用于带有摇臂的保护开关的开关单元 |
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| 申请号 | CN201080033842.7 | 申请日 | 2010-05-25 | 公开(公告)号 | CN102804321A | 公开(公告)日 | 2012-11-28 |
| 申请人 | ABB瑞士有限公司; | 发明人 | S·迈耶; | ||||
| 摘要 | 为了也能够由控制中心自动地操控传统的、确定用于手动操纵的保护 开关 (10)，用于操纵保护开关(10)的 摇臂 (12)的开关单元(20)设置到保护开关(10)上。开关单元(20)具有带有空行程(L)的驱动单元(31)，这样使得驱动单元(31)的确定用于操纵摇臂(12)的滑 块 (30)不阻碍摇臂(12)的运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于操纵保护开关(10)、尤其功率开关的摇臂(12)的开关单元，其带有驱动单元(31)，所述驱动单元(31)具有至少一个、能够线性移动距离(S)的、所驱动的第一元件(32′)，其特征在于，所述驱动单元(31)具有第二元件(34′)，其能够关于所述第一元件(32′)自由移动空行程(L)，并且所述空行程(L)用于使所述摇臂(12)的符合规定的功能不被所述开关单元(20)阻碍。 |
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| 说明书全文 | 用于带有摇臂的保护开关的开关单元技术领域[0001] 本发明涉及可借助于摇臂(Kipphebel)手动操控的保护开关的自动化的领域。尤其地，本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于操纵保护开关的摇臂的一种开关单元，并且涉及根据权利要求9的前序部分的用于操作用于驱动摇臂的开关单元的一种方法。 背景技术[0002] 文件DE-A-102 44 231示例性地公开了一种开关单元。该已知的装置使能够借助于开关单元由远程控制中心远程控制地操作机械的、待手动操纵的保护开关。对此，该已知的装置具有用于操纵保护开关的摇臂开关的所驱动的爪部。在该已知的装置处证实不利的是，倘若爪部不被从摇臂移开，那么不确保保护开关的正确的功能性。 [0003] 另一开关单元由文件EP-A-0 801 411已知。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种开头提到的类型的装置，其确保保护开关的可靠的功能性。 [0005] 根据本发明，该目的利用带有权利要求1的特征的装置、利用带有权利要求10的特征的装置并且通过带有权利要求11的特征的方法来实现。 [0006] 根据本发明，用于操纵保护开关的摇臂的开关单元具有驱动单元，其具有至少一个可线性移动一段路程的、所驱动的第一元件。根据本发明，驱动单元具有第二元件，其关于第一元件可自由移动空行程。通过该空行程可确保，摇臂的运动自由性不被开关单元限制。由此可确保保护开关的摇臂可自由运动，由此确保保护开关的功能性不被损害。 [0007] 根据本发明，用于驱动用于操纵保护开关的摇臂的开关单元的方法，保护开关具有所驱动的、可线性移动的第一元件和与第一元件共同作用的第二元件(其借助于第一元件可沿着路段移动)，其中，借助于第二元件，摇臂在第二元件在接通方向上移动时可从“断开”位置移置到“接通”位置中，而在第二元件在断开方向上移动时摇臂可从“接通”位置移置到“断开”位置中，具有下列方法步骤： [0008] -使第一元件在携带(Mitnahme)第二元件的情况下在接通方向上移动直至摇臂到达“接通”位置， [0009] -使第一元件在断开方向上移动空行程，其中，在此第二元件不被移动。 [0010] 用于驱动开关单元的该根据本发明的方法以特别简单的方式使为手动操纵而开发的保护开关的自动化成为可能。因此，保护开关可借助于根据本发明的方法由控制中心来操控。 [0011] 根据开关单元的一个优选的实施形式，其具有所驱动的主轴、与主轴共同作用的主轴螺母(其通过主轴的旋转可沿着该主轴移动)和与主轴螺母共同作用的滑块(其借助于主轴螺母可沿着主轴移动)，其中，滑块构造用于操纵摇臂，并且其中，滑块可相对于主轴螺母移动空行程。通过驱动单元的该设计，驱动单元(其具有空行程)的特别简单的设计是可能的。通过在驱动侧关于主轴螺母存在旋转运动，可使用一种有利的马达，其需要相对少的能量用于操作。 [0012] 根据开关单元的另一优选的实施形式，驱动单元是可闭锁的。由此可确保，例如在维护工作时保护开关的摇臂的不能被开关单元操纵。这尤其用于实施维护工作的人员的保护。 [0014] 接下来，根据附图详细地阐述本发明的实施形式。在此纯示意性地示出： [0015] 图1显示了带有装备在其处的开关单元的保护开关的视图，保护开关以剖视图显示； [0016] 图2显示了在图1中所示出的开关单元和保护开关的摇臂开关的部分视图，在其中显示了摇臂、确定用于操纵摇臂的滑块和带有布置在其上的用于使滑块沿着主轴移动的主轴螺母的主轴，其中显示了在其“断开”位置中的摇臂和在断开方向上在极端位置中的滑块； [0017] 图3显示了根据图2的部分视图，其中，显示了在其“断开”位置中的摇臂和同样在其“断开”位置中的滑块； [0018] 图4显示了根据图2的部分视图，其中，显示了在接通运动期间的摇臂和滑块； [0019] 图5显示了根据图2的部分视图，其中，显示了在其“接通”位置中的摇臂和在接通方向上其极端位置中的滑块； [0020] 图6显示了根据图2的部分视图，其中，显示了在其“接通”位置中的摇臂和同样在其“接通”位置中的滑块； [0021] 图7显示了根据图2的部分视图，其中显示了在其“脱扣(Trip)”位置中的摇臂；以虚线显示了根据图6的摇臂和滑块的位置； [0022] 图8显示了根据图2的部分视图，其中，显示了在其“断开”位置中的摇臂和在断开方向上在其极端位置中的滑块；以及 [0023] 图9显示了开关单元的部分视图，其尤其显示了用于闭锁主轴的锁止装置。 [0024] 在附图中所使用的附图标记和其意义在附图标记清单中总结性地列出。原则上，在附图中相同的部件设有相同的附图标记。所描述的实施形式示例性地代表发明内容，而不具有限制作用。 具体实施方式[0025] 在图1至8中显示了保护开关10，例如功率开关。保护开关10具有摇臂12，借助于其能够打开或分离保护开关10的电气开关触点。这种保护开关10典型地用于直至1200V的电压和直至0.5A的电流强度。倘若不允许的运行条件存在于功率开关处，倘若例如存在太高的电压或太高的电流强度，保护开关自动地打开了电气开关触点。 [0026] 保护开关10的摇臂12具有三个稳定的开关位置，在图2、3和8中所显示的“断开”位置(在其中，电气开关触点分离)，在图5和6中所显示的“接通”位置(在其中，电气开关触点闭合)和在图7中所显示的“脱扣”位置。摇臂12可在接通方向E上(参见图2)被手动地从“断开”位置移动到“接通”位置中。在在断开方向A上手动移动时，摇臂可从“接通”位置被移动到“断开”位置中。在故障情况中，这意味着，倘若出现不允许的运行条件，电气开关触点打开且摇臂12被从“接通”位置移动到“脱扣”位置(其位于摇臂12的“接通”位置与“断开”位置之间)中。由此，保护开关的观察者可毫不怀疑地辨识出保护开关10的触点是否由于不允许的运行条件而被打开。倘若摇臂12位于“脱扣”位置中，摇臂 12必须首先被移动到“断开”位置中，因此通过摇臂12从“断开”位置移置到“接通”位置中可将电气开关触点闭合。 [0027] 原理上，在保护开关中可放弃“脱扣”位置，其中，对于这种保护开关不能辨识出电气触点是否手动地或由于不允许的运行条件被打开。本发明可用于带有“脱扣”位置的保护开关，而且可用于不带有“脱扣”位置的保护开关。 [0028] 通过使摇臂12从“断开”位置移动到“接通”位置中，由此，电气开关触点闭合，典型地张紧有弹簧。在弹簧中储存的能量尤其用于在故障情况中打开电气开关触点。在开关触点分离时重要的是，其被快速地彼此分离，使得在待分离的开关触点之间点燃的电弧被快速地熄灭，并且保护开关不被电弧损坏。 [0029] 因为摇臂12的运动与待分离的电气开关触点的相对运动相互连结，尤其在电气开关触点分离时重要的是，摇臂12的运动不被阻碍，由此保护开关10符合规定地起作用。倘若摇臂12的运动自由被阻碍，则不能确保保护开关10符合规定地起作用。 [0030] 用于自动地操纵保护开关10的摇臂12的开关单元20放置到保护开关10上。借助于这种开关单元20，可自动地通过开关单元20来操纵为手动操纵所设计的摇臂12。对此，开关单元20一方面被供给以自己的供电，并且通过数据线与控制中心等相连接。 [0031] 如图1所示，开关单元20具有承载结构22，其通过两个夹持臂24和连接夹持臂24的桥26来构造。承载结构22在夹持臂24处具有凸轮(在图中未显示)，其接合到构造在保护开关10的壳体处的凹口中。替代地，承载结构22也可力配合地紧固在保护开关10的壳体处。同样可考虑另外的装配可能性，例如借助于粘合。 [0032] 在承载结构22处尤其保持有驱动单元31，其将旋转运动转化为线性移动，其中线性移动沿着路段S实现。驱动单元31具有可移动路段S的第一元件32′。另外根据本发明，驱动单元32具有第二元件34′，其关于第一元件32′可自由移动空行程L。 [0033] 在本实施例中，第一元件32′通过所驱动的主轴螺母32而第二元件34′通过滑块34来构造，其中，滑块34相对于主轴螺母32可自由移动空行程L。空行程L具有例如1mm的、优选地3mm的并且特别优选的5mm的最小长度。空行程L的最大长度具有例如40mm的、优选地30mm的并且特别优选的15mm的长度。 [0034] 借助于第二元件34′或滑块34来操纵保护开关10的摇臂12。因为根据本发明第二元件34′或滑块34可自由移动空行程L，根据本发明的开关单元20使之成为可能，即保护开关10的功能不被损害，尤其地，摇臂12的符合规定的功能不被功率开关20阻碍。 [0035] 在承载结构22处可旋转地保持有保护开关20的驱动单元31的所驱动的主轴30。主轴30的轴向X垂直于保护开关10的摇臂12的旋转轴线D伸延。尤其地，主轴30的轴向X至少近似地在摇臂12的靠近摇臂12的圆形运动轨道处的线性的运动方向上并且因此在路段S的方向上伸延。 [0036] 主轴螺母32放置到主轴30上并且通过承载结构22这样导向，使得通过主轴30围绕自己的轴线的旋转，主轴螺母32可在主轴30的轴向X上移动并且因此可移动路段S。因此，驱动单元31借助于所驱动的主轴30和主轴螺母32将旋转运动转化为线性运动。 [0037] 另外，开关单元20具有属于驱动单元31的滑块34，其可在主轴30的轴向X上运动并且通过承载结构22来引导。滑块34在主轴30的周向上包围主轴30。在主轴30的轴向X上，滑块34具有第一配对止动面(Gegenanschlagflaeche)36和第二配对止动面38，其有时与在端侧构造在主轴螺母32处的止动面40共同作用，以便使滑块在轴向X上移动。第一配对止动面36与第二配对止动面38在轴向X上间隔一段距离，其大于主轴螺母32的止动面40的间距。通过第一配对止动面36至第二配对止动面38的间距(其大于止动面 40彼此的间距)，空行程L构造在驱动单元31处。 [0038] 另外，滑块构造用于操纵保护开关10的摇臂12。为此，滑块12具有两个带动件(Mitnehmer)42、44，其中，第一带动件42确定用于在接通方向E上操纵摇臂12，而第二带动件44确定用于在断开方向A上操纵摇臂12。接通方向E通过摇臂12从其“断开”位置在“接通”位置的方向上的接通运动来定义。断开方向A通过摇臂12从其“接通”位置在“断开”位置的方向上的断开运动来定义。在本实施例中，第一带动件42和第二带动件44是爪部46的集成的组成部分，爪部46确定用于扣住摇臂12。 [0039] 主轴30由马达50来驱动。马达50的旋转运动经由主轴30和主轴螺母32被转化成在轴向X上的线性移动。马达50通过保护开关10的控制逻辑52来控制。 [0040] 为了通过开关单元20来探测保护开关的“脱扣”位置，开关单元20具有按键(Taster)54。倘若滑块34通过摇臂12被带到它的与“脱扣”位置相对应的位置中时，则按键54被闭合，由此发出信号到控制逻辑52处，直到滑块34离开与“脱扣”位置相对应的位置。同样按键54在滑块34每次从滑块34的与“断开”位置相对应的位置运动到滑块34的与“接通”位置相对应的位置中时将信号给到控制逻辑52处，这是因为按键54被短暂地闭合或打开。倘若滑块34在相反的方向上被移动时，同样将信号给到控制逻辑处。 [0041] 承载结构22和保持在其处的元件至少部分地包括在开关单元20的壳体60中。壳体60具有观察窗62，通过其显示滑块34在主轴30的轴向X上的位置。对此，滑块34具有指针64。通过指针64，使用者可辨识出摇臂12是否位于“接通”位置、“断开”位置或“脱扣”位置中。 [0042] 优选地，滑块34在主轴30的轴向X上最大可能的移动距离选取得比摇臂12从确定的类型的保护开关的“接通”位置到“断开”位置的操纵距离更大。这使之成为可能，即开关单元20可放置在不同类型的保护开关上。 [0043] 另外，在壳体60处布置有在图1和9中显示的用于主轴30的锁止装置70。借助于该锁止装置70，可通过开关单元20机械地停止保护开关10的操纵。这尤其对于在由保护开关所保护的电路处的维护工作是重要的。 [0044] 锁止装置70通过保持在壳体60处的、带有两个限动面(Arretierflaeche)74(参见图9)的锁止块(Sperrschieber)72来构造，其为了锁止主轴30与其共同作用。锁止块72在垂直于主轴30的轴向X的方向R上可从解锁位置到锁止位置来回移动。在锁止位置中，锁止块72例如可借助于挂锁(Buegelschloss)锁闭在其位置中。另外，确定用于将开关单元20装配在保护开关10处的螺栓、例如用于将开关单元20固定在保护开关10处的螺栓可这样布置，使得在锁止块72的锁止位置中，螺栓不可接近以将开关单元20装配在保护开关10处或从保护开关10拆卸。 [0045] 主轴30在它的背对马达50的端部区域75处具有四边形。两个限动面74布置在两个构造在锁止块72处的突起76处。通过使锁止块72垂直于主轴30的轴向X移动，主轴30的端部区域75到达两个限动面74之间，其中，该限动面74贴靠在四边形的端部区域75的两个侧面处，由此主轴30锁止。 [0046] 为了使锁止装置70在主轴30的每个旋转位置中可靠地可从它的解锁的位置(在其中，限动面74处于与主轴30远离)移动到锁止的位置(在其中，限动面74贴靠到主轴30的四边形的端部区域75的侧面处)，锁止块72具有一种装置，其使主轴30(如有必要)这样旋转，使得限动面74平行于四边形的端部区域75的侧面来取向。对此，在那侧(其在锁止块72的解锁的位置中面向主轴30)处的突起76中的每个处设置有用于主轴对准的面 78。在锁止块72的运动方向R上，面78彼此移位，这意味着不彼此相对布置。由此阻止主轴30在引入锁止装置70中时不卡住。 [0047] 通过所描述的锁止装置70，主轴30和因此驱动单元31是可锁闭的。 [0048] 保护开关10如下来操作。 [0049] 在开关单元20装配到保护开关10之前，保护开关10的摇臂12位于其“断开”位置中。开关单元20被这样放置在保护开关10上，使得爪部46扣住摇臂12(参见图2)。 [0050] 在开关单元20能够可靠地操纵摇臂12之前，在不损害保护开关10的功能性的情况下，开关单元20可校准到相应的保护开关10上。 [0051] 首先，由于马达50的旋转、主轴30的与马达50的旋转的相连结的旋转和通过主轴30的旋转线性移动的主轴螺母32，滑块34从它的起始的位置在接通方向E上被移动直至该位置，在其中，第一带动件42接触摇臂12(参见图3)。该位置由此来探测，即监控驱动主轴30的马达50的负载电流。一旦带动件42接触摇臂12并且因为摇臂12仅在力消耗下能够被从它的“断开”位置中移动，负载电流跳跃式地升高。滑块的该位置(在其中，第一带动件42贴靠到在其“断开”位置中的摇臂12处)被称作滑块34的“断开”位置。 [0052] 优选地，滑块34的“断开”位置在接通方向E上被移动两次，以便参考该位置。 [0053] 为了将摇臂12从它的“断开”位置移置到它的“接通”位置中，滑块34被在接通方向E上进一步移动(参见图4)。摇臂12在此跳入它的“接通”位置中。滑块34一直在接通方向E上被移动直至第一带动件42靠到在其“接通”位置中的摇臂12处(参见图5)。该位置再次可通过负载电流的测量来探测并且被称作滑块34在接通方向E上的极端位置。 [0054] 为了不损害保护开关10的功能，必需在其“接通”位置中释放摇臂12，使得倘若探测到保护开关的故障情况，摇臂12可翻倾到“脱扣”位置中(或者倘若保护开关没有“脱扣”位置，直接到“断开”位置中)。对此，马达50以与马达50用于使滑块34移动到接通方向E上的旋转方向相反的旋转方向来操控，由此，主轴螺母32在断开方向A上被移动远离滑块34的第一配对止动面36。在主轴螺母32运动到第二配对止动面38上期间，滑块34首先保持在接通方向E上的极端位置中。一旦主轴螺母32接触第二配对止动面38，滑块34被在断开方向A上移动。滑块34优选地被移动这么远直至滑块34的第一带动件44靠到在其“接通”位置中的摇臂12处(参见图6)。滑块34的该位置再次可通过负载电流的测量来探测。滑块34的该位置(在其中，第二带动件44贴靠到在其“接通”位置中的摇臂12处)被称作滑块34的“接通”位置。 [0055] 滑块34的“断开”位置和“接通”位置通过霍尔传感器信号彼此的计数作为绝对的位置存储在控制逻辑52中，使得该位置可被直接移至。另外，通过测量负载电流，在接通方向E和断开方向A中的两个极端位置也可被确定和存储。由此可阻止马达50无意地移动到机械挡块并且由此被过载。 [0056] 在安放到保护开关10上的开关单元20的校准之后，开关单元20如下地工作。 [0057] 倘若开关单元20收到来自控制中心的接通信号，滑块34经由在接通方向E上的极端位置被移动到“接通”位置中(参见图3至6)。倘若开关单元20收到来自控制中心的断开信号，滑块34经由在断开方向A上的极端位置被移动到“断开”位置中(参见图6、8和3)。通过滑块经由在接通方向E或在断开方向A上的相应的极端位置移动到“接通”位置中或到“断开”位置中，由保护开关10和开关单元20构成的系统直接准备好实施来自控制中心的另一开关指令。 [0058] 倘若开关单元20位于“接通”位置中并且因此保护开关10的电气触点闭合，在故障情况中，摇臂12必须能够自由地从“接通”位置摆动到“脱扣”位置中(参见图6和7)。这是必需的，因为在阻止摇臂12的自由的运动时不确保保护开关10的无干扰的功能性。尤其地，保护开关10和/或待保护的电气装置被损坏和/或破坏。 [0059] 摇臂12从“接通”位置(参见图6以及图7；在图7中“接通”位置以虚线示出)到“脱扣”位置(参见图7)的自由运动通过滑块34相对于主轴螺母32的空行程L(在图2中示出)来达到。在滑块34的“接通”位置中，主轴螺母32靠到滑块34的第二配对止动面38处。在摇臂12从“接通”位置运动到“脱扣”位置中时，滑块34通过运动的摇臂12在断开方向A上被移动故障情况路程F(参见图7)。该运动由于在第一配对止动面36与第二配对止动面38之间的空行程L不受主轴螺母32阻碍。因此，可确保保护开关12的功能。 [0060] 倘若摇臂具有“脱扣”位置，空行程L这样来测定，使得在摇臂12从“接通”位置运动到“脱扣”位置中时，主轴螺母32不贴靠到第一配对止动面36处，这是因为否则不确保保护开关10的无故障的功能。倘若摇臂不具有“脱扣”位置，即倘若摇臂12在故障情况中直接从“接通”位置摆动到“断开”位置中，空行程L这样来测定，使得在摇臂12从“接通”位置运动到“断开”位置中时，主轴螺母32不贴靠到第一配对止动面36处，这是因为否则不确保保护开关10的无故障的功能。 [0061] 换言之，在故障情况中，第二元件34′(其在实施例中通过滑块34来构造)由摇臂12操纵。在此，第二元件34′在断开方向A上被移动了故障情况路程F。如已经所说明的那样，为了第二元件34′的由摇臂12在故障情况中所引起的该移动不损害保护开关10的功能性，空行程L选取得至少与故障情况路程F一样大。尤其地，空行程L可选取得大于故障情况路程F。 [0062] 滑块34和因此滑块12的“脱扣”位置借助于按键54(参见图1)来确定。按键54在主轴34的轴向X上这样定位，使得倘若滑块34位于“脱扣”位置中，按键54提供不间断的信号。按键54的信号被从控制逻辑52传输到用于控制开关单元20的远程控制中心处。 [0063] 在由于故障情况断开保护开关10之后，这意味着，倘若摇臂12自动地被从“接通”位置移动到“脱扣”位置中，并且在由控制中心触发的接通指令之后，滑块34经由在断开方向A上的极端位置被移动到“接通”位置中，可能出现，由保护开关保护的电路中的故障不被消除。因此，保护开关10将再次探测故障情况并且立即打开电气触点，由此摇臂12被再次从“接通”位置移动到“脱扣”位置中。 [0064] 在待保护的电路中存在故障(例如由于待保护的电路中的短路)期间，保护开关10的这种接通尝试不允许任意地经常在短的时间间隔中实现，这是因为否则保护开关12和/或开关单元20可能被损坏。因此，控制逻辑52这样设计，使得仅受限的数量的接通过程在一定的时间间隔中被实施。 [0065] 在附图中未示出的第二实施例中，开关单元的驱动单元具有直线电动机(Linearmotor)。代替了与第一实施例中相关联地公开的马达、借助于马达旋转地来驱动的主轴和由主轴所驱动的主轴螺母，使用该直线电动机。直线电动机的线性驱动的第一元件形成等效于主轴螺母起作用的元件，其与滑块共同作用。在其它方面，第二实施例等效于第一实施例来构造并且同样等效于第一实施例来操作。 [0066] 附图标记清单 [0067] |
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