CN218216799U - 一种自动转换开关电器 - Google Patents

Abstract

一种自动转换开关电器，属于低压电器技术领域。包括盖板、壳体、主功率回路功能单元、短时供能回路功能单元和控制电路回路功能单元，所述短时供能回路功能单元包括彼此之间电气连接的电源电路板组件、逆变回路组件、输出滤波电路组件以及升压整流电路组件，输出滤波电路组件包括并网接触器以及电抗器，升压整流电路组件包括整流电路板以及变压器；壳体的壳腔通过安装支件分隔形成上层和下层，壳体底板上设置有所述并网接触器、电抗器、电源电路板组件及变压器,安装支件上部设置有控制电路组件板、逆变回路组件、滤波电路组件板及整流电路板。优点：结构紧凑，有助于缩小体积，能够用于前级设置有漏电开关的场合，并且安装检修方便。

Description

一种自动转换开关电器

技术领域

本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉及一种自动转换开关电器。

背景技术

自动转换开关电器简称自动转换开关（英文缩写：ATSE），主要用于紧急供电系统，为负载提供不间断电源，也就是将负载电路从一个电源如常用电源切换至另一个电源如备用电源，以确保重要负载（用电设施）的连续可靠运行，这在诸如医疗、金融、通信机构、银行、商场、体锻场所、消防、工业生产乃至军事设施领域被广泛使用。

公知的机械式ATSE在电源转换过程中，机械触头分离时会产生燃弧现象，若不能及时地将电弧熄灭则有可能会引起两路电源的短路故障，于是，为了提高使用安全性以及电源转换过程中的可靠性，机械式ATSE除了考虑灭弧因素外，还需兼顾到自动转换开关的转换速度，目前转换时间通常被设计为30ms或更长，这就导致了转换过程中负载的断电时间长，就某些对断电时间敏感（负载最大中断供电时间≤20ms）的负载设备而言，机械式ATS就难以甚至根本无法满足其工作要求。

机械式ATSE具有体积小、安装简单灵活、维护方便、正常运行损耗小以及性能可靠稳定等长处。对于上述提及的断电时间敏感的负载设备，宜选用零级（0级）ATSE，一般采用在线式UPS（不间断电源）或STS（静态转换开关），但是存在价格贵、体积大并且维护成本高以及正常运行损耗相对较大，对负载设备有特殊规定要求之类的遗憾，例如在前级设置有漏电断路器的情况下，需要规避在待机状态下的异常电流等。鉴于此，探索有助于消除上述技术问题的自动转换开关电器具有积极意义，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种整体结构紧凑，有助于缩小体积，有利于体现经济性，安装检修方便并且适用范围广的自动转换开关电器。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种自动转换开关电器，包括盖板、壳体、主功率回路功能单元、短时供能回路功能单元和控制电路回路功能单元，所述短时供能回路功能单元安装在所述壳体内，所述主功率回路功能单元安装在壳体上并突出于壳体的顶部，所述盖板罩设在主功率回路功能单元上，主功率回路功能单元与短时供能回路功能单元以及控制电路回路功能单元之间相互电气连接，特点是：所述的短时供能回路功能单元包括彼此之间电气连接的电源电路板组件、逆变回路组件、输出滤波电路组件以及升压整流电路组件，所述的输出滤波电路组件包括并网接触器、电抗器、滤波电路组件板，所述的升压整流电路组件包括整流电路板以及变压器，所述控制电路回路功能单元包括电气连接的显示控制器和控制电路组件板；所述的壳体具有壳体底板，壳体的壳腔通过安装支件分隔形成上层和下层，壳体底板上且对应于下层前端设置有所述并网接触器以及电抗器，对应于下层中部固定有所述电源电路板组件，对应于下层后端则设置有所述变压器；安装支件上部对应于上层前端设置有所述控制电路组件板，对应于上层中部设置有所述逆变回路组件以及所述滤波电路组件板，对应于上层后部设置有所述整流电路板。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述主功率回路功能单元、短时供能回路功能单元以及控制电路回路功能单元彼此之间通过电缆和软线束实现电气连接，所述显示控制器安装在所述盖板上，所述的显示控制器和控制电路组件板通过软线束电气连接，所述的逆变回路组件包括电流传感器、吸收电容和逆变模块。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述并网接触器位于逆变回路组件的输出侧, 所述的升压整流电路组件具有至少两组电源输入端子，用于在自动转换开关电器接入双路电源中时，与两路电源的输出端连接，所述的升压整流电路组件还具有两组输出端子，与逆变回路组件的前级母线相连，用于在短时供能回路功能单元待机时抬升该前级母线电压。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，还包括输入互锁接触器，所述的输入互锁接触器电气连接在短时供能回路功能单元的输入侧和整流电路板之间，设置于壳体底板上且对应于下层前端。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述主功率回路功能单元包括执行部件和出线部件，所述执行部件和出线部件位于同一平面上并且以彼此前后对应的状态安装在壳体上，执行部件和出线部件之间通过硬母线进行电气连接。

在本实用新型的更一个具体的实施例中，所述执行部件具有一执行部件底座，所述执行部件底座与壳体的上部以及盖板固定连接；所述的出线部件包括出线组件底座、出线组件和出线组件罩，所述出线组件设置在出线组件底座上，所述出线组件罩在对应于出线组件的位置安装在出线组件底座上，该出线组件底座与所述壳体的上部以及所述盖板固定连接。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述执行部件底座在左右两侧的边缘部位分别配设有执行部件底座固定螺钉，所述出线组件底座在左右两侧的边缘部位分别配设有出线组件底座固定螺钉；所述壳体的上部并且在对应于所述执行部件底座固定螺钉以及出线组件底座固定螺钉的位置，各开设有用于与执行部件底座固定螺钉以及出线组件底座固定螺钉连接固定的壳体螺钉孔，所述盖板在左右两侧的底部分别配设有盖板螺钉，所述执行部件底座以及出线组件底座在对应于所述盖板螺钉的位置与盖板固定连接。

在本实用新型的更而一个具体的实施例中，所述盖板为金属盖板，并且在顶部设有标牌、铭牌、观察窗和电缆连接标志，所述盖板在右侧面还开设有手动操作孔；所述壳体为金属壳体，其在左右侧壁的后侧中部分别设有吊环螺钉，而左右侧壁的前侧中部设有接地标志和接地螺栓。

在本实用新型的又进而一个具体的实施例中，所述的壳体在顶部的前后两端分别设置有小盖板，所述小盖板通过小盖板安装支件与壳体相固定，所述的盖板位于两块小盖板之间。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：所述主功率回路功能单元中执行部件和出线部件的合理布局十分利于转换开关整体的体积缩小，同时能够减轻重量，体现经济性；设置短时供能回路功能单元能满足O级ATSE对中断供电时间的要求，在电源转换过程中由短时供能回路单元供电，能显著提高电源转换速度而得以保障对重要负载不间断的连续供电；由于设置有输入互锁接触器以及升压整流电路组件，可以规避在待机状态下的异常电流以及减小转换过程中的异常电流存在时间，可用于在转换开关电器前级设置有漏电开关的场合，适用范围广；所述主功率回路功能单元、短时供能回路功能单元以及控制电路回路功能单元之间，还有短时供能回路功能单元的电源电路板组件、逆变回路组件、输出滤波电路组件以及升压整流电路组件之间均采用电缆和软线束电气连接，因而具有良好的电气连接便捷效果，并且还有利于运输与安装；在壳体上设置小盖板，方便检修维护。

附图说明

图1为本实用新型处于装配完毕状态下的实施例示意图。

图2为本实用新型的立体组装结构图。

图3为本实用新型所述盖板与所述显示控制器的装配示意图。

图4a为所述主功率回路功能单元的整体结构示意图。

图4b为所述主功率回路功能单元的执行部件的结构示意图。

图5a为所述短时供能回路功能单元设置于壳体内时的示意图。

图5b为所述短时供能回路功能单元设置于装有小盖板的壳体内时的示意图。

图6a为图5a中撤去壳体的一组相邻侧板后的示意图。

图6b为图6a中撤去各安装板后的示意图。

图7为本实用新型整体的电连接结构示意图。

图中：2.盖板、21.标牌、22.铭牌、23.观察窗、24.电缆连接标志、25.手动操作孔、26盖板螺钉；3.壳体、30.壳体底板、301.安装轨、31.吊环螺钉、32.接地标志、33.接地螺栓、34.控制电路安装板、35.逆变模块安装板、36.滤波电路安装板、37.整流电路安装板、38壳体螺钉孔、39.安装支件；4.主功率回路功能单元、41.执行部件、411.执行部件底座、4111.执行部件底座固定螺钉、412.控制接线端子、413.常用电源主接线端子、414.辅助接线端子、415.操作手柄、416.机械式自动转换开关电器执行机构、417手动操作孔盖板、42.出线部件、421.出线组件底座、4211.出线组件底座固定螺钉、422.出线组件、423.出线组件罩、424.负载主接线端子、425.备用主电源接线端子、43.硬母线；5.短时供能回路功能单元、51.电源电路板组件、511.螺栓、52.逆变回路组件、521.电流传感器、522.吸收电容、523.逆变模块、53.输出滤波电路组件、531.滤波电路组件板、532.电抗器、533.并网接触器、534.输入互锁接触器、54.直流滤波组件、55.升压整流电路组件、551.整流电路板、552.变压器；6.控制电路回路功能单元、61.显示控制器、62.控制电路组件板；7.小盖板、71.小盖板安装支件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

在下面描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性（或者称方位性）的概念均是针对正在被描述的图所处的位置状态而言的，目的在于方便公众理解，因而不能将其理解为对本实用新型提供的技术方案的特别限定。

请参阅图1至图3，本实用新型涉及一种自动转换开关电器，包括盖板2、壳体3、主功率回路功能单元4、短时供能回路功能单元5和控制电路回路功能单元6。所述短时供能回路功能单元5安装在所述壳体3内，所述主功率回路功能单元4设置在壳体3上并突出于壳体3的顶面，所述盖板2罩设在主功率回路功能单元4上。所述控制电路回路功能单元6包括由软线束电气连接的显示控制器61和控制电路组件板62，所述显示控制器61安装在所述盖板2上，所述控制电路组件板62设置在所述壳体3内。主功率回路功能单元4与短时供能回路功能单元5以及控制电路回路功能单元6之间通过电缆和软线束来实现相互之间的电气连接。电缆和软线束的采用，具有良好的电气连接便捷效果，并且还有利于运输与安装。

所述盖板2为金属盖板，并且在顶部设有标牌21、铭牌22、观察窗23和电缆连接标志24，所述观察窗23用于观察自动转换开关电器连接位置，所述盖板2在右侧面还开设有手动操作孔25。所述壳体3（也可称“机壳”）为金属壳体，其在左右侧壁的后侧中部分别设有吊环螺钉31，而左右侧壁的前侧中部设有接地标志32和接地螺栓33。进一步的，所述的壳体3在顶部的前后两端分别设置有小盖板7，所述小盖板7通过小盖板安装支件71与壳体3相固定，所述的盖板2罩设在主功率回路功能单元4上并且位于两块小盖板7之间。

见图4a、4b并结合图1、图2，所述主功率回路功能单元4包括执行部件41和出线部件42，所述执行部件41和出线部件42位于同一平面上并且以彼此前后对应的状态安装在壳体3上。所述执行部件41和所述出线部件42之间通过硬母线43电气连接。所述执行部件41上设置有控制接线端子412、常用电源主接线端子413以及辅助接线端子414，所述常用电源主接线端子413用于主功率回路常用电源侧电缆的连接。执行部件41还包括操作手柄415以及具有电动和手动操作功能的机械式自动转换开关电器执行机构416。所述操作手柄415可通过手动操作实现对机械式自动转换开关电器执行机构416的手动操作。所述机械式自动转换开关电器执行机构416上对应于所述盖板2的手动操作孔25设置有手动操作孔盖板417。所述手动操作孔盖板417、控制接线端子412、常用电源主接线端子413和辅助接线端子414可归属为所述机械式自动转换开关电器执行机构416这一结构体系的部件。所述执行部件41具有一执行部件底座411，所述执行部件底座411与壳体3的上部以及盖板2固定连接。

所述的出线部件42包括出线组件底座421、出线组件422和出线组件罩423，所述出线组件422设置在出线组件底座421上，并具有负载主接线端子424，用于主功率回路负载的连接。所述出线部件42上还设有备用主电源接线端子425，用于备用电源侧电缆的连接。所述出线组件罩423在对应于出线组件422的位置安装在出线组件底座421上，该出线组件底座421与所述壳体3的上部以及所述盖板2固定连接。所述出线组件罩423以及执行部件41的雷同于出线组件罩423的执行部件护罩采用绝缘材料如塑料制作，以提高产品的可靠性与安全性。

所述执行部件底座411在左右两侧的边缘部位分别配设有执行部件底座固定螺钉4111，所述出线组件底座421在左右两侧的边缘部位分别配设有出线组件底座固定螺钉4211。所述壳体3的上部并且在对应于所述执行部件底座固定螺钉4111以及出线组件底座固定螺钉4211的位置开设有壳体螺钉孔38（见图6a）。所述执行部件底座固定螺钉4111和出线组件底座固定螺钉4211在对应于壳体螺钉孔38的位置与所述壳体3的上部固定。所述盖板2在左右两侧的底部分别配设有盖板螺钉26（见图2），所述执行部件底座411以及出线组件底座421在对应于所述盖板螺钉26的位置与盖板2固定连接。如上述结构，所述执行部件41和出线部件42在同一平面上，并且执行部件41以及出线部件42均同时与壳体3的上部以及盖板2的下部固定，由此就十分利于转换开关整体的体积缩小，同时能够减轻重量，体现经济性；

见图5a、5b、6a和6b，所述的短时供能回路功能单元5包括由电缆和软线束实现彼此之间电气连接的电源电路板组件51、逆变回路组件52、输出滤波电路组件53以及升压整流电路组件55。所述的逆变回路组件52又包括电流传感器521、吸收电容522和逆变模块523，其中所述吸收电容522用于吸收逆变模块523的尖峰电压，所述逆变模块523为N相IGBT模块。所述的输出滤波电路组件53包括滤波电路组件板531、电抗器532和并网接触器533，所述并网接触器533位于逆变回路组件52的输出侧。所述的升压整流电路组件55包括整流电路板551以及变压器552，整流电路板551设置有整流电路。所述的升压整流电路组件55具有至少两组电源输入端子，用于在自动转换开关电器接入双路电源中时，与两路电源的输出端连接；所述的升压整流电路组件55还具有两组输出端子，与逆变回路组件52的前级母线相连，用于在短时供能回路功能单元5待机时抬升其母线电压。所述壳体3内还设有用于连接在短时供能回路功能单元5的输入侧和整流电路板551之间的输入互锁接触器534。

见图6a、6b，所述的壳体3具有壳体底板30，壳体3的壳腔通过安装支件39分隔形成上层和下层。对应于下层前端的壳体底板30上设置有所述并网接触器533、输入互锁接触器534以及电抗器532，其中并网接触器533卡接安装在壳体底板30的安装轨301上。对应于下层中部的壳体底板30上通过螺栓511固定所述电源电路板组件51，而对应于下层后端的壳体底板30上则设置有所述变压器552。所述安装支件39上部且对应于上层前端的位置通过控制电路安装板34设置有所述控制电路组件板62（参考图5a），对应于上层中部的位置通过逆变模块安装板35设置所述电流传感器521、吸收电容522和逆变模块523，还通过滤波电路安装板36设置有所述滤波电路组件板531，对应于上层后部的位置通过整流电路安装板37设置有所述整流电路板551。所述控制电路安装板34、逆变模块安装板35、滤波电路安装板36以及整流电路安装板37安装在壳体3侧板内侧的支件上。

图7示意了本实用新型整体的电连接结构。电源A和电源B通过升压整流电路组件55连接到直流滤波组件54的正负端（即逆变回路组件52前级母线的正负端）。在待机时，即不进行电源转换时，所述升压整流电路组件55可以抬升逆变回路组件52前级母线的电压，使得异常电流的通路被阻断。两路电源通过输入互锁接触器534连接整流电路551，整流电路551连接直流滤波组件54，直流滤波组件54连接逆变回路组件52，所述逆变回路组件52连接输出滤波电路组件53，输出滤波电路组件53连接并网接触器533，并网接触器533连接负载侧。当需要进行电源切换时，例如电源A发生异常，电源跌落时，且此时电源B正常，则短时供能回路功能单元5开始进入工作状态，控制电路驱动机械式转换开关进行转换，机械转换开关转换过程中，当动静触头分离时，触头间开始产生电弧，此时短时供能回路功能单元5输出可控的三相交流电压主动给机械开关快速灭弧，在动触头的转换过程中负载处于无电源供电的状态，此时负载的能量全部由短时供能回路功能单元5供给，从而避免负载供电中断。此工作状态下，短时供能回路功能单元5输出的电流即为负载电流，其幅值远大于两个隔离升压的变压器552所能提供的电流值，因此变压器552饱和，输出电压下降，从而导致压母线电压开始下降，整流电路板551上的整流电路开始工作，给直流回路提供大电流，保证短时供能回路功能单元5的输出能力。

由于整流电路进入了工作状态，因而此时异常电流现象再次产生，但是由于异常电流持续的时间与转换过程所需时间基本相同，例如：当采用高速的机械转换开关时，转换开关从得到转换命令到合闸状态的触头开始断开的时间小于8ms，转换开关的整体转换动作时间小于50ms，因此异常电流持续的时间也小于50 ms，如输入侧的输入开关带漏电检测功能，则仅需将其配置为带有延时功能的延时漏电开关，并将延时时长设置为大于50ms，即可规避电源转换过程中的异常电流。

Claims (9)

1.一种自动转换开关电器，包括盖板(2)、壳体(3)、主功率回路功能单元(4)、短时供能回路功能单元(5)和控制电路回路功能单元(6)，所述短时供能回路功能单元(5)安装在所述壳体(3)内，所述主功率回路功能单元(4)安装在壳体(3)上并突出于壳体(3)的顶部，所述盖板(2)罩设在主功率回路功能单元(4)上，主功率回路功能单元(4)与短时供能回路功能单元(5)以及控制电路回路功能单元(6)之间相互电气连接，其特征在于：所述的短时供能回路功能单元(5)包括彼此之间电气连接的电源电路板组件(51)、逆变回路组件(52)、输出滤波电路组件(53)以及升压整流电路组件(55)，所述的输出滤波电路组件(53)包括并网接触器(533)、电抗器(532)、滤波电路组件板(531)，所述的升压整流电路组件(55)包括整流电路板(551)以及变压器(552)，所述控制电路回路功能单元(6)包括电气连接的显示控制器(61)和控制电路组件板(62)；所述的壳体(3)具有壳体底板(30)，壳体(3)的壳腔通过安装支件(39)分隔形成上层和下层，壳体底板(30)上且对应于下层前端设置有所述并网接触器(533)以及电抗器(532)，对应于下层中部固定有所述电源电路板组件(51)，对应于下层后端则设置有所述变压器(552)；安装支件(39)上部对应于上层前端设置有所述控制电路组件板(62)，对应于上层中部设置有所述逆变回路组件(52)以及所述滤波电路组件板(531)，对应于上层后部设置有所述整流电路板(551)。

2.根据权利要求1所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述主功率回路功能单元(4)、短时供能回路功能单元(5)以及控制电路回路功能单元(6)彼此之间通过电缆和软线束实现电气连接，所述显示控制器(61)安装在所述盖板(2)上，所述的显示控制器(61)和控制电路组件板(62)通过软线束电气连接，所述的逆变回路组件(52)包括电流传感器(521)、吸收电容(522)和逆变模块(523)。

3.根据权利要求1所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述并网接触器(533)位于逆变回路组件(52)的输出侧, 所述的升压整流电路组件(55)具有至少两组电源输入端子，用于在自动转换开关电器接入双路电源中时，与两路电源的输出端连接，所述的升压整流电路组件(55)还具有两组输出端子，与逆变回路组件(52)的前级母线相连，用于在短时供能回路供能单元(5)待机时抬升该前级母线电压。

4.根据权利要求1所述的一种自动转换开关电器，其特征在于还包括输入互锁接触器(534)，所述的输入互锁接触器(534)电气连接在短时供能回路功能单元(5)的输入侧和整流电路板(551)之间，设置于壳体底板(30)上且对应于下层前端。

5.根据权利要求1所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述主功率回路功能单元(4)包括执行部件(41)和出线部件(42)，所述执行部件(41)和出线部件(42)位于同一平面上并且以彼此前后对应的状态安装在壳体(3)上，执行部件(41)和出线部件(42)之间通过硬母线(43)进行电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述执行部件(41)具有一执行部件底座(411)，所述执行部件底座(411)与壳体(3)的上部以及盖板(2)固定连接；所述的出线部件(42)包括出线组件底座(421)、出线组件(422)和出线组件罩(423)，所述出线组件(422)设置在出线组件底座(421)上，所述出线组件罩(423)在对应于出线组件(422)的位置安装在出线组件底座(421)上，该出线组件底座(421)与所述壳体(3)的上部以及所述盖板(2)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述执行部件底座(411)在左右两侧的边缘部位分别配设有执行部件底座固定螺钉(4111)，所述出线组件底座(421)在左右两侧的边缘部位分别配设有出线组件底座固定螺钉(4211)；所述壳体(3)的上部并且在对应于所述执行部件底座固定螺钉(4111)以及出线组件底座固定螺钉(4211)的位置，各开设有用于与执行部件底座固定螺钉(4111)以及出线组件底座固定螺钉(4211)连接固定的壳体螺钉孔(38)，所述盖板(2)在左右两侧的底部分别配设有盖板螺钉(26)，所述执行部件底座(411)以及出线组件底座(421)在对应于所述盖板螺钉(26)的位置与盖板(2)固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述盖板(2)为金属盖板，并且在顶部设有标牌(21)、铭牌(22)、观察窗(23)和电缆连接标志(24)，所述盖板(2)在右侧面还开设有手动操作孔(25)；所述壳体(3)为金属壳体，其在左右侧壁的后侧中部分别设有吊环螺钉(31)，而左右侧壁的前侧中部设有接地标志(32)和接地螺栓(33)。

9.根据权利要求1所述的一种自动转换开关电器，其特征在于所述的壳体(3)在顶部的前后两端分别设置有小盖板(7)，所述小盖板(7)通过小盖板安装支件(71)与壳体(3)相固定，所述的盖板(2)位于两块小盖板(7)之间。

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