CN203573883U

CN203573883U - 转换开关

Info

Publication number: CN203573883U
Application number: CN201320123602.7U
Authority: CN
Inventors: A·埃文斯; Hy-H·李; K-H·卢
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-17
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: US20130214605A1; US9048037B2

Abstract

本实用新型涉及转换开关，其包括：母线条；平行于母线条的轨道；靠近轨道的第一电源连接器；靠近轨道且沿轨道从第一电源连接器偏移的第二电源连接器；可滑动地联接到轨道的导电芯，其中该芯包括导电区段的可变形阵列，并且该阵列包括在阵列的相对侧上的接触表面；其中，导电芯具有在母线条与第一电源之间提供导电联接的第一位置和在母线条与第二电源之间提供导电联接的第二位置。

Description

转换开关

技术领域

本发明涉及将电能从多个电源转换至电负载的转换开关。

背景技术

转换开关用来例如在一般电源故障时将应急电源自动地且快速地连接到负载。当医院的公用电力服务中发生电源故障时，医院使用转换开关来保持连续的电能。当公用电力故障发生时，转换开关将医院连接到备用发电机，而不显著地中断医院的供电。存在对于有效抑制电弧的机械上简单且可靠的转换开关的盼望已久的需求。

发明内容

已经设想出一种转换开关，其包括：母线条；轨道，其平行于母线条；第一电源连接器，其靠近轨道；第二电源连接器，其靠近轨道且沿轨道从第一电源连接器偏移；导电芯(core)，其可滑动地联接到轨道，其中芯包括导电区段的可变形阵列，并且该阵列包括在阵列的相对侧上的接触表面；其中，导电芯具有在母线条和第一电源之间提供导电联接的第一位置，其中，当芯处于第一位置时，第二电源与母线条电气隔离；其中，导电芯具有在母线条和第二电源之间提供导电联接的第二位置，其中，当芯处于第一位置时，第一电源与母线条电气隔离；并且其中，芯沿轨道在第一位置和第二位置之间滑动。

可变形阵列可以是具有邻接表面的梯形导体的阵列。梯形导体可包括各自具有接触表面中的一个的相对的第一梯形导体和各自在第一梯形导体之间延伸的相对的第二梯形导体。邻接表面可以是平坦表面且倾斜于接触表面的平面。

转换开关可包括弹簧，其抵靠可变形阵列施加偏置力，其中偏置力使接触表面向外移动。转换开关也可包括：一对灭弧器，其在芯处于第一位置时邻接接触表面中的每一个；以及第二对灭弧器，其在芯处于第二位置时邻接接触表面中的每一个。

已经设想出一种转换开关，其包括：主体，其具有背板和覆盖件，该覆盖件平行于背板且通过在背板和覆盖件之间延伸的托架与背板间隔开；母线条，其安装到背板上；第一电源连接器，其安装到背板；第二电源连接器，其安装到背板；轨道，其集成或安装到背板，其中母线条在轨道的一侧上，并且第一和第二电源连接器在轨道的相对侧上；导电芯，其可滑动地联接到轨道，其中，芯包括导电区段的可变形阵列，并且该阵列包括在阵列的相对侧上的接触表面；其中，导电芯具有在母线条和第一电源之间提供导电联接的第一位置，其中，当芯处于第一位置时，第二电源与母线条电气隔离；其中，导电芯具有在母线条和第二电源之间提供导电联接的第二位置，其中，当芯处于第一位置时，第一电源与母线条电气隔离；并且其中，芯沿轨道在第一位置和第二位置之间滑动。

已设想出一种用于转换电源连接的方法，其包括：在电负载和第一电源之间建立第一电气连接，其中，该连接包括具有相对的接触表面的导电芯，并且电流从第一电源通过接触表面中的第一个、芯、接触表面中的第二个并且流到电负载；施加偏置力以使芯变形，并且从而将接触表面压靠到用于电负载和第一电源的相应的电气触点；使芯滑动离开与第一电源的接触并进入与第二电源的接触，其中，滑动断开在电负载与第一电源之间的电气连接并建立在电负载与第二电源之间的第二电气连接。

附图说明

下面进一步描述并在附图中示出本发明的结构、操作和特征，在附图中：

图1和图2示意性地示出移除顶部覆盖件的转换开关。

图2是移除顶部覆盖件的转换开关的透视图。

图3是带有顶部覆盖件的转换开关的透视图。

图4和图5示出将第一电源电气连接到电负载(图2)且将第二电源电气连接到负载(图3)的转换开关的芯。

图6和图7示出芯的内部部件。

图8是芯的透视图，其中芯示出为已组装。

图9是示出移除覆盖件的芯的透视图。

具体实施方式

图1是具有主体12和可移动芯14的转换开关10的前视图。主体容纳用于第一电源18的第一电源连接器16、用于第二电源22的第二电源连接器20和用于电负载26的负载连接器24。芯14提供在电源连接器16、20中的一个和导电母线条28之间的电气连接，母线条28也连接到负载连接器24。

芯14通过成为在电源连接器和桥之间的物理和电气桥而将导电母线条连接到电源连接器中的一个。芯14被安置在电源连接器和母线条之间以形成桥接。芯沿着在电源连接器16、20与母线条28之间延伸的轨道30线性滑动。通过沿轨道滑动，芯被定位在电源连接器中的所选一个和母线条之间以在所选电源连接器与母线条之间建立电气连接。

转换开关的主体12可包括由诸如模制塑料或复合物的刚性绝缘材料形成的背板32。背板为主体的部件提供结构支撑。在背板上安装有轨道30，其可具有芯沿其滑动的一对平行导轨。导轨可提供用于在背板上支撑芯的安装座(mount)。导轨可滑动接合芯并防止芯绕导轨旋转。备选地，轨道可与背板一体化。

连接器16、20、24可以是在转换开关10和电源或负载的一个之间的导电金属块，其具有母联接件或公联接件，用于接纳来自导电导管的公联接件或母联接件。例如，连接器16可以是铝块，其具有用于接纳连接到第一电源18的导线的端部的开口。

第一连接器16和第二连接器20可固定到垂直于背板延伸的托架34。类似地，用于负载的连接器24可由托架36支撑。托架可附连到背板或与背板一体化。用于母线条28和转换开关10的其它部件的其它托架可垂直于背板延伸。托架可与背板一体地模制。

接头连接器38在芯14与连接器16、20和母线条28中的每一个之间提供电联接。接头连接器38可以是诸如铝立方体的金属块，其包括朝芯位置延伸的突起40。突起均被构造成接触芯并提供与芯的低电阻、可靠且可释放的连接。

灭弧器42邻近接头连接器38中的每一个。灭弧器可包括室，用于在芯在接头连接器之间滑动时接收高温电弧。灭弧器是用来捕获和抑制电弧的常规装置。

灭弧器42可由非导电材料形成且具有分成用于接纳弧的通道的室。灭弧器42可具有四分之一圆形状，并且邻近在芯和接头连接器38之间的邻接连接。邻接连接往往是电弧源，尤其是在芯滑动进入与接头连接器的接合时。由于灭弧器紧靠邻接连接，因此不需要电弧通道。

图2是转换开关10的透视图。开关的覆盖件在图1和图2中被移除，以示出开关的内部部件。主体12包括背板32、托架34和垂直于背板延伸的其它托架35、36。托架形成用于诸如第一电源连接器16和第二电源连接器20、负载连接24、母线条28和灭弧器的转换开关的固定部件的侧支撑结构。托架也可在轨道30的相对端处形成用于芯的端部止挡件。托架也可将背板与顶部覆盖件分离并为转换开关提供横向于背板和顶部覆盖件的结构支撑。

图3是转换开关的透视图，其带有可附连到托架的上端的顶部覆盖件27。顶部覆盖件可叠加在背板上方且大体符合背板的平面形状。备选地，托架中的一些或全部可与顶部覆盖件而不是与背板一体地形成。在顶部覆盖件中的开口槽29对应于轨道。类似的开口槽可存在于背板中。开口槽可用来允许促动器延伸进入转换开关以使芯移动。

图4和图5是示意图，示出了将第一电源18电气连接到电负载26(图2)的芯14和将第二电源22电气连接到负载26(图3)的芯14。如图2所示，当芯与第一电源连接器16对齐时，电流从第一电源18流过芯(参见箭头43)并到达负载26。如图3所示，当芯与第二电源连接器20对齐时，电流从第二电源22流过芯14(参见箭头44)并到达电负载26。

芯14(在图3和图4中以简化方式示出)在用于第一电源(图2)或第二电源(图3)的相对的接头连接器38之间滑动。芯具有电气触点46，其向外偏置以抵接接头连接器38。弹簧偏置力将芯的触点46压靠到接头连接器的突起40。弹簧偏置力确保在芯和接头连接器之间的良好电气接触。当移动力施加到芯上时，弹簧偏置力不阻止芯沿轨道30的滑动(图1)。

芯14在相对的接头连接器之间线性滑动(参见箭头48)，以使第一电源从电负载脱离并将第二电源连接到电负载，反之亦然。马达49可施加移动力以使芯滑动，并且诸如计算机的控制器50制造成当该控制器检测到诸如第一电源的电源故障的条件时促动马达以使芯滑动。芯也可被构造成在用于第一电源和第二电源的连接之间手动移动。

图6和图7是示出芯14的内部部件的类似视图，芯14可具有由相对的主体覆盖件51形成的分裂的芯主体。主体覆盖件的前视图在图6和图7中示出。覆盖件可由诸如塑料或复合材料的非导电材料形成。覆盖件可以是大体上矩形的，并且具有用于接纳芯的部件的腔体或凹部。

芯的部件包括布置成矩形可变形阵列61的梯形导体52、54。梯形导体54邻近芯的侧部且物理地接触接头连接器38(图1)。其它梯形导体52在侧梯形导体54之间跨越并横向延伸穿过芯。导体被布置成可变形阵列61，该阵列形成从芯的一侧到另一侧的导电路径。箭头 56示出了流过阵列61的梯形导体52、54中的每一个的电流路径。导电路径提供了在到电源的连接16、20中的一个与母线条28之间的电气连接。梯形导体可备选地为弧形，并且被布置成环且不需要全部具有一致的形状。

梯形导体52、54各自具有邻接表面58、60，其邻接并抵靠相邻的梯形导体的邻接表面60、58滑动。梯形导体的表面58、60抵靠彼此滑动以使阵列61变形并使梯形导体54牢固地抵接接头连接器38(图1)，并且确保在芯14和接头连接器之间的良好电气接触。邻接表面可以是平面的且倾斜于(例如成45度的角度)平行于在芯和接头连接器之间的接触表面的平面。

梯形导体的侧壁62与接头连接器呈牢固且恒定的电气接触，这至少部分地是由于在梯形导体52的表面58和梯形导体54的表面60之间发生的滑动。

弹簧组件64将由梯形导体52、54形成的可变形导电阵列61的横向梯形导体52向内偏置。弹簧偏置力被施加通过横向梯形导体52以将侧梯形导体54分开，如由在图7中的箭头63所示，该箭头指示施加到梯形导体的机械力。弹簧组件64可包括诸如螺旋弹簧的弹簧66和抵接梯形导体52的外壁的接触块68。

弹簧组件可被容纳在芯的主体的室70中。室70可在芯的端部处带帽盖，使得帽盖可被移除以更换弹簧。

梯形连接器的阵列61的中心区域72为空(open)以允许连接器移动。当连接器52、54相对于彼此移动和滑动时，中心区域可在形状和大小上改变。

在梯形连接器52、54的相对移动期间，由于在连接器的相对表面58、60之间的滑动接触，在连接器的每一个之间保持电气连接。连接器52、54可由诸如铝或钢的导电材料形成，或者涂覆有导电材料并具有不导电的内部。此外，横向连接器52中的一个不必是导电的。此外，横向连接器中的一个可以是固定的且不需要相关联的弹簧组件。当一个横向连接器为固定的时候，另一横向连接器独自提供用来将其它梯形连接器54分开的全部偏置力。

图8是芯14的透视图，其中芯14示出为已组装。图9是示出移除覆盖件51中的一个的芯的类似的透视图。相对的覆盖件51包封梯形导体52、54和弹簧组件64并为它们提供结构支撑。

芯的侧壁74由相对的覆盖件51形成且包括凹进的中心矩形区域76。在该区域76内安放有顶部和底部第二灭弧器78和电弧流道(arc runner)80。电弧流道80可以是具有中心开口的面板，梯形导体54中的一个的侧壁62(图6)的接触区域46延伸穿过该开口。第二灭弧器78可以是在电弧流道的相对侧上的矩形面板，并且由能够经受高温和电火花的非导电材料形成。

电弧流道对在接触区域46抵靠接头连接器38滑动时形成的任何电弧进行导向(图1)。电弧被流道导向至灭弧器42和第二灭弧器78。

转换开关10中的芯14为线性转换装置，其可充当线性自动转换开关(LATS)。芯14基于芯的相对触点46而在电源和负载之间形成两个触点。当芯移动进入或离开与电源的接合时，芯的两个触点形成电气接触或断开电气接触。

芯的移动提供了双断特征，其中触点的两个点的分离形成两个电弧，而不是将由触点的单个点而形成的一个电弧。通过具有两个电弧，电弧的伸长距离被有效地倍增，从而导致相对于时间的更大的电弧电压增益。相比利用通过具有单点触点的芯可能发生的更小的电弧电压增益所发生的情况，更大的电弧电压增益在穿过开关的电流中实现了更快速的中断。虽然芯可被构造成具有单点触点，但芯14的两个触点在芯被开关移动时提供了更快速的电流中断。

转换开关10可被形成为不具有导电的交错部件，并且在开关中不需要导电部件的交错。此外，转换开关可以被形成为在芯和接头连接器之间没有银基接触垫。

虽然已经结合目前被认为最可行且最优选的实施例而描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，其意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims

1.一种转换开关，包括：

母线条；

轨道，其平行于所述母线条；

第一电源连接器，其靠近所述轨道；

第二电源连接器，其靠近所述轨道且沿所述轨道从所述第一电源连接器偏移；

导电芯，其可滑动地联接到所述轨道，其中，所述芯包括导电区段的可变形阵列，并且所述阵列包括在所述阵列的相对侧上的接触表面，

所述导电芯在第一位置和第二位置之间可滑动地移动，

所述第一位置提供在所述母线条和所述第一电源连接器之间的导电联接，当所述芯处于所述第一位置时，所述第二电源连接器与所述母线条电气隔离；

所述第二位置提供在所述母线条和所述第二电源连接器之间的导电联接，当所述芯处于所述第二位置时，所述第一电源连接器与所述母线条电气隔离。

2.根据权利要求1所述的转换开关，其特征在于，所述可变形阵列为具有邻接表面的梯形导体的阵列。

3.根据权利要求2所述的转换开关，其特征在于，所述梯形导体包括：相对的第一梯形导体，其各自具有所述接触表面中的一个；和相对的第二梯形导体，其各自在所述第一梯形导体之间延伸。

4.根据权利要求2所述的转换开关，其特征在于，所述邻接表面为平坦表面。

5.根据权利要求2所述的转换开关，其特征在于，所述邻接表面倾斜于所述接触表面的平面。

6.根据权利要求5所述的转换开关，其特征在于，所述邻接表面相对于所述接触表面成45度的角度。

7.根据权利要求1所述的转换开关，其特征在于，还包括抵靠所述可变形阵列施加偏置力的弹簧，其中，所述偏置力使所述接触表面向外移动。

8.根据权利要求1所述的转换开关，其特征在于，可变形阵列容纳在由非导电材料形成的芯主体中。

9.根据权利要求1所述的转换开关，其特征在于，还包括：一对灭弧器，其在所述芯处于所述第一位置时邻接所述接触表面中的每一个；以及第二对灭弧器，其在所述芯处于所述第二位置时邻接所述接触表面中的每一个。

10.一种转换开关，包括：

主体，其具有背板和覆盖件，所述覆盖件大致平行于所述背板且与所述背板间隔开；

母线条，其安装到所述背板；

第一电源连接器，其安装到所述背板；

第二电源连接器，其安装到所述背板；

轨道，其在所述母线条与所述第一电连接器和第二电连接器之间集成或安装到所述背板；

所述导电芯在第一位置和第二位置之间可滑动地移动，

所述第一位置提供在所述母线条和所述第一电源连接器之间的导电联接，其中，当所述导电芯处于所述第一位置时，所述第二电源连接器与所述母线条电气隔离；

所述第二位置提供在所述母线条和所述第二电源连接器之间的导电联接，其中，当所述导电芯处于所述第二位置时，所述第一电源连接器与所述母线条电气隔离。

11.根据权利要求10所述的转换开关，其特征在于，所述可变形阵列为具有邻接表面的梯形导体的阵列。

12.根据权利要求11所述的转换开关，其特征在于，所述梯形导体包括各自具有所述接触表面中的一个的相对的第一梯形导体和各自在所述第一梯形导体之间延伸的相对的第二梯形导体。

13.根据权利要求11所述的转换开关，其特征在于，所述邻接表面为平坦表面。

14.根据权利要求10所述的转换开关，其特征在于，还包括抵靠所述可变形阵列施加偏置力的弹簧，其中，所述偏置力使所述接触表面向外移动。

15.根据权利要求10所述的转换开关，其特征在于，还包括：一对灭弧器，其在所述芯处于所述第一位置时邻接所述接触表面中的每一个；以及第二对灭弧器，其在所述芯处于所述第二位置时邻接所述接触表面中的每一个。