CN214045174U - 一种自动转换开关电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动转换开关电器，包括电路部分和用于安装所述电路部分的机壳；所述电路部分包括：包含机械式转换开关的主功率回路，用于主功率回路切换时对负载进行供能的短时供能回路，以及用于对主功率回路和短时供能回路进行控制的控制电路回路；所述机壳被分隔成上下两层容腔，所述上层容腔被分隔成左、右两侧隔室，主功率回路设置于上层容腔的一侧隔室中，控制回路设置于上层容腔另一侧隔室的上部，短时供能回路单元的部分部件设置于上层容腔另一侧隔室的下部，短时供能回路单元的其余部件设置于下层容腔。本实用新型的组成部件布局合理，产品整体的体积和重量得到良好控制，且具有较高的防护等级。

Description

一种自动转换开关电器

技术领域

本实用新型涉及一种自动转换开关电器。

背景技术

自动转换开关电器（ATSE）主要用于紧急供电系统;是将负载电路从一个电源自动切换至另一个电源的开关电器;以确保重要负荷连续的可靠运行.作为保障用户可靠供电的重要设备;被广泛应用于医疗、金融、通信、机场、银行、商场、体育场、消防、工业生产领域及军事设施等重要负荷。

传统的机械式ATSE在转换过程中，机械触头分离时会产生燃弧现象。若不及时将电弧熄灭，则可能引起两路电源短路的故障，为了提高可靠性，机械式ATSE除了设计考虑灭弧要求外，还需控制开关的转换速度，转换时间通常设计成30ms或更长，这就导致了转换过程中负载的断电时间会较长。对于一些对断电时间敏感（负载最大中断供电时间≤20ms）的负载设备，机械式ATS就无法满足其工作要求。机械式ATSE的优点是体积小，安装简单灵活，维护简单方便，正常运行损耗小，性能可靠稳定。

对于对断电时间敏感（负载最大中断供电时间≤20ms）的负载设备，宜选用0级ATSE，一般采用在线式UPS或STS。上述产品的缺点是价格较高，产品体积较大，维护成本较高，正常运行损耗相对较大，对负载设备有特殊规定要求。

为解决这一问题，中国发明专利（公开号为CN105024450A，公开日为2015/11/4）中公开了一种可满足高敏感负载的供电需求且具有高可靠性的双电源自动转换装置，将电力电子技术和传统机械式ATSE相结合，在ATSE两路电源切换过程中，运用电力电子逆变技术对负载进行短时供能，从而保障负载用电的可靠性和连续性。该双电源自动转换装置的电路部分包括传统的带有机械式转换开关的主功率回路，用于主功率回路切换时对负载进行供能的短时供能回路，以及用于对主功率回路和短时供能回路进行控制的控制电路回路；在主功率回路的机械式转换开关进行电源转换的过程中，控制回路通过控制短时供能回路对负载进行供能，从而大幅减少了电源转换过程中的停电时间，可满足高敏感负载的供电需求。该类自动转换开关电器由于相对于传统的机械式ATS增加了包含整流电路、逆变电路的短时供能回路以及相应的控制电路，系统组成部件数量大幅增加，因此有必要对器件进行合理布置，以解决产品体积重量过大以及散热和电磁兼容等方面的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种自动转换开关电器，其组成部件布局合理，产品整体的体积和重量得到良好控制，且具有较高的防护等级。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种自动转换开关电器，包括电路部分和用于安装所述电路部分的机壳；所述电路部分包括：包含机械式转换开关的主功率回路，用于主功率回路切换时对负载进行供能的短时供能回路，以及用于对主功率回路和短时供能回路进行控制的控制电路回路；所述机壳被分隔成上下两层容腔，所述上层容腔被分隔成左、右两侧隔室，主功率回路设置于上层容腔的一侧隔室中，控制回路设置于上层容腔另一侧隔室的上部，短时供能回路单元的部分部件设置于上层容腔另一侧隔室的下部，短时供能回路单元的其余部件设置于下层容腔。

优选地，机壳左、右两侧及顶部和底部均设置有用于散热的通风孔。

优选地，机壳顶部和底部分别设置开设有电缆进出孔的可拆卸封板，顶部封板上的电缆进出孔为主电缆进线孔和控制电缆进出线孔，底部封板上的电缆进出孔为主电缆进线出线孔，所有的电缆进出孔均具有防护橡皮护圈。

优选地，机壳前盖板由左右独立的两块盖板组成，每块盖板均使用螺钉固定安装，左侧盖板上设置有操作显示面板，右侧盖板上设有机械式转换开关机械连接位置观察窗口，打开右侧盖板可进行电缆的连接。

优选地，机壳上设置有自动转换开关电器手动操作孔，并且在机壳外壁上设置有固定件，固定件上放置有自动转换开关电器手动操作手柄，可使用所述自动转换开关电器手动操作手柄通过自动转换开关电器手动操作孔对自动转换开关电器进行手动操作。

优选地，所述短时供能回路包括依次连接的整流单元、中间环节、逆变单元、滤波并网单元。

进一步优选地，所述整流单元包括回路保护电器、浪涌吸收电路、整流模块和吸收电容。

进一步优选地，所述中间环节包括旁路接触器、限流电阻、储能电容、均压电阻。

进一步优选地，所述逆变单元包括IGBT组件、吸收电容、电流传感器。

进一步优选地，所述滤波并网单元包括电抗器、输出滤波电路和并网接触器。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、产品体积小，质量小，成本相对较低；

2、由于体积小，安装方式灵活多样，既可柜内安装，也可柜外单独安装。

3、防护等级较高，可达到IP20。

附图说明

图1为本实用新型自动转换开关电器一个具体实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型自动转换开关电器实例；

图3为本实用新型自动转换开关电器一个布局实例；

图4为本实用新型自动转换开关电器主功率回路单元的一个布局实例；

图5为本实用新型自动转换开关电器主功率回路单元的一个布局实例；

图6为本实用新型自动转换开关电器控制回路单元的一个布局实例；

图7为本实用新型自动转换开关电器短时供能回路单元的一个布局实例；

图中部分标号含义如下：

1、自动转换开关电器，10、机壳，11、右侧盖板，12、左侧盖板，13、顶部封板，14、底部封板，15、顶部电缆封板，16、底部电缆封板，17、封板，18、封板，19、隔板，2、主功率回路，20、主接线端子；21、机械式转换开关（执行机构），22、主接线端子；23、主接线端子；24、电流传感器，25、接线端子，26、二次控制回路接线端子，3、控制回路，30、控制回路控制电路组件板；31、控制回路电源电路组件板，32、限流电阻，33、半导体设备保护用快速熔断器，34、整流模块，35、吸收电容，36、浪涌吸收电路组件板；37、显示操作器；4、短时供能回路；40、旁路接触器；41、储能电容，42、吸收电容；43、IGBT组件；44、电流传感器；45、电抗器；46、滤波电路组件板；47、并网接触器；5、固定支架； 50、绝缘隔板； 51、支件；52、支件；53、母线； 54、安装板；6、手动操作手柄；60、安装板；61、安装板，62、安装板， 63、母线；7、橡皮护圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

图1显示了本实用新型自动转换开关电器的一种具体电路结构，如图1所示，其包括：包含机械式转换开关的主功率回路，用于主功率回路切换时对负载进行供能的短时供能回路，以及用于对主功率回路和短时供能回路进行控制的控制电路回路；其中，短时供能回路包括依次连接的整流单元、中间环节、逆变单元、滤波并网单元；控制电路回路包括控制电路电源组件板和控制电路组件板。

图2和图3显示了本实用新型自动转换开关电器一个布局实例。如图2和图3所示，本实施例中的自动转换开关电器1，包括电路部分和用于安装电路配套元器件的机壳10；机壳10被分隔成上下两层容腔，所述上层容腔分隔成左右两个隔室；上层右部隔室设置主功率回路2，上层左部隔室上部设置控制回路3；下层主要设置短时供能回路4。机壳10左右两侧侧板及对应上层的顶部封板13和对应上层的底部封板14上均设置有用于散热的通风孔；机壳10右侧设有自动转换开关电器手动操作手柄6及其固定支架5，并且机壳10右侧侧板上开设有自动转换开关电器手动操作孔101，可使用自动转换开关电器手动操作手柄6通过自动转换开关电器手动操作孔101对自动转换开关电器1进行手动操作；机壳顶部封板13和底部封板14上还设有带防护橡皮护圈7（可使得防护等级达到IP20）的电缆进出孔的可拆卸电缆封板。顶部电缆封板15开设有主电缆进线孔和控制电缆进出线孔，底部电缆封板16开设有主电缆进出线孔；对应机壳下层，设置有一体式封板17、18，机壳前盖板采用左右独立盖板，盖板均采用螺钉固定安装，左侧盖板12上设置有操作显示面板37，右侧盖板11上设有机械式转换开关（执行机构）机械连接位置观察窗口111。打开右侧盖板11可进行主电缆和控制电缆的连接。

图4和图5显示了为本实用新型自动转换开关电器的主功率回路的一个布局实例，本实施例中，自动转换开关电器的主功率回路2位于机壳内上层右部隔室的主功率回路和其元器件安装区域。主功率回路2包括传统的机械式转换开关（执行机构）21，主接线端子（母线）20、22、23，二次控制回路接线端子26和用于主功率回路与短时供能回路之间连接的接线端子25。主功率回路2和控制回路3之间设置有具有通风散热孔的隔板19。机械式转换开关（执行机构）21采用螺钉固定安装在支件51、52上；电流传感器24固定在负载输出侧铜母线53上。主接线端子（母线）20、22固定在机械式转换开关（执行机构）21上；主接线端子23采用螺钉固定安装在支件54上；电流传感器24固定在负载输出侧铜母线53上；绝缘隔板50安装在负载输出侧铜母线53上。铜母线57分别与机械式转换开关（执行机构）21和主接线端子23连接。

图6显示了本实用新型自动转换开关电器的控制回路的一个布局实例；该控制回路3位于机壳内上层左部隔室的控制回路和其元器件安装及部分短时供能回路和其元器件安装区域。控制回路3包括控制回路电源电路组件板31和控制回路控制电路组件板30。所述部分短时供能回路包括整流单元和部分中间环节。整流单元包括熔断器33、浪涌吸收电路、整流模块34、吸收电容35；所述浪涌吸收电路采用印制电路组件板36，部分中间环节包括限流电阻32和均压电阻，所述均压电阻采用印制电路组件板形式安置在控制回路电源电路组件板31上；上层的左部隔室又被分成上下两部层，上层安装控制回路控制电路组件板30以及半导体设备保护用快速熔断器33，两者分别安装在各自的安装板55、62上，下层安装控制回路电源电路板组件31以及整流模块34，两者分别安装在各自的安装板60、61上，采用此种设计可减小装置整体宽度，便于紧凑型设计。

图7显示了本实用新型自动转换开关电器的短时供能回路的一个布局实例；该短时供能回路单元4位于机壳内下层为短时供能回路和其元器件安装区域，包括部分中间环节和逆变单元及滤波并网单元；部分中间环节包括旁路接触器40及储能电容41；逆变单元包括IGBT组件43、吸收电容42、电流传感器44；滤波并网单元包括电抗器45、输出滤波电路和并网接触器47；输出滤波电路采用印制电路组件板46，并网接触器47则采用与所述自动转换开关电器极数相同的交流接触器，中间环节储能电容41与逆变回路的IGBT组件43之间采用母线63连接，母线63采用层叠结构。

本实用新型的布局合理，整体结构紧凑，空间占用较小，并且具有较好的安全防护性能以及可维护性能。

Claims (10)

1.一种自动转换开关电器，包括电路部分和用于安装所述电路部分的机壳；所述电路部分包括：包含机械式转换开关的主功率回路，用于主功率回路切换时对负载进行供能的短时供能回路，以及用于对主功率回路和短时供能回路进行控制的控制电路回路；其特征在于，所述机壳被分隔成上下两层容腔，所述上层容腔被分隔成左、右两侧隔室，主功率回路设置于上层容腔的一侧隔室中，控制回路设置于上层容腔另一侧隔室的上部，短时供能回路单元的部分部件设置于上层容腔另一侧隔室的下部，短时供能回路单元的其余部件设置于下层容腔。

2.如权利要求1所述自动转换开关电器，其特征在于，机壳左、右两侧及顶部和底部均设置有用于散热的通风孔。

3.如权利要求1所述自动转换开关电器，其特征在于，机壳顶部和底部分别设置开设有电缆进出孔的可拆卸封板，顶部封板上的电缆进出孔为主电缆进线孔和控制电缆进出线孔，底部封板上的电缆进出孔为主电缆进线出线孔，所有的电缆进出孔均具有防护橡皮护圈。

4.如权利要求1所述自动转换开关电器，其特征在于，机壳前盖板由左右独立的两块盖板组成，每块盖板均使用螺钉固定安装，左侧盖板上设置有操作显示面板，右侧盖板上设有机械式转换开关机械连接位置观察窗口，打开右侧盖板可进行电缆的连接。

5.如权利要求1所述自动转换开关电器，其特征在于，机壳上设置有自动转换开关电器手动操作孔，并且在机壳外壁上设置有固定件，固定件上放置有自动转换开关电器手动操作手柄，可使用所述自动转换开关电器手动操作手柄通过自动转换开关电器手动操作孔对自动转换开关电器进行手动操作。

6.如权利要求1所述自动转换开关电器，其特征在于，所述短时供能回路包括依次连接的整流单元、中间环节、逆变单元、滤波并网单元。

7.如权利要求6所述自动转换开关电器，其特征在于，所述整流单元包括回路保护电器、浪涌吸收电路、整流模块和吸收电容。

8.如权利要求6所述自动转换开关电器，其特征在于，所述中间环节包括旁路接触器、限流电阻、储能电容、均压电阻。

9.如权利要求6所述自动转换开关电器，其特征在于，所述逆变单元包括IGBT组件、吸收电容、电流传感器。

10.如权利要求6所述自动转换开关电器，其特征在于，所述滤波并网单元包括电抗器、输出滤波电路和并网接触器。

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