CN205140788U - 大电流开关及电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大电流开关及电路。大电流开关包括至少两个可选择地闭合和断开的导电结构，每个导电结构包括连接母口、连接子口、导杆及进给机构，进给机构能够带动导杆移动以驱动连接子口在与连接母口连接的闭合状态和与连接母口分离的断开状态之间移动。每个导电结构中的进给机构均能够独立地驱动该导电结构中的导杆运动，以使该导电结构中的连接子口独立于其他连接子口可选择地处于闭合状态或断开状态，进而使所有导电结构能够依次闭合或依次断开。大电流开关可以减小电流对开关和电路的冲击。电路包括待短路部件和与待短路部件并联的短路开关，短路开关为上述大电流开关。该电路包括大电流开关的全部优点。

Description

大电流开关及电路

技术领域

本实用新型涉及一种大电流开关及电路。

背景技术

在电解冶炼行业，成百上千的电解槽串联运行，每个电解槽的寿命有限，因此需要对单个电解槽进行维修，或者有些电解的电极需要更换等，这些都需要整体停电。而停电对整个电网的影响极大，经济损失也极大。

专利CN203644876U公布了一种熔盐电解制备纳米硅碳复合负极材料的装置，在这种电解制备方法工程放大后，需要大电流的单个电解槽串联形成一组电解槽。而在电解时每个电解槽的电解进度不会一致，在别的单体电解槽还在电解时，需要更换电解完成的电极，这时候就需要对单体电解槽进行断电却不能影响其他电解槽的电解，也不能对电路有较大冲击，这时候就需要有方便可靠而能平稳切换的大电流开关来实现。

专利CN100545319C中公布了一种铝电解槽短路停电的方法和装置，以在不整体断电的情况下短路单个电解槽来实现该电解槽停电维修。但是，在大电流情况下，开关因为冲击电流大，一方面对开关要求很高，接触部位容易起火、爆炸，另一方面大电流切换对电路的冲击也很大。

专利CN100585766C中提供了一种低压大电流开关装置，其能够在某电解槽发生故障需要维修和更换时，在不影响其他电解槽正常工作的前提下，将故障电解槽电流旁路并能够对其进行维修或更换。但是这种方法通过液体金属实现开关的通断，使用起来极其麻烦，重复使用也存在损耗严重的情况。

此外，目前三相电渣炉短网排布不够完善，国内依靠单台变压器供电的三相电渣炉大电流短网，结构上基本采用铜排连接着电缆或铜排连接着铜管再连接电缆的方式，从变压器到渣池短网的排布形式多次发生变化，大电流窗口较大，传导介质较长，热损失大，浪费了能源。例如，专利CN202062066U中公布了一种大电流短网直连式气体保护三相电渣炉，在这种电渣炉中，需要方便可靠的大电流开关。

综上，亟需一种能够减小电流对开关和电路冲击的大电流开关。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种减小电流对开关和电路的冲击的大电流开关及电路。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供一种大电流开关，包括：至少两个可选择地闭合和断开的导电结构，每个导电结构包括：导电的连接母口；导电的连接子口，连接子口可选择地与连接母口连接；导电的导杆，导杆与连接子口连接，在导杆上设置有接线端；以及与导杆连接的进给机构，进给机构能够带动导杆移动以驱动连接子口在与连接母口连接的闭合状态和与连接母口分离的断开状态之间移动，连接子口处于闭合状态时导电结构闭合，连接子口处于断开状态时导电结构断开；其中，每个导电结构中的进给机构均能够独立地驱动该导电结构中的导杆运动，以使该导电结构中的连接子口独立于其他连接子口可选择地处于闭合状态或断开状态，进而使所有导电结构能够依次闭合或依次断开。

根据本实用新型，连接母口与连接子口的接触面为锥面。

根据本实用新型，导杆由导电材料制成，在导杆的外周套设有导套，导杆能够相对于导套前后移动，在导杆和导套之间设置有绝缘结构，绝缘结构将导杆和导套电绝缘地间隔开。

根据本实用新型，绝缘结构为绝缘衬套；或绝缘结构包括交替设置的绝缘衬套和绝缘密封件。

根据本实用新型，导套的一端连接有法兰盘，绝缘结构密封在由导套、导杆和法兰盘限定的空间内；和/或导杆与进给机构之间通过绝缘法兰连接，绝缘法兰将导杆与进给机构电绝缘；和/或接线端设置在导杆的远离连接子口的端面上，接线端连接有连接母线。

根据本实用新型，导套的一端连接有法兰盘，绝缘结构密封在由导套、导杆和法兰盘限定的空间内。

根据本实用新型，导杆与进给机构之间通过绝缘法兰连接，绝缘法兰将导杆与进给机构电绝缘。

根据本实用新型，接线端设置在导杆的远离连接子口的端面上，接线端连接有连接母线。

根据本实用新型，导杆与连接子口为一体件；或导杆与连接子口为分体件，导杆与连接子口之间的连接方式为压紧摩擦连接、螺纹连接或法兰连接。

根据本实用新型，所有导电结构中的连接母口一体成型，所有导电结构中导套一体成型。

本实用新型另一方面提供一种电路，包括待短路部件和与待短路部件并联的短路开关，其特征在于，短路开关为上述任一项的大电流开关。

根据本实用新型，还包括：串联于待短路部件并位于待短路部件上游的串联开关，串联开关为上述任一项的大电流开关；其中，短路开关和串联开关配置为：短路开关中的所有导电结构的依次闭合能够与串联开关中的所有导电结构的依次断开交替进行，并且短路开关中的所有导电结构的依次断开能够与串联开关中的所有导电结构的依次闭合交替进行。

根据本实用新型，待短路部件为大电流串联电路中的待短路部件。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型的大电流开关，每个导电结构中的进给机构均能够独立地驱动该导电结构中的导杆运动，以使该导电结构中的连接子口独立于其他连接子口可选择地处于闭合状态或断开状态，进而使所有导电结构能够依次闭合或依次断开。由此，可通过依次闭合/断开其中的导电结构来逐步完全闭合/断开开关，这样可以减小电流对开关和电路的冲击，可靠平稳地切换开关，进而平稳的实现大电流的通断和短路，避免着火或爆炸。

本实用新型的电路，待短路部件和短路开关并联，短路开关为上述大电流开关。由此，通过上述大电流开关控制串联电路的通断，一方面可以减小电流对开关和电路的冲击，可靠平稳地切换开关，进而平稳的实现大电流的通断和短路，避免着火或爆炸；另一方面，能够降低电流/电压波动对串联电路的影响。

附图说明

图1是本实用新型的大电流开关的一个实施例的结构示意图，其中，三个导电结构均闭合；

图2是本实用新型的大电流开关的一个实施例的结构示意图，其中，三个导电结构中的一个导电结构闭合，另外两个导电结构断开；

图3是本实用新型的电路的一个实施例的示意图。

图中：

1：连接母口；2：连接子口；3：导杆；4：导套；5：绝缘密封件；6：绝缘衬套；7：法兰盘；8：接线端；9：连接母线；10：绝缘法兰；11：进给机构；101：待短路部件；102：短路开关；103：串联开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1至图2，本实用新型的大电流开关的一个实施例，其包括至少两个可选择地闭合和断开的导电结构。其中，每个导电结构包括导电的连接母口1、导电的连接子口2，导电的导杆3以及进给机构11。其中，连接子口2可选择地与连接母口1连接，导杆3与连接子口2连接，在导杆3上设置有接线端8。进给机构11能够带动导杆3移动以驱动连接子口2在与连接母口1连接的闭合状态和与连接母口1分离的断开状态之间移动，由此形成连接子口2与连接母口1可选择地连接。连接子口2处于闭合状态时导电结构闭合，电流可以在连接母口1、连接子口2与导杆3之间流动。连接子口2处于断开状态时导电结构断开，电流不能在连接母口1、连接子口2与导杆3之间流动。进一步，每个导电结构中的进给机构11均能够独立地驱动该导电结构中的导杆3运动，以使该导电结构中的连接子口2独立于其他连接子口2可选择地处于闭合状态或断开状态，即每个导电结构的闭合和断开都是独立的、互不干扰的，进而使所有导电结构能够依次闭合或依次断开。

由此，可通过依次闭合/断开大电流开关中的导电结构来逐步完全闭合/断开该大电流开关，这样可以减小电流对开关和电路的冲击(因为短路相当于并联电路,当依次闭合/断开大电流开关时,并联电阻是逐步变化的,这样引起的分流就是逐级变化的,从而可减小电流的单次变化量，减小冲击),从而可靠平稳地切换开关，进而平稳的实现大电流的通断和短路，避免着火或爆炸。尤其是应用在电解冶金、电渣炉、真空烧结和气氛烧结等需要进行大电流开断的装置中。

具体地，参照图1至图2，在本实施例中，设置有三个导电结构(分别以“A”、“B”、“C”示出)，三个导电结构中的连接母口1一体成型。

进一步，连接母口1与连接子口2的接触面为锥面。优选地，连接母口1与连接子口2的接触面为圆锥面。该锥面接触结构在连接子口2朝向连接母口1运动的过程中具有自动找中心线的功能，由此可以避免连接母口1和连接子口2的接触不充分，这样就不会出现打火等情况的发生。

其中，连接母口1与连接子口2之间的接触面积可以根据导电电流的大小进行调节，使得导电电流增大时，接触面积与压力同比增大。

其中，连接母口1和连接子口2可部分地或全部地由导电材料制成，例如铜、铜合金、铝、铝合金、铁、镍、钛、钛合金、金、银、锡、石墨等。

进一步，导杆3与连接子口2为一体件或分体件。当导杆3与连接子口2为分体件时，导杆3与连接子口2之间的连接方式为压紧摩擦连接、螺纹连接或法兰连接。其中以圆锥面压紧摩擦连接最为简单方便，也有利于连接子口2的更换。

进一步，导杆3由导电材料制成，在导杆3的外周套设有导套4，导杆3能够相对于导套4前后移动(即沿着能够使得连接子口2与连接母口1连接和分离的方向移动)。其中，导杆3与导套4对应的部分为圆柱体，可为实心，也可为空心；导套4与需要使用此结构的壳体焊接或者一体的，其起到定位和支撑整个结构的作用。优选地，所有导电结构中导套4一体成型。

进一步，在导杆3和导套4之间设置有绝缘结构，绝缘结构将导杆3和导套4电绝缘地间隔开。其中，优选地，绝缘结构可为绝缘衬套，或者可包括交替设置的绝缘衬套6和绝缘密封件5。在本实施例中，如图1和图2示出的，绝缘结构包括交替设置的绝缘衬套6和绝缘密封件5。绝缘衬套6的形状为圆柱形，其材质可以采用较硬、表面光滑的绝缘材料，例如可以为陶瓷、玻璃、塑料、橡胶、云母、木材中的至少一种。绝缘密封件5可以是断面为O、Y、J、B、D、X、T形的密封圈或密封骨架，与其他部件接触的部分的材质为绝缘材料，绝缘密封件5可以通过增加数量增强密封性能。

进一步，参照图1和图2，导套4的一端连接有法兰盘7，绝缘结构密封在由导套4、导杆3和法兰盘7限定的空间内。具体地，在本实施例中，导套4的靠近连接子口2的端部设置有向内延伸的环状凸台，该环状凸台在沿导杆3的轴线方向对绝缘密封件和绝缘衬套构成限位。例如，该环状凸台的内径大于导杆3的直径，使得导套4与导杆3完全不接触。并且，上述该环状凸台的内径小于导套4内径或者绝缘密封件的外径和绝缘衬套的外径，使其可以在沿导杆3的轴线方向对绝缘密封件和绝缘衬套构成限位。并且，导套4的远离连接子口2的一端连接的法兰盘7，也同样在沿导杆3的轴线方向对绝缘密封件5和绝缘衬套6构成限位。由此，通过导套4和法兰盘7，绝缘密封件5和绝缘衬套6被限定在了导套4、导杆3和法兰盘7之间。当然，导套4的形状不局限于上述实施例中的描述，只要能满足与导杆3不接触、并且只要能将绝缘衬套6和绝缘密封件5限制在导套4与导杆3之间即可。

进一步，绝缘密封件5与绝缘衬套6排列后的轴向尺寸之和可以大于导套4内深度，此时通过法兰盘7即可夹紧。绝缘密封件5与绝缘衬套6排列后的轴向尺寸之和也可以小于导套4内深度，这样法兰盘7必须有一凸台，该凸台外径小于导套4内径，以能夹紧绝缘密封件。

进一步，参照图1和图2，导杆3与进给机构11之间通过绝缘法兰10连接，绝缘法兰10将导杆3与进给机构11电绝缘。该绝缘法兰10由绝缘硬质材料制成，例如可以为陶瓷、玻璃、塑料、橡胶、云母或木材等。优选地，绝缘法兰10内设有一台阶孔，用于固定连接导杆3与进给机构11的零件，如螺栓、垫片等设置在该台阶孔内，这样可以隔离导杆3与进给机构11，使其不致接触导电。进给机构11可以是气缸、液压缸、螺杆推进机构等，优选为气缸。

进一步，在本实施例中，接线端8设置在导杆3的远离连接子口2的端面上，接线端连接有连接母线9。连接母线9为可变形的导电材料，常见的编织母线或薄板层叠母线即可，材料可选自铜、铜合金、铝、铝合金、铁、镍、钛、钛合金、金、银、锡中的至少一种。

本实施例的大电流开关可实现如下工作过程：

大电流开关需要闭合时，三个导电结构依次闭合，即三个导电结构中的连接子口2依次与相应的连接母口1连接。

大电流开关需要断开时，三个导电结构依次断开，即三个导电结构中的连接子口2依次与相应的连接母口1分离。

这种依次闭合/断开导电结构的步骤，实现了逐步完全闭合/断开开关，进而减小电流对开关和电路的冲击，可靠平稳地切换开关，避免着火或爆炸。当然，在用于电流较小的环境中，也可以同时闭合/断开所有导电结构。此外，该大电流开关还具有结构可靠、使用方便、寿命长的特点。

进一步，针对每个导电结构的闭合和断开，工作过程如下：

当需要闭合导电结构时，进给机构11驱动导杆3以及与导杆3连接的连接子口2向连接母口1的方向移动，并保持进给力，使得连接子口2与连接母口1压紧在一起保持接触，实现电连接。此时，连接子口2处于与连接母口1连接的闭合状态。

当需要断开导电结构时，进给机构11驱动带动导杆3以及与导杆3连接的连接子口2向远离连接母口1的方向移动，使得连接子口2与连接母口1分离，断开连接。此时，连接子口2处于与连接母口1分离的断开状态。

其中，绝缘密封件5与绝缘衬套6可以保证在进给连接和收缩分离的全过程都保持两侧的密封。采用该导电结构，操作只需从设备外部进行，不会破坏设备内部的气氛保护或环境；能比较容易且可靠的用于大电流导电；很容易实现自动化控制，无需人工操作。

参照图3，本实用新型的电路的一个实施例，该电路包括待短路部件101和与待短路部件101并联的短路开关102，即待短路部件101和短路开关102分别位于并联的两个支路上。其中，短路开关102为图1和图2中示出的大电流开关。

当需要更换或维修待短路部件101时，可控制作为短路开关102的大电流开关根据上述已经论述的过程逐步闭合。当短路部件更换或维修完毕后，可控制短路开关102根据上述已经论述的步骤逐步断开。

由此，通过上述大电流开关控制串联电路的通断，一方面可以减小电流对开关和电路的冲击，可靠平稳地切换开关，进而平稳的实现大电流的通断和短路，避免着火或爆炸；另一方面，能够降低电流/电压波动对串联电路的影响。

进一步，结合图1至图3，在本实施例中，还包括串联于待短路部件101并位于待短路部件101上游的串联开关103，即在通过电流时，电流先通过串联开关103，后通过待短路部件101。其中，串联开关103为图1和图2中示出的大电流开关。

在本实施例中，短路开关102和串联开关103配置为：短路开关102中的所有导电结构的依次闭合能够与串联开关103中的所有导电结构的依次断开交替进行，并且短路开关102中的所有导电结构的依次断开能够与串联开关103中的所有导电结构的依次闭合交替进行，即形成串联开关103与短路开关102之间的联动，该联动过程在如下具体描述。

当需要更换或维修待短路部件101时，可闭合短路开关102中的一个导电结构，然后断开串联开关103中的一个导电结构，随后再闭合短路开关102中的一个导电结构，之后再断开串联开关103中的一个导电结构，由此，交替地闭合短路开关102中的导电结构和断开串联开关103中的导电结构，直至短路开关102中的所有导电结构均闭合并且串联开关103中的所有导电结构均断开。

当短路部件更换或维修完毕后，可闭合串联开关103中的一个导电结构闭合，然后断开短路开关102中的一个导电结构，随后再闭合串联开关103中的一个导电结构，之后再断开短路开关102中的一个导电结构，由此，交替地闭合串联开关103中的导电结构和断开短路开关102中的导电结构，直至串联开关103中的所有导电结构均闭合并且短路开关102中的所有导电结构均断开。

这样短路时短路开关102和串联开关103的电阻分别逐渐的变小和增大，相对应电流也逐渐的切换。电流是逐级变化的，这样可以避免大电流冲击造成的伤害。

当然，在一些情况下，如果电流冲击相对较小，也可以不采用上述交替控制的方式，而仅对需要闭合的开关进行逐步闭合的操作。

可选地，在待短路部件101的下游还设置有另一个串联开关，该串联开关同样可以采用大电流开关。

优选地，电路可为电解冶金电路，待短路部件101可为电解池。当然，不局限于此应用，在其他实施例中，待短路部件101也可为电渣炉等大电流串联电路中的其他待短路部件。

此外，上述对于大电流开关的控制可采用手动或自动控制，即可通过手动或电控来驱动进给机构运动，进而驱动连接子口与连接母口连接或分离。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种大电流开关，其特征在于，包括至少两个可选择地闭合和断开的导电结构，每个所述导电结构包括：

导电的连接母口(1)；

导电的连接子口(2)，所述连接子口(2)可选择地与所述连接母口(1)连接；

导电的导杆(3)，所述导杆(3)与所述连接子口(2)连接，在所述导杆(3)上设置有接线端(8)；以及

与所述导杆(3)连接的进给机构(11)，所述进给机构(11)能够带动所述导杆(3)移动以驱动所述连接子口(2)在与所述连接母口(1)连接的闭合状态和与所述连接母口(1)分离的断开状态之间移动，所述连接子口(2)处于闭合状态时所述导电结构闭合，所述连接子口(2)处于断开状态时所述导电结构断开；

其中，每个所述导电结构中的进给机构(11)均能够独立地驱动该导电结构中的导杆(3)运动，以使该导电结构中的连接子口(2)独立于其他连接子口(2)可选择地处于闭合状态或断开状态，进而使所有导电结构能够依次闭合或依次断开。

2.根据权利要求1所述的大电流开关，其特征在于，

所述连接母口(1)与所述连接子口(2)的接触面为锥面。

3.根据权利要求1所述的大电流开关，其特征在于，

所述导杆(3)由导电材料制成，在所述导杆(3)的外周套设有导套(4)，所述导杆(3)能够相对于所述导套(4)前后移动，在所述导杆(3)和所述导套(4)之间设置有绝缘结构，所述绝缘结构将所述导杆(3)和所述导套(4)电绝缘地间隔开。

4.根据权利要求3所述的大电流开关，其特征在于，

所述绝缘结构为绝缘衬套；或

所述绝缘结构包括交替设置的绝缘衬套(6)和绝缘密封件(5)。

5.根据权利要求3所述的大电流开关，其特征在于，

所述导套(4)的一端连接有法兰盘(7)，所述绝缘结构密封在由所述导套(4)、所述导杆(3)和所述法兰盘(7)限定的空间内；和/或

所述导杆(3)与所述进给机构(11)之间通过绝缘法兰(10)连接，所述绝缘法兰(10)将所述导杆(3)与所述进给机构(11)电绝缘；和/或

所述接线端(8)设置在所述导杆(3)的远离所述连接子口(2)的端面上，所述接线端(8)连接有连接母线(9)。

6.根据权利要求1所述的大电流开关，其特征在于，

所述导杆(3)与所述连接子口(2)为一体件；或

所述导杆(3)与所述连接子口(2)为分体件，所述导杆(3)与所述连接子口(2)之间的连接方式为压紧摩擦连接、螺纹连接或法兰连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的大电流开关，其特征在于，

所有导电结构中的连接母口(1)一体成型，所有导电结构中导套(4)一体成型。

8.一种电路，包括待短路部件(101)和与所述待短路部件(101)并联的短路开关(102)，其特征在于，所述短路开关(102)为权利要求1-7中任一项所述的大电流开关。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，还包括：

串联于所述待短路部件(101)并位于所述待短路部件(101)上游的串联开关(103)，所述串联开关(103)为权利要求1-7中任一项所述的大电流开关；

其中，所述短路开关(102)和所述串联开关(103)配置为：所述短路开关(102)中的所有导电结构的依次闭合能够与所述串联开关(103)中的所有导电结构的依次断开交替进行，并且所述短路开关(102)中的所有导电结构的依次断开能够与所述串联开关(103)中的所有导电结构的依次闭合交替进行。

10.根据权利要求8或9所述的电路，其特征在于，

所述待短路部件(101)为大电流串联电路中的待短路部件。