开关单元，尤其功率开关 |
|||||||
| 申请号 | CN201480036715.0 | 申请日 | 2014-07-08 | 公开(公告)号 | CN105340045A | 公开(公告)日 | 2016-02-17 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | 赖纳·科鲁特泽尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 开关 单元，尤其是功率开关，其具有 接触 滑 块 单元和 短路 触发器(4)，所述接触滑块单元具有接触滑块(1)以及固定的开关件和能移动的开关件(2，3)，短路触发器经由 推杆 在短路的情况下作用于能移动的开关件(3)上。本发明的特征在于，开关单元具有能移动的 制动 设备，该制动设备设计为，使得在短路情况下能移动的制动设备对回弹的能移动的开关件(3)的运动进行衰减。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种开关单元，尤其是功率开关，其具有接触滑块单元和短路触发器(4)，所述接触滑块单元具有接触滑块(1)以及固定的开关件和能移动的开关件(2，3)，所述短路触发器经由推杆在短路的情况下作用于能移动的所述开关件(3)上，其特征在于，所述开关单元具有能移动的制动设备，所述制动设备构成为，使得在短路情况下能移动的所述制动设备对回弹的能移动的所述开关件(3)的运动进行衰减。 |
||||||
| 说明书全文 | 开关单元，尤其功率开关技术领域[0001] 本发明涉及一种开关单元，尤其是功率开关，其具有接触滑块单元和短路触发器，该接触滑块单元具有接触滑块以及固定的开关件和能移动的开关件，该短路触发器经由推杆在短路的情况下作用于能移动的开关件上。 背景技术[0002] 开关单元，尤其是功率开关还用于在短路时可靠地断开并且由此保护用电器和设备。此外，电的或机械的开关单元适合于在根据运行地手动地接通用电器以及用于在维护工作或设备变化时安全地将设备与电网分离。电开关单元通常以电磁的方式运行。 [0004] 在短路的情况下，电开关单元安全地切断电设备。因此，电开关单元提供对于过载的安全保护。电流流过的每个导体被更多或少地加热。在此，加热程度取决于电流强度与电流导体横截面的比例，即所谓的电流密度。电流密度不应过大，因为否则由于过高的加热会使导体绝缘部熔化或者可能会触发火灾。为了保护电设备防止该有害的作用，将开关单元用作为过电流保护装置。 [0005] 功率开关具有用于过载保护和短路保护的两个彼此分开作用的触发机构。这两个触发器串联。时间上几乎不延迟地作用的电磁触发器承担短路时的保护。在短路时，电磁触发器不延迟地打开功率开关的开关锁。开关拉杆在短路电流能够达到其最高值之前分离开关件。 [0006] 已知的开关单元具有带有接触滑块和能移动的开关件的接触滑块单元。能移动的开关件还具有电接触件。此外，这种开关单元具有到电流线路的第一接触件。在接通状态下，能移动的开关件的电接触件接触开关单元的固定接触件。在短路的情况下，能移动的开关件的电接触件与固定的接触件松开，使得电流中断。在此，将能移动的开关件与固定的接触件松开。然而，通过开关单元中的短路切断在松开相关的开关件之后能够引起开关件围绕其纵轴线的转动。当能移动的开关件围绕其纵轴线转动时，这也能够称作为桥转动器。这就是说，能移动的开关件然后在转动之后不再返回其初始位置，而是固定在转动的位置处。 [0007] 开关单元的已知的接触滑块通常具有两个引导系统，一个内部的引导系统和一个外部的引导系统。当经由开关单元的开关锁实现开关过程，即接通或断开时，才使用外部的引导系统。在此不形成桥转动器。当经由开关单元的开关拉杆、即推杆实现开关过程时，在短路的情况下使用内部的引导系统。即在由于短路而切断时能移动的开关件沿着内部的引导系统超前于接触滑块的情况，在开关单元的所谓的下部件中的止挡面处冲击并且再次沿着内部的引导系统返回。在此，开关件相反于开关单元的推杆或开关拉杆运动。在此能够发生：能移动的开关件和推杆在其中线之外触碰，使得这能够引起能移动的开关件围绕其纵轴线旋转。 [0008] 当能移动的开关件锚固在转动的状态下时，在下一次接通开关单元时接触件，尤其能移动的开关件的银接触件和开关单元的固定的接触件不再彼此触碰，使得引起故障现象。这就是说锚固在转动的位置中的开关件是不利的，因为开关单元于是不再是能使用的。非正常工作的开关件和非正常工作的开关单元对于用电器和设备是不利的，在设备和用电器中装入开关单元。 [0009] 另一问题在于，在短路的情况下功率开关未足够快地中断短路电流。在此，时间上分等级断开三个接触件的机构起作用。由于电流而短暂暂时断开接触件一方面通过固定的和能移动的开关件之间的接触部位处的电流回路力实现并且另一方面通过由短路触发器电磁驱动的销实现。通过要断开的机械运动链结合开关杆实现持久的接触断开。 [0010] 在出现高的短路电流时，即用于断开接触件的机构的时间进程不起作用时出现问题。存在的极大的电流回路力导致能移动的开关件的高的加速度，使得其快速地从壳体的止挡部向回回弹，以至于在开关锁经由开关杆能够保持持久地打开之前，再次闭合接触部。其结果可能是设备的损坏。 发明内容[0011] 因此，本发明的目的在于：实现一种开关单元，其也在短路电流高的情况下可靠地确保用于断开接触部的机构的时间进程。 [0013] 根据本发明，该目的通过一种开关单元，尤其是功率开关实现，其具有接触滑块单元和短路触发器，该接触滑块单元具有接触滑块以及固定的开关件和能移动的开关件，该短路触发器通过推杆在短路的情况下作用于能移动的开关件上。 [0014] 在此，本发明的特征在于，开关单元具有能移动的制动设备，该制动设备设计为，使得在短路情况下能移动的制动设备对回弹的能移动的开关件的运动进行衰减。 [0015] 在此，本发明利用在两个体部碰撞时能量交换的物理原理。如果两个体部彼此冲撞，那么其速度类似于其质量比地变化。从壳体回弹的开关件与质量块相撞。在此，开关件的速度显著延缓进而延长达到固定的接触部位的时间。该时间延迟使得开关锁足够能够经过直至持久的最小接触部断开宽度的路线。 [0016] 在一个尤其有利的设计方案中能够提出，能移动的开关件在引导元件上引导，其中能移动的制动设备以质量块的形式设置在能移动的开关件之上和引导元件的上端部上。根据本发明，引导元件优选设计为引导销并且具有更大质量的区域。质量重心位于能移动的开关件之上。质量块在流动力提升开关件之后通过短路触发器的推杆移动到开关件的返回轨道中。与位于返回路线上的开关件的因此得到的强制的碰撞引起期望的时间延迟。该实施方式的优点在于，能够简单地实现安装并且还实现桥防止旋转的引导功能。 [0017] 补充于此还能够提出，质量块形式的能移动的制动设备是借助于冲压工艺制造的、扁平冲压出的金属部件。如下优点与该具体的设计方案关联：以冲压方式制造的部件成本更低廉。此外，金属部件的扁平形式减小了这两个开关极之间的绝缘路径，即L侧和T侧，其远小于质量相同的不对称的转动部件。此外，需要更小的结构空间。 [0018] 在上述实施方式的一个改进方案中能够提出：附加地将另一能移动的制动设备设置在引导元件的下端部上。在该实施例中，除了第一质量块之外将第二质量块定位在能移动的开关件之下。这两个质量块彼此连接成双重质量块，优选穿过位于开关桥中的开口穿口连接。此外，这两个质量块在断开接触件的方向上以可轴向滑动的方式设置。在流动力地断开接触桥时，开关桥克服接触负载弹簧在其断开运动中首先撞击在下方设置的质量块，将该质量块加速并且在此自动地减速。 [0019] 桥和双重质量块在快速运动直至可能不同的壳体止挡件并且从那里向回回弹。有利地，双重质量块的壳体止挡件比接触桥的止挡件离接触点更远。这导致，桥已经再次位于返回路线上并且再次与还快速运动到那里的双重质量块碰撞，其中双重质量块输出另外的动能，使得桥被进一步延缓。预紧的接触负载弹簧再次朝接触件的方向移动这两个部件。该实施方式的优点一方面在于显著的速度衰减并且另一反面在于桥的保护防止旋转的引导功能。 [0020] 在另一有利的设计方案中提出，能移动的制动设备设置在短路触发器的推杆上。该实施例的特征在于极其简单的安装。 [0021] 根据本发明的开关单元具有带有接触滑块以及固定的和能移动的开关件的接触滑块单元，开关件彼此相对地设置。在接触滑块单元之上，设置有短路触发器的推杆。在一个有利的实施例中能够提出，在推杆处在朝向接触滑块的端部处模制管形的凸出部，凸出部或者与推杆一件式地连接或者作为单独的部件模制在推杆上。该管形的凸出部在该实施例中对应于形成制动设备的质量块。 [0022] 能移动的开关件具有穿口，在该穿口中定位引导元件。引导元件优选在能移动的开关件之上具有构成为质量块的制动设备。优选地，也能够在可用的开关件之下在引导元件上设置有另外的附加的质量块作为制动设备。在触发的情况下，短路触发器的推杆朝可运动的开关件的方向迁移。 [0023] 本发明的特征在于，通过将用作为制动设备的至少一个附加的质量块进行定位引起通过两个体部的碰撞引起能量交换，能量交换导致能移动的开关件的速度降低。用于根据本发明的制动设备的附加的质量块至少在两个实施例中设置在引导元件上，引导元件引导能移动的开关件。通过该根据本发明的设计方案，引导元件获得双重功能。一方面其用作为制动设备，以便在触发情况下降低能移动的回弹的开关件的速度。另一方面，引导元件引导能移动的开关件，从而可靠地避免开关件由于高的运动冲量导致的转动。因此，根据本发明的开关单元也在短路电流高的情况下可靠地实现用于断开接触部的机构的时间进程。 附图说明[0024] 本发明的其他的优点和实施方案在下面根据实施例以及根据附图来阐述。 [0025] 在此示意地示出： [0026] 图1示出具有接触滑块和带有附加的质量块形式的根据本发明的制动设备的根据本发明的开关单元在接通状态下的第一实施例的示意剖面图； [0027] 图2示出根据图1的在短路情况下的实施例的示意剖面图； [0028] 图3示出在能移动的开关件在制动设备处的桥回弹期间的根据图1和2的实施例的示意剖面图； [0029] 图4示出根据图1至3的具有通过开关锁保持断开的接触部位的实施例的示意剖面图； [0030] 图5示出具有接触滑块和带有双重质量块形式的根据本发明的制动设备的短路触发器的根据本发明的开关单元在接通状态下的第二实施例的示意剖面图； [0031] 图6示出根据图5的在短路情况下的实施例的示意剖面图； [0032] 图7示出根据图6的在短路情况下的实施例的示意剖面图，其中示出能移动的开关件的壳体止挡件； [0033] 图8根据图5至7的在能移动的开关件在制动设备处桥回弹期间的实施例的示意剖面图； [0034] 图9示出根据图5至8的具有通过开关锁保持断开的接触部位的实施例的示意剖面图； [0035] 图10示出具有接触滑块和带有短路触发器的推杆的管体状的凸出部形式的根据本发明的制动设备的短路触发器的根据本发明的开关单元在接通状态下的第三实施例的示意剖面图； [0036] 图11示出根据图1的在短路情况下的实施例的示意剖面图； [0037] 图12示出在能移动的开关件在制动设备处的桥回弹期间的根据图10和11的实施例的剖面图； [0038] 图13示出根据图10至12的具有通过开关锁保持断开的接触部位的实施例的剖面图； [0039] 图14示出现有技术中的能移动的开关件的路线时间图表； [0040] 图15示出具有作为制动设备的附加的质量块或者具有作为用于能移动的开关件的自动设备的推杆上的管体状的凸出部的实施例的根据本发明的路线时间图表； [0041] 图16示出具有用于能移动的开关件的制动设备的根据本发明的双重质量块的实施例的根据本发明的路线时间图表； [0042] 图17示出具有带有质量块形式的根据本发明的制动设备的短路触发器的根据本发明的开关单元的另一实施例的立体图，该质量块构成为借助于冲压工艺扁平冲压出的金属部件。 具体实施方式[0043] 图1示出具有接触滑块单元的根据本发明的开关单元的第一实施例，接触滑块单元具有接触滑块1以及固定的和能移动的开关件2、3，和具有短路触发器4，短路触发器经由推杆5在短路的情况下作用于能移动的开关件3上。能移动的开关件3具有穿口6，引导元件7引导穿过该穿口。引导元件7在能移动的开关件3之上构成有质量块8，质量块设置在能移动的开关件3上，使得其当推杆5触碰到质量块8上时在短路的情况下将能移动的开关件3与固定的开关件2分离。 [0044] 质量块8的质量块中心位于能移动的开关件3之上。在能移动的开关件3之下，能够或者在壳体9中或者在接触滑块1中或者在壳体9与接触滑块1的组合中引导引导元件7。在图1中还示出开关锁10形式的要断开的机械运动链。开关锁10具有在触发情况下保持持久断开接触桥的功能。 [0045] 在图2中示出根据图1的在触发情况下的接触滑块单元。在触发情况下，推杆5触及到引导元件7的质量块8上，由此引导元件7向回运动到壳体9的引导装置中并且在此能移动的开关件3与固定的开关件2分离。 [0046] 图3示出在能移动的开关件3在制动设备处的桥回弹期间的根据图1和2的第一实施例，制动设备以质量块8的形式固持在引导元件7上。 [0047] 图4示出根据图1至3的实施例，其中通过开关锁10将接触桥保持在断开的状态下。 [0048] 图5示出具有接触滑块1和带有双重质量块11形式的根据本发明的制动设备的短路触发器4的根据本发明的开关单元在接通状态下的第二实施例。根据第一实施例，接触滑块单元具有接触滑块1以及固定的和能移动的开关件2、3和短路触发器4，该短路触发器经由推杆5在短路的情况下作用于能移动的开关件3上。同样如在第一实施例中那样，能移动的开关件3具有穿口6，引导元件12引导穿过所述穿口。引导元件12在能移动的开关件3之上和之下分别在端部区域处构成有质量块，所述质量块表示双质量块11形式的第二实施例的根据本发明的制动设备。在此，质量块构成在能移动的开关件3之上，使得其在短路的情况下，当推杆5触碰到质量块上时将能移动的开关件3与固定的开关件2分离。能移动的开关件3之下的质量块构成为，使得其在触发的情况下限制能移动的开关件3的运动。与此相应，用于具有双重质量块11的壳体9中的引导元件12的引导装置匹配于能移动的开关件3之下的质量块。在图5中还示出开关锁10形式的要断开的机械运动链。开关锁10具有在触发情况下持久地保持断开接触桥的功能。 [0049] 在图6中示出根据图5的在触发的情况下的接触滑块单元。在触发的情况下，推杆5触碰到引导元件12的双重质量块11上，由此引导元件12向回运动到壳体9的引导部中并且在此将能移动的开关件3与固定的开关件2分离。 [0050] 图7示出根据图5和6的在短路情况下的实施例，其中能移动的开关件3的运动一方面通过壳体止挡件限制并且另一方通过能移动的开关件3之下的双重质量件11限制。 [0051] 图8根据图5至7的实施例，其中通过开关锁10将接触桥保持在断开的状态下。 [0052] 在图9中示出根据图5至8的实施例，其中通过开关锁10将接触桥保持在断开的状态下。 [0053] 图10示出具有接触滑块1和带有短路触发器的推杆5的管体状的凸出部形式的根据本发明的制动设备的短路触发器4的根据本发明的开关单元在接通状态下的第三实施例。根据第一和第二实施例，接触滑块单元具有接触滑块1以及固定的和能移动的开关件2、3和短路触发器4，短路触发器经由推杆5在短路的情况下作用于能移动的开关件3上。在该第三实施例中，制动设备以管体状的凸出部13的形式构成，凸出部包围推杆5的端部。此外，在图10中示出开关锁10形式的要断开的机械运动链。开关锁10具有在触发情况下持久地保持断开接触桥的功能。 [0054] 在图11中示出根据图10的触发情况下的接触滑块单元。在触发情况下，推杆5连同管体状的凸出部13触碰到能移动的开关件3上，由此将能移动的开关件3与固定的开关件2分开。 [0055] 图12示出在能移动的开关件3在根据本发明的制动设备处的桥回弹期间的根据图10和11的第三实施例，制动设备以推杆5上的管体状的凸出部13的形式构成。 [0056] 在图13中示出根据10至12的实施例，其中通过开关锁10将接触桥保持在断开的状态下。 [0057] 图14示出现有技术中的没有根据本发明的制动设备的能移动的开关件的路线时间图表。从图表中可见，为了在壳体止挡的方向上移动需要与对于朝固定的开关件的向回止挡运行相同多的时间，这就是说，能移动的开关件以未被制动的方式经历该运动。 [0058] 在图15中示出具有作为制动设备的附加的质量块或者具有作为用于能移动的开关件的自动设备的推杆上的管体状的凸出部的根据本发明的实施例的路线时间图表。从图表中得出，从接触件接触S0到壳体止挡S2的路线等于图14中的延伸。然而，从壳体止挡L2在接触件接触S0的方向上的路线是不同的。在此，在点S1处引起相应的制动设备和能移动的开关件之间的碰撞进而引起能量交换。与其关联的时间获得从图表中以时间部段t2的形式得出。通过由制动设备引起的该时间延迟，确保开关锁的作用。 [0059] 在图16示出具有用于能移动的开关件的制动设备的双重质量块的根据本发明的实施例的路线时间图表。与图15中的图表不同，得到还要更大的时间延迟，该时间延迟在图表中设有附图标记t3，时间延迟通过上部的质量块和能移动的开关件之间和下部的质量块和能移动的开关件之间的两次碰撞引起。通过该时间延迟，在此也确保开关锁的作用。 [0060] 在图17中示出了具有固定的和能移动的开关件2、3和短路触发器4的另一根据本发明的开关单元，短路触发器经由推杆5在短路的情况下作用于能移动的开关件3上。引导元件7在能移动的开关件3至少构成有质量块8，质量块设置在能移动的开关件3上，使得其在断开的情况下在推杆5触碰到质量块8上时将能移动的开关件3与固定的开关件2分离。质量块8在该实施例中设计为扁平冲压出的金属部件，该金属部件借助于冲压技术制造。 [0061] 本发明的特征在于，通过定位至少一个作为制动设备的附加的质量块引起通过两个体部的碰撞导致的能量交换，该能量交换导致能移动的开关件的速度降低。用于根据本发明的制动设备的附加的质量块至少在两个实施例中设置在引导元件上，该引导元件引导能移动的开关件。通过该根据本发明的设计方案，引导元件获得双重功能。一方面其用作为制动设备，以便在触发情况下降低能移动的回弹的开关件的速度。另一方面，引导元件引导能移动的开关件，从而可靠地避免开关件由于高的运动冲量导致的转动。因此，根据本发明的开关单元也在短路电流高的情况下可靠地实现用于断开接触部的机构的时间进程。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈