现在锁止杆27以如此程度在逆时针方向上摆动，即，使得在其突出部件45处的塑料支架46足够远地远离接触杆5的突出臂42，以便接触杆5在接触压力弹簧38的作用下由传递杆39向上拉动以用于闭合触点4，4’。

当应手动断路(ausgeschalten)时，操作手柄22从其在图1中所示的接通位置向左即逆时针摆动到断路位置中。在此，通过脱扣杆在操作手柄22的作用下向右摆动，在切换机构8内部在脱扣杆20和止锁杆23之间的止锁部位解锁。这样的结果是，刚性的杆链解开，使得中间杆26自由并且可向右滑动。切换机构弹簧34的复位力因此现在可使锁止杆顺时针如此摆动，即，使得锁止杆利用在其突出部件45处的塑料支架46克服接触压力弹簧34的复位力将接触桥5向下推压到其断开位置中。接着止锁部位重新止锁，并且切换机构重新为接通做好准备。

为了手动接通，在止锁部位止锁的情况下使开关手柄22摆动返回到其接通位置中。在此，操作手柄22的摆动运动通过在止锁状态下重新成为刚性的杆链转变为向左的推进运动，其对锁止杆27作用，并且克服切换机构弹簧34的复位力使锁止杆27如此摆动，即，使得在其突出部件45处的塑料支架46释放接触桥5。接触桥5立即在接触压力弹簧38的作用下由传递杆39重新向上推压到其静止位置中。双触点4，4’重新闭合。

在图1中刚才描述的切换机构8和接触杆5之间的作用连接通过第一作用连接线9表示。

在短路电流脱扣的情况下接触杆5以大于接触压力弹簧38的复位力的力被非常快地向下拉入到短路电流脱扣器6中。接触杆5的突出部42通过换向杆47(参见图2)与撞击杆21联结，确切说以下面的方式，即，当接触杆5向下被拉入到短路电流脱扣器6的芯体(Kern)中时，换向杆使撞击杆顺时针摆动。撞击杆顺时针的摆动引起其对于脱扣杆的力作用和脱扣杆的摆动，使得切换机构的止锁部位解锁，如上所述，这造成的结果是，接触杆5由锁止杆27保持在断开的位置中。触点4，4’通过短路电流脱扣器6非常快地断开，切换机构被解锁并且引起触点4，4’持续地保持断开，直到手动地重新接通。

过流脱扣器7是如在文件WO 2010/133346A1中描述的磁作用的过流脱扣器。在其处以可围绕其纵轴线转动支承的轴48的形式构造有切换机构操作元件。此外，过流脱扣器7包括以限位弹簧形式的调整元件50。在过流的情况下过流脱扣器的磁路对轴48施加转矩，并且试图使其顺时针转动。这在作用于轴48上的驱动转矩超过由限位弹簧施加到轴48上的限位力矩(Fesselmoment)时才发生。由此，可调整过流脱扣器7的响应阈值。

在轴48的自由端处构造有控制凸轮51。该控制凸轮51近似具有柱体的形状，其侧边部分段地被切开(au^chneiden)。在控制凸轮中在被切开的部分中构造有控制曲线曲线52。撞击杆21的第二臂53支承在该控制曲线曲线52处。控制曲线曲线52作为三维的面如此地形成，即，使得控制曲线曲线52在轴48过渡到脱扣位置中时即在轴48顺时针转动时以斜面的方式在撞击杆21的第二臂53处经过(ablaufen)。由于斜面坡度撞击杆在轴48顺时针转动时摆动，使得其第一臂可对脱扣杆20产生作用以用于解锁切换机构并用于断开触点4，4’。

控制曲线曲线52具有带有第一曲线曲线区段和第二曲线曲线区段的斜面形状，其中，第一曲线曲线区段中的斜面坡度比第二曲线曲线区段中的平缓。由此防止过快脱扣并且利用控制曲线52的斜面产生用于轴48的轴线的位置的公差平衡。在轴48的转动运动结束时的较大的坡度有利地产生止锁部位的可靠的止锁并且从而产生可靠的脱扣。

因此，通过过流脱扣器7的轴48的旋转运动借助于控制曲线52转变为撞击杆21的摆动运动，触点4，4’在过流的情况下通过过流脱扣器7断开，由此切换机构解锁，并引起触点4，4’持续保持解锁，直到手动地重新接通。

上述安装开关设备可特别有利地用于在交流或者直流的低额定电压(例如60V)的情况下保护电路，因为由于电动的短路电流脱扣器6引起非常快地切断短路电流，所以不需要任何消弧装置；因为阳极-阴极电压已经如此之大，即，其超过60V的额定电压，使得由此中断电流；不需要附加的电弧电压来抵抗在端子处存在的电压以用于切断。上述安装开关设备在带有强烈波动的环境温度的情况下同样可有利地使用，因为由于按照磁原理工作的过流脱扣器而不需要对该过流脱扣器进行任何温度补偿。

本实用新型还包括优选的实施方式以及单个的结构特征的任意组合或者改进方案，只要它们不相互排斥。

Claims

1.一种电气安装开关设备(1)，带有：电流路径，其在壳体(12)中在第一联接端子(13)和第二联接端子(14)之间伸延，并且其可在至少一个包括固定的接触件(2)和可动的接触件(3)的触点(4)处断开和闭合；由所述电流路径的电流至少部分流过的接触杆(5)，其设有至少一个可动的接触件(4)；电磁短路电流脱扣器(6)，其包括带有气隙的磁路；过流脱扣器(7)，其包括切换机构操作元件(48)，该切换机构操作元件(48)在过流脱扣时从静止位置过渡到脱扣位置中；以及切换机构(8)，其包括可在静止位置和脱扣位置之间摆动的撞击杆(21)，其特征在于，

所述接触杆(5)至少部分地布置在磁路的气隙中，使得在短路的情况下由于在气隙中磁通与电流的相互作用可产生作用于所述接触杆(5)上的导致所述至少一个触点(4)快速断开的电动的力作用，所述切换机构(8)通过第一作用连接线(9)对所述接触杆(5)产生作用以用于使所述触点(4)断开和/或保持断开，在过流脱扣的情况下所述过流脱扣器(7)通过第二作用连接线(10)对所述切换机构(8)产生作用以用于通过所述切换机构(8)使所述触点(4)断开并保持断开，以及在短路脱扣的情况下所述接触杆(5)通过第三作用连接线(11)对所述切换机构(8)产生作用以用于使所述触点(4)保持断开。

2.根据权利要求1所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述切换机构操作元件(48)在其自由端处设有具有控制曲线(52)的控制凸轮(51)，并且所述撞击杆(21)在所述切换机构操作元件(48)过渡到脱扣位置中时支承在所述控制曲线(52)处并且由此引起所述撞击杆(21)摆动到解锁位置中。

3.根据权利要求2所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述切换机构操作元件(48)是可围绕其纵向轴线转动支承的轴。

4.根据权利要求3所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述控制曲线(52)具有带有第一曲线区段和第二曲线区段的斜面形状，其中，所述第一曲线区段中的斜面坡度比所述第二曲线区段中的平缓。

5.根据权利要求1所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述短路电流脱扣器(6)和所述过流脱扣器(7)在电流通过电流路径的流动方向上看相继地布置在所述壳体(12)中。

6.根据权利要求5所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述壳体(12)具有前侧(15)，并且在所述前侧(15)处设有操作杆(16)，以用于手动操作所述切换机构(8)，并且所述切换机构(8)在所述壳体(12)中布置在所述短路电流脱扣器(6)和所述前侧(15)之间。

7.根据权利要求6所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述壳体(12)具有与前侧(15)相对的固定侧(17)，所述固定侧(17)设有固定器件(18，19)以用于将所述壳体(12)卡锁到标准异型载轨上。

8.根据上述权利要求中任一项所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述过流脱扣器的切换机构操作元件(48)与过电流磁路耦合，其中，作用于所述切换机构操作元件(48)上的力通过过电流的磁场引起，其中，所述切换机构操作元件(48)联结到电磁阻尼元件处以用于调整脱扣延迟时间，并且其中，所述切换机构操作元件(48)与调整元件(50)联结以用于调整过流脱扣阈值。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述接触杆(5)构造为可动接触桥，所述接触桥设有两个可动接触件(3，3’)，所述可动接触件(3，3’)与两个固定的接触件(2，2’)共同作用以用于形成两个触点(4，4’)。

10.根据权利要求1所述的电气安装开关设备，其特征在于，所述接触杆通过换向杆与撞击杆相联结。