CN2171908Y - 自动切换开关 - Google Patents

Abstract

一种用于具有二个以上电源的设备中的自动切 换开关，其包括有控制电路、由控制电路控制而正转 或反转的动力源、与动力源连接而可顺时针或逆时针 转动的摆臂、枢设在摆臂的压轮组及多个电源开关； 其中，压轮组至少有一可将电源开关开启的压轮及一 将电源开关关闭的压轮，电源开关位于压轮组的移动 路径上；藉由动力源驱动摆臂旋转而带动压轮组移动 的过程中，可使电源开关受到压轮组的压制，而呈开 启或关闭的状态。

Description

本实用新型涉及一种自动切换开关，特别是涉及一种使用在具有两个以上电源的设备中，可使不同的电源连锁切换控制，并在电源切换中具有延迟作用的自动切换开关。

自 动 切 换 开 关（Automatic Transfer Switches，简称 A.T.S.），常用在具有二个电源以上且须互锁控制的电力设备中，以防止两种电源同时供电，产生电源间短路故障，如大楼的电梯、紧急照明与消防设备，以及工厂内不能长时间停电的特殊生产设备等，所以电力设备中使用A.T.S.做为电源切换控制的情况十分普遍。

如图1所示，为两电源与一用电设备连接的电路示意图，用电设备10（或称负载）具有两个电力供应源；一为电力公司的电源11提供的电力，一为发电机12提供紧急用电时的电力（如电力公司停电时），但电力公司11与发电机12不可同时供电，以避免造成电源间短路故障，所以电力公司11、发电机12的输出端之间连接有一可互锁控制的自动切换开关2，藉由自动切换开关2内电源开关S1、S2的切换，可使得用电设备10仅由电力公司11或发电机12中之一供电。

如图2所示，以往自动切换开关2的结构示意图，自动切换开关2包含有一组电源开关S1、S2，一控制电源开关S1、S2启闭的ㄇ形摆臂21，以及一可驱动ㄇ形摆臂21转动的马达22；其中，ㄇ形摆臂21的两侧向下延伸设有垂直臂211，且在垂直臂211上开设有缺口212以使电源开关S1、S2的凸耳S11、S21恰可伸置在缺口212中，当摆臂211产生顺时针摆动时，右侧垂直臂211的缺口212将迫使电源开关S2被往下扳而成为OFF状态，同时，左侧垂直臂211的缺口212将迫使电源开关S1被往上扳而成为ON状态，如图2所示的状态，因而达到使电源开关S1、S2互锁控制的目的，至于马达22驱动摆臂21转动，是利用适当控制电路的检测与控制即可实现，在此不多加赘述。

虽然以往的自动切换开关2藉由二电源开关S1、S2互锁控制，可使电力公司11与发电机12的电源可达互相切换的效果，但自动切换开关2在切换电力公司11与发电机12的电源过程中，因为无延迟时间而产生的暂态现象，常易导致设备受损害，其原因如下：

如表1所示，其为电源开关S1、S2间切换动作的时序表，（如图1、2）所示，在电力公司11因故停止供电时，经过控制电路检测确认后，即自动启动发电机，待发电机电压建立稳定后，自动切换开关2必须先控制电源开关S1由ON变为OFF、再控制电源开关S2由OFF变为ON，以改由发电机12供电予用电设备10，维持用电设备10的正常运作，过程相当于图中的时序A、B、C、D所述的状态；此外，当电力公司11恢复正常供电时，自动切换开关2则必须先控制电源开关S2由ON变为OFF、再控制电源开关S1由OFF变为ON，以改由电力公司11供电予用电设备10，过程相当于图中的次序D、E、F所述的状态；由于以往自动切换开关2的摆臂21逆时针转动时，将使电源开关S2成为ON的状态，同时电源开关S1成为OFF状态，但是两电源开关S1、S2同时动作而无延迟时间的存在，对用电设备10极易造成损坏，因为当发电机12供电时，若电力公司11电源恢复正常，控制电路须控制自动切换开关2的摆臂21顺时针转动，使电源开关S1成为ON的状态，同时电源开关S2成为OFF状态，但用电设备10中若有电感性负载或电容性负载或马达负载，则将产生剩余电力的存在，产生倒灌电流，即所谓的暂态现象，此时需等待一段时间，使用电设备10的暂态现象消除后，再给予重新供电（即由发电机12供电切换为电力公司11供电），即相当于使电源开关S2关闭后，延迟一段适当时间再使电源开关S1开启，但以往自动切换开关2的构造中并无法使电源开关S2关闭后，再延迟一段时间才使电源开关S1开启，因此易造成用电设备10的损害。

本实用新型的主要目的在于提供一种自动切换开关，其使用在具有两个以上电源的设备中，且可使不同的电源连锁切换控制，并在电源切换中具有延迟作用。

为达上述目的，本实用新型的自动切换开关包括有一控制电路、一由控制电路控制而可适时正转或反转的动力源、一与动力源输出轴连接而可适时顺时针或逆时针转动的摆臂、一枢设在摆臂底面适当处的压轮组，及多个电源开关；其中，压轮组至少包含有一个可将电源开关开启的压轮，及一个可将电源开关关闭的压轮，在受控的多个电源开关以间隔适当距离的方式位于压轮组的移动路径上；则藉由动力源适时驱动摆臂旋转进而带动压轮组移动的过程中，将可使多个电源开关依序受到压轮组中的大移动半径压轮或小移动半径压轮的压制，而成开启或关闭的状态，且具有适当的延迟时间，以确实达到自动切换开关的目的。

本实用新型的自动切换开关具有以下效果：

（1）结构简单：由上述说明可知，本实用新型自动切换开关的机械结构是由马达、摆臂、枢设在摆臂底面的压轮组所构成，组成构件简单，所以具有不耗费成本、可大量制造的优点。

（2）具延迟时间：由上述说明可知，藉由摆臂从一电源开关摆动至另一电源开关的角度限制，可使得一电源开关开闭时，另一电源开关并不会马上开启，而会产生一段延迟时间，藉由此段延迟时间可有效消除用电设备内部在电路突然中断时所产生的暂态效应，而消除对用电设备可能造成的破坏。

（3）具有连锁特性：由上述说明可知，藉由摆臂旋转在任何位置，两电源开关都不会有同时开启的现象，可以避免两电源间发生短路故障。

（4）维修容易：藉由摆臂位于两电源开关之间，可使两电源开关均为OFF状态，可以确保用电负载端在无电作业下进行保养或维修。

（5）可控制两组以上的电源开关动作：利用本实用新型的设计可使二组电源开关达到互锁控制的目的，也可控制多组电源开关达到依序导通或是关闭的目的，在使用操作上具有控制模式多样化的特性，适合使用者选择使用。

下面通过最佳实施例及附图对本实用新型的自动切换开关进行详细说明，附图中：

图1是以往两电源与一用电设备连接的电路示意图。

图2是以往自动切换开关的结构示意图。

图3是本实用新型自动切换开关的一较佳实施例的俯视图。

图4是本实用新型自动切换开关一较佳实施例的侧视图。

图5是本实用新型自动切换开关一较佳实施例的控制电路的结构图。

图6～17是本实用新型自动切换开关的压轮组的动作状态图。

图18是本实用新型自动切换开关另一较佳实施例的控制模式示意图。

如图3及图4所示的本实用新型一较佳实施例的俯视图与侧视图，由图可知，本实施例的自动切换开关3主要包括有一控制电路4（如图5所示）、一由控制电路4控制而可产生顺时针或逆时针转动输出的动力源（包含马达30与减速器31），在动力源输出轴301结合一可受连动的摆臂32、一枢设在摆臂32底面适当处的压轮组33，以及一组电源开关341、342，其中在靠近的臂32旋转轴心的两侧各设有微动开关321，藉由摆臂32两侧的凸杆322适时碰触微动开关321以停止摆臂32的摆动；此外，压轮组33是由三个压轮331、332及333组成，其中压轮331距离摆臂32的旋转轴心较远，另外二个压轮332、333位于压轮331的左右两侧且距离摆臂32的旋转轴心较近，电源开关341、342以间隔适当距离的方式位于压轮组33的移动路径上，其中电源开关342连接发电机与用电设备，而电源341连接电力公司与用电设备。

如图5所示，为本实用新型较佳实施例控制电路的结构图，如图所示，本实施例的控制电路4包括有二组对称设置的变压器41、整流器42、分压器43、滤波器44与波形转换器45，以及一稳压电路46、集成电路47、调整电路48与第一、第二继电器491、492，其中，一组变压器41的初级线圈与电力公司（ELE）的输出端连接，另一组变压器41的初级线圈则与发电机（G）的输出端连接，在正常情况下，发电机（G）未启动，无电力输出，此时，由电力公司（ELE）供应的电力将径由变压器41的次级线圈、整流器42、分压器43、滤波器44后产生一电压讯号输入集成电路47中，同时经由波形转换器45产生一讯号输入集成电路47中，另外，整流器42的输出端与稳压电路46连接，并维持充电电池B.T.的电力，并可在正常电力供应中断时，由充电电池B.T.的电力提供集成电路47及电路中其他部份所需的电源；在集成电路47中存有控制程序，使集成电路47可经由输入的判断电压大小与频率值，随时探测电力公司（ELE）所供应的电力是否正常，一旦电力公司（ELE）未正常供电时间超过调整电路48中由第一可变电阻VR1设定的时间（约1～30秒），集成电路47将随即送出一低电位控制信号以使第二继电器492的接点状态改变（a、b接点接合），而使发电机（G）启动，待电路47探测发电机（G）发电电压建立完成后，即输出低电位控制信号使第一继电器491的接点改变，如图所示由c、b接点相连改为c、a接点相连，使得马达30产生正转，直到微动开关321跳开，马达30才停止；在发电机（G）启动产生电力并输出时，同样经由变压器41的次级线圈、整流器42、分压器43、滤波器44、波形转换器45产生一预定频率的电压讯号讯号输入集成电路47中，以随时检测发电机（G）的供电状态；当电力公司（ELE）恢复正常供电时，经由输入的电压讯号使集成电路47检知，集成电路47则立即输出高电位控制信号使得第一继电器491接点状态改变，如图所示由c、a接点相连改为c、b接点相连，使得马达30产生反转，直到微动开关321跳开，马达30才停止，此时发电机（G）不可立即停止运转，必须在无载下空转，经由发电机（G）内部冷却风扇，降低发电机（G）内部铁蕊及绕阻温度，所以要由调整电路48的第二可变电阻VR2设定的发电机（G）停机的延迟时间（约1～10分钟），集成电路47才会输出高电位控制信号使第二继电器492的接点改变（a、b接点跳开），使发电机（G）停止运转。

如图3所示，若电力公司正常供电，而发电机（G）未运转，这时连接电力公司（ELE）与用电设备的电源开关341呈开启（ON）的状态，而连接发电机（G）与用电设备的电源开关342呈关闭（OFF）状态，此时，位于摆臂32底面的压轮组33，具有较大移动半径且位于中央的压轮331恰压触电源开关341的凸耳S3的上侧面（如图6所示），而具有较小移动半径且位于左侧的压轮332则位于凸耳S3的下侧面；当控制电路4检测出电力公司（ELE）未正常供电并超过设定时间时，将令马达30产生正转，进而驱使摆臂32产生顺时针转动，再由摆臂32带动压轮组33产生移动，由于电源开关341的凸耳S3位于压轮组33的移动路径上，由图7、8所示可明显看出，此时左侧压轮332的移动将使凸耳S3往上扳动，进而使电源开关341由ON的状态变成OFF的状态，且因电源开关341的凸耳S3内具有弹性元件辅助，所以压轮332推动凸耳S3提升到5分之4的行程时，电源开关341由弹性元件的推动而立刻从ON的状态变成OFF的状态，因此，摆臂32将可继续摆动；当摆臂32顺时针转动适当角度后，电源开关S4将被摆臂32底面的压轮组33中具有较大移动半径的中央压轮331压触（如图9所示），且随着摆臂32的继续摆动，使得压轮331将电源开关342的凸耳S4往下扳，电源开关S4由OFF的状态变成ON的状态（如图10、11所示），直到设在摆臂32右侧的凸杆322碰触到微动开关321，控制电路4方使马达30停止正转，继而使摆臂32不再继续顺时针转动，完成自动切换开关的动作；当摆臂32产生顺时针转动进而使电源开关341关闭（OFF）、电源开关342开启（ON）时，即可在电力公司（ELE）无法正常供电的情况下，改由发电机（G）供应电力给用电设备，使其能继续正常运转。

相反地，当电力公司（ELE）恢复正常供电并超过设定时间时，如前所述，控制电路4将检测出并驱使马达30产生反转，于是摆臂32开始产生逆时针转动，并带动底面的压轮组33产生移动，由于电源开关342位于压轮组33的移动路径上，所以，右侧压轮333的移动将使凸耳S4往上扳动（如图12所示），进而使凸耳S4由ON的状态变成OFF的状态（如图13、14所示），当摆臂32逆时针转动适当角度后，电源开关341将被摆臂32底面的压轮组33中具有较大移动半径的压轮331压触，且随着摆臂32的继续摆动，使得压轮331将凸耳S3往下扳（如图15所示），于是电源开关341由OFF的状态变成ON状态（如图16、17所示），直到设在摆臂32左侧的凸杆322碰触到微动开关321，控制电路4方使马达30停止反转，继而使摆臂32不再继续逆时针转动，再一次完成自动切换开关的动作，并改由电力公司（ELE）供电给用电设备，并在一段设定时间后，控制电路4使发电机（G）停止运转；值得注意的是，利用摆臂32从电源开关342摆动至电源开关341的角度关系，使得电源开关342关闭时，电源开关341并不会马上开启，而会有一段延迟时间产生，藉由此段延迟时间可有效消除用电设备在电路突然中断时，内部所产生的暂态效应，而消除对用电设备可能造成的破坏。

在前述实施例中，藉由本实用新型的自动切换开关3达到使电源开关341、342互锁控制的目的，而本实用新型除可达到使电源开关341、342互锁控制的操作模式外，也可应用在控制多组电源开关的依序导通或信序关闭；如图18所示，为本实用新型另一较佳实施例的控制模式示意图，在本实施例中，仍包括有由控制电路控制而可适时产生正、反转的马达60，一由马达60驱动而可顺时针或逆时针转动的摆臂62，以及设在摆臂62底面具有不同移动路径的二组压轮组63、64；其中，马达60可以是步级马达或是减速马达，藉由微动开关的控制使马达60仅可带动摆臂62顺时针或是逆时针转动一圈。此外，每一压轮组63、64皆由二个前、后且偏心设置的压轮631、632、641、642所组成，而使每一压轮组63、64具有各自的移动路径；另外，在每一组压轮组63、64的移动路径上各设有二组呈对角线设置的电源开关651、652、653、654；当马达60驱动摆臂62呈顺时针方向转动时，藉由压轮组64、63中的压轮642依序压制电源开关651与653，压轮631依序压制电源开关652与654，将可使位于每一压轮组64、63的移动路径上的电源开关651～654依序导通（ON）；相反地，当马达60驱动摆臂62呈逆时针方向转动时，藉由压轮组64、63中的压轮641依序压制电源开关653与651，压轮632依序压制电源开关654与652，将可使电源开关654～651依序关闭（OFF）。

Claims (4)

1、一种自动切换开关，其包括有一控制电路；一动力源，其有一输出轴，可由控制电路控制其顺时针或逆时针转动；一摆臂，其有一旋转轴心与动力源的输出轴结合；及一由摆臂控制的电源开关；

其特征是：

所述摆臂上设有压轮组，所述压轮组包含至少一个将所述电源开关开启的压轮及至少一个将所述电源开关关闭的压轮。

2、根据权利要求1所述的自动切换开关，其特征是：

所述摆臂的旋转轴心的两侧附近各设有一微动开关，摆臂两侧对应微动开关处各设有一可触动微动开关的凸杆。

3、根据权利要求1所述的自动切换开关，其特征是：

所述压轮组是由三个压轮组成，其中一压轮距离摆臂的旋转轴心较远，另外二个压轮位于前一压轮的左右两侧距离摆臂的旋转轴心较近处。

4、根据权利要求1所述的自动切换开关，其特征是：

所述摆臂上设有多组具有不同移动路径的压轮组，每一压轮组由二个压轮组成。

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