选择开关 |
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| 申请号 | CN201010573506.3 | 申请日 | 2010-11-30 | 公开(公告)号 | CN102157306B | 公开(公告)日 | 2015-07-29 |
| 申请人 | 黑格电子股份有限公司; | 发明人 | 弗朗西斯·迪耶博尔德; 丹尼斯·戴克尔特; 康斯坦丁·克雷德迪斯; 克里斯蒂安·托马斯; 让-玛丽·洛伊阿蒂; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及选择 开关 ，其基本上由主 电路 和次级电路构成，所述主电路具有配有主 接触 桥(5)的接触区、断开主接触桥(5)的作用磁 力 装置(3)、以及作用于解 锁 元件的防止过载的第一热控开关(7)，所述次级电路具有作用于解锁元件的第二热控开关(9)、限制所述次级电路中的 电流 的限流 电阻 (10)、以及与固定触头(12)配合的可由所述解锁元件断开的活动触头(11)。开关的特征在于，解锁元件是单个限止器，其与主接触桥(5)配合并与次级电路的活动触头(11)配合，所述主接触桥(5)和活动触头(11)机械连接于公共触头座(13)，可进行独立的相对运动，且在电连接方面彼此独立。 | ||||||
| 权利要求 | 1.选择开关，基本上由主电路和次级电路构成， |
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| 说明书全文 | 选择开关技术领域[0001] 本发明涉及电源线路或电气设备的防护装置，旨在提出一种选择开关。 背景技术[0002] 电源线路和用户设备的防护装置一般用选择开关实施，优选地，所述选择开关取代以前公知的保险丝。 [0003] 为此，选择开关基本上由主电路和次级电路构成，所述主电路包括：接触区，配有至少一个灭弧室；断开接触区的磁力作用装置；以及第一热控开关，作用于解锁元件以使接触区保持断开，所述次级电路为并联并且包括：第二热控开关，也作用于解锁元件；以及动合触头，可由解锁元件断开。公知地，次级电路还配有限制次级电路中电流的限流电阻。 [0004] 这 种 选 择 开 关 尤 其 由 DE-A-3316230、DE-A-3133221、DE-A-19526592、DE-A-3021867和WO-A-2008/131900提出，当检测到故障时，例如在短路的情况下，可通过磁力装置的操纵杆的动作和转换到次级电路上，临时断开主电路的接触区。如果是长时间存在的故障，那么，由电阻限制的通过次级电路的热控开关的电流使所述热控开关发热，其作用是使之偏转到解锁元件松开的位置，从而完全切断电流。因此，必须在排除故障后，手动进行开关复位。 [0005] 如果故障持续时间仅非常短，则磁力装置返回其非工作位置，接触区复原，锁紧元件不松开。 [0006] 选择开关通常遇到的问题在于，当主电路的接触区断开时，磁力装置会产生与交流电有关的振动效应。实际上，在初级电路的接触区断开时，磁力装置的线圈强度在半波归零时消失，以致接触区趋于复原，主电路重新恢复导电。由此引起一系列跳闸，其称为线圈的泵浦效应，其结果是主电路的接触区难以完全断开，主电路和次级电路的工作受到损害，导致开关快速损坏。 [0008] 为此，尤其公知的是，使用线路保护环或线路保护绕组确保触头完全隔离，这种绕组或这种环阻止铁芯返回，从而防止触头闭合(EP-A-1860675、DE-A-3833128、FR-A-2386126、DE-A-19809205和DE-A-10244961)。 [0009] 无论是在限制连续跳闸引起的泵浦效应方面还是在安全可靠性方面，这些公知的开关可获得容许的效果。 [0010] 但是，现有的开关一般需要至少两个单独的触头座和/或两个单独的锁闭元件，即分别用于主电路和用于次级电路，以致其外形尺寸较大，其结构复杂。另外，这种结构还具有与使用大量活动部件的危险性有关的附加缺陷，从而可能影响安全可靠性。 [0011] WO-A-2009/082358提出使用单个接触桥弥补这些缺陷，所述接触桥同时具有主电路接触区的触点和次级电路的触点，所述接触桥安装在单个触头座上。显然，这种结构可限制使用部件的数量，但是调节部件非常复杂，且不能使用两个灭弧室，如此配置的开关的安全可靠性有风险。 发明内容[0012] 本发明旨在弥补这些缺陷，提出一种结构简单紧凑的选择开关，其中活动部件的数量减少，且断路容量很大。 [0013] 为此，本发明的选择开关基本上由主电路和次级电路构成，所述主电路包括：接触区，配有与两个固定触头配合的主接触桥，每个固定触头都配有一个灭弧室；使用具有断开主接触桥的作用的线圈的磁力装置；以及防止过载的第一热控开关，作用于解锁元件，所述次级电路具有作用于解锁元件的第二热控开关、限制所述次级电路中的电流的限流电阻、以及可由所述解锁元件断开的活动触头，其特征在于，所述解锁元件是单个限止器，其与主接触桥配合且与次级电路的活动触头配合，所述主接触桥和活动触头机械连接于公共触头座，可进行独立的相对运动，且在电连接方面彼此独立。附图说明 [0014] 借助于后面的说明，本发明将得到更好的理解，后面的说明涉及作为非限制性实施例给出的参照示意性附图说明的优选实施方式，附图如下： [0015] 图1是本发明的开关的电路图； [0016] 图2是本发明的开关的示意图，所述开关处于工作位置； [0017] 图3和4类似于图2，示出开关分别处于主电路的接触区朝选择位置断开时以及处于选择位置的情况； [0018] 图5类似于图2至4，示出开关处于过载过热跳闸的位置； [0019] 图6类似于图2至5，示出开关处所有触头断开的位置； [0020] 图7至9是主电路的接触桥的正视侧视示意图，示出开关分别处于接通位置、断开位置和跳闸位置；以及 [0021] 图10主电路的主接触桥的放大立体图。 具体实施方式[0022] 图2至6示出选择开关，其按照图1所示的电路图工作，基本上由主电路和次级电路构成，所述主电路在两个接线端子1和2之间延伸并且包括：接触区，配备有与两个固定触头4和6配合的主接触桥5，每个固定触头都配有一个灭弧室4′、6′；使用具有断开主接触桥5的作用的线圈的磁力装置3；以及作用于解锁元件8的防止过载的第一热控开关7，所述次级电路具有作用于解锁元件8的第二热控开关9、限制次级电路中的电流的限流电阻10、以及活动触头11，所述活动触头11与固定触头12配合并可由解锁元件8断开，即远离固定触头12。 [0023] 根据本发明，解锁元件8是单个限止器，其与主接触桥5配合且与次级电路的活动触头11配合，主接触桥5和活动触头11机械连接至公共触头座13，可进行独立的相对运动，且在电连接方面彼此独立。 [0024] 公知地，公共触头座13枢转地安装在轴14上，可手动操纵，用手柄15进行重合闸或有意识地跳闸，所述手柄15配有触头座13的操纵小连杆16，所述小连杆16与棘爪17配合，棘爪17铰接在触头座13上，处于工作位置时由弹簧18加载。因此，触头座13可使主接触桥5和次级电路的活动触头11分别与固定触头4、6和12接触，活动触头11在次级电路的固定触头12上的接触力由手柄15的小连杆16的拱形支撑强度加以确保，而主接触桥5与固定触头4和6之间的双接触由与主接触桥5有关的特殊弹簧加以确保。 [0025] 根据本发明的一特征，优选地，灭弧室4′、6′被布置成彼此平行。 [0026] 根据本发明的一特征，如图2至6所示，主电路在接线端子1和2之间延伸，具有与两个固定触头4和6配合的主接触桥5、磁力装置3、以及防止过载的第一热控开关7，最好与标准开关盒(未示出)的下部成一体，磁力装置3的线圈安装在接线端子1与接触区的固定触头4之间，另一固定触头6连接至第一热控开关7，第一热控开关7连接至另一接线端子2。 [0027] 此外，次级电路具有第二热控开关9、限流电阻10和活动触头11，连接于主电路，位于磁力装置3的线圈与主电路的接线端子2之间，与配有主接触桥5的接触区和防止过载的第一热控开关7并联。由此可见，由防过载的热控开关7引起的意外跳闸得以避免，以致次级电路的工作不受干扰。此外，避免热控开关的特殊配合调整。优选地，至少次级电路的热控开关9布置在标准开关盒的上部，位于主电路之上和手柄15附近。 [0028] 开关的不同部件在标准开关盒中的这种布置，可最佳地利用标准开关盒的内部空间，与迄今已有的开关盒比较起来，可减小标准开关盒的外形尺寸。 [0029] 根据本发明的另一特征，如图7至9所示，主接触桥5制成U形部件的形式，其翼片5′由其自由端支承在主电路的固定触头4和6上，其芯部5″形成在触头座13上枢转的安装轴。为此，触头座13最好具有接纳主接触桥5的芯部5″并对其进行枢转导向的开式轴承20，其与固定触头4和6相对的断开侧从接触桥5的断开的枢转方向来看，通过与在形成接触桥5的芯部5″与U形翼片5′之间延伸的壁5″′或其它连接件的配合，同时形成对所述接触桥5的断开的行程进行限制的止动件21。 [0030] 另外，主接触桥5由弹簧22保持在触头座13上，所述弹簧22通过其端部之一作用于沿每个翼片5′布置在外部的凸销23或类似件，其另一端与布置在触头座13上的连接轴24相配合。 [0031] 主接触桥5用弹簧22在触头座13上安装成以使主接触桥5在触头座13上的定位始终不固定，即主接触桥5始终趋向于在主电路的固定触头4和6上恢复到工作位置。为此，弹簧22在触头座13的轴24上安装成特别是固定成以使在主接触桥5由磁力装置3断开的位置(图8)，其壁5″′紧靠在触头座13的止动件21上，弹簧22的纵轴不超过不固定的平衡点，即相对于主接触桥5的芯部5″的轴缩进。这样，在接触桥5的工作位置，弹簧22强制地使接触桥5的两个翼片支承在固定触头4和6上，而在断开位置(图8)，接触桥 5支靠在触头座13的开式轴承20的下部上，弹簧22始终趋向于使接触桥5支靠在主电路的固定触头4和6上。另外，在限止器8的跳闸或手动断开位置(图9)，主接触桥5支靠在触头座13的止动件25上，所述止动件25布置在开式轴承20的端部并且位于止动件21的相对一侧。 [0032] 为了避免主接触桥5在断开时的断开电阻增大过大，在触头的接通位置，弹簧22的悬挂点、即在所述主接触桥5的每个翼片5′的凸销23上和在触头座13的固定轴24上的悬挂点，最好以距离d布置在与通过开式轴承20即通过不固定的平衡点的平面相平行的平面上，在触头的断开位置，平行的平面相距接近零的距离，使得主接触桥5的断开电阻强度在断开行程期间减小或基本上保持不变。由此可见，主接触桥5的操纵及其断开速度得到改进，易于使之保持在开关的断开位置、选择位置。 [0033] 实际上，弹簧对主接触桥5施加作用力，其称为回复力，趋于将主接触桥5压紧在固定触头4和6上。这种作用的获得是如前所述安装弹簧22，产生接触桥5的转矩，或回复力矩。在所示的实施方式中，每个弹簧22定位成以使其静态长度即未加载长度小于主接触桥5紧贴在固定触头4和6上时其所具有的长度。 [0034] 因为弹簧22的可形成接通运动的回复力沿弹簧22的长度减小的方向起作用，所以主接触桥5的断开运动引起弹簧22的长度增大。这样，在断开运动时，回复力增大。但是，弹簧22对主接触桥5施加的回复力矩可在主接触桥5运动时减小。实际上，回复力矩由回复力获得，所述回复力施加在主接触桥与旋转轴线偏移的部分，以确定杆杠臂d，所述杆杠臂d在弹簧22形成的作用力的轴线与主接触桥5的旋转点之间，与该作用力相垂直地加以测定，在主接触桥5的最大断开位置，该杆杠臂减小至达到很小的长度。 [0035] 弹簧22和主接触桥5的旋转轴5″的固定点配置成，以使在主接触桥5的断开行程时，该杆杠臂减小。这样，在主接触桥5的整个断开行程期间，确保由主接触桥5的枢接点和每个弹簧的两个端部形成的三角形是这样的，与弹簧端部相应的每个顶点的角度减小，且始终小于直角。因此，借助于杆杠臂的减小，且通过弹簧22的技术特征的选择，在主接触桥5的断开运动期间，可获得基本上不变的甚至是减小的回复力矩。 [0036] 根据本发明的另一特征，为了避免由于限流电阻10插入到次级电路中引起的磁力装置3的线圈的运动部件的能量损失，从而避免主接触桥5的相应接通，限制次级电路中的电流的限流电阻10最好围绕磁力装置3的线圈绕制。这种实施方式可在次级电路插入时，通过增加附加安匝，弥补磁场强度的下降，从而避免线圈的泵浦现象或连续跳闸。 [0038] 根据本发明的另一特征(附图未示出)，磁保护装置的线圈也可在其固定铁芯上、或者在其可动铁芯上、或者在磁轭上，配有线路保护环。这种线路保护环能使一部分磁通量产生相位偏移，避免磁场强度变成零。 [0039] 也可以使绕制在磁路线圈上的电阻和安装于可动铁芯、固定铁芯或磁轭的线路保护环进行组合。在这种情况下，不同绕组的作用加起来，以使主接触桥5最佳地保持在断开位置。 [0040] 磁力装置3施加在主接触桥5上的作用力取决于磁力装置3的固定铁芯和可动铁芯之间的铁芯气隙。当铁芯气隙减小时，该作用力增大。因此，移动开始时，该作用力最小，而当断开运动结束、两个铁芯接触时，所述作用力最大。 [0041] 因为承载主接触桥5的枢接点的触头座13在磁力装置3的运动部件移动时保持不动，所以磁场强度通过不变的杆杠臂在主接触桥5上产生扭矩，该扭矩沿主接触桥5相对于固定触头4和6断开的方向进行作用。因此，限制次级电路中的电流的限流电阻10围绕磁力装置3的线圈的绕制，可补充用于断开主接触桥5的磁场强度。 [0043] 因此，为使主接触桥移动，必须达到磁力装置3产生的作用力大于弹簧22产生的阻力的强度极限。在超过该极限之后，该阻力减小，鉴于磁力装置3的固定铁芯与可动铁芯之间的铁芯气隙减小，磁力装置3引起的作用力增大。因此，磁场强度推动主接触桥5，直至主接触桥5支靠在止动件25上。 [0044] 通过一方面是主接触桥5、另一方面是磁力装置3的上述实施，一方面可使主接触桥5极佳地保持在接通位置，另一方面在磁力断开作用时易于断开。实际上，由于很短的距离d，磁力装置3的线圈的运动部件对主接触桥5的作用，可在实际上不变的作用力下进行，即作用力仅略微增大，甚至减小，以致在作用期间，运动部件产生的作用力有利于快速断开。绕制在磁路线圈上的电阻的附加布置，还可与线路保护环相结合，也有助于提高性能，就是使接触桥5保持在断开位置(图8)。 [0045] 另外，触头座13配有棘爪17，其铰接安装在触头座13上且具有第一操纵杆17′和第二操纵杆17″，第一操纵杆17′用于与第一热控开关7相配合，第二操纵杆17″用于与第二热控开关9相配合。 [0046] 根据本发明的另一特征，主电路的第一热控开关7和次级电路的第二热控开关9分别通过软线7′、9′连接至相应的接线端子2和活动触头11，防止过载的第一热控开关7还配有调节螺钉19。因此，次级电路的热控开关9与活动触头11之间的连接可极其简单地进行，无需附加的可动部件，例如触头座。另外，主电路的第一热控开关7的安装也大为简化。此外，使用软线，具有最佳的工作安全性。 [0047] 在图2所示的工作位置，开关处于接通位置，其手柄15面对标号ON(开)定位。在该位置，开关由接线端子1或2之一供电，电流主要流入到主电路中，流入次级电路中的电流可以忽略不计。因此，电流通过磁保护装置3的线圈、主接触桥5和由软线7′连接至接线端子2的防止过载的第一热控开关7。 [0048] 在具有预定值的由正常状态限定的短路情形下，即例如为所述开关的额定电流强度的5倍，电流通过的磁力装置3的线圈产生的磁场使所述线圈的运动部件即可动铁芯和撞击器朝主接触桥5的方向移动，以将主接触桥5推动到断开位置，如图3所示。由此可见，与主电路的两个固定触头4和6以及灭弧室4′、6′相配合的主接触桥5的两个部分是分隔的。 [0049] 这种分隔会在每个触头4和6处产生电弧。在这种断路时，通过次级电路的电流值很小，不足以引起第二热控开关9发热。电弧在灭弧室中通过的作用是增大所述电弧的电压，其快速超过电网电压，短路被断开，以致电流由次级电路转换。在次级电路中，电流值由限制次级电路中的电流的限流电阻10限制，所述电流使第二热控开关9发热。 [0050] 在图4所示的断开位置，即开关的选择位置，次级电路被供电，第二热控开关9开始偏转，在设计的预定持续时间到达后，通过棘爪17解锁限止器8，从而使触头座13围绕其轴14翻转，使次级电路2的活动触头11同与其配合的固定触头分开，以致开关最终关断，所有活动触头脱离与之配合的固定触头(图6)，因此，手柄15由触头座13致动的小连杆16驱动，翻转到其OFF(关)位置。 [0051] 相反，如果在如图3所示的在断开后获得的选择位置，例如在下游分流开关断电之后，短路消失，那么磁路3的线圈不再被供电，从而释放主接触桥5，以致主接触桥5在固定触头4和6上重新接通，主电路恢复。 [0052] 图5示出本发明的开关在过载过热跳闸的情况下的工作情况。因此，当产生1.05至5In(额定电流)的过载时，开关处于图2所示的工作位置，防止主电路过载的热控开关7发热，并在用调节螺钉19调节预定的持续时间之后偏转。因此，该热控开关对棘爪17的操纵杆17′施压，使其在触头座13上围绕其铰接轴枢转，且使与手柄15连接的小连杆16松开，以致触头座13不再保持在其支承在复位弹簧18上的位置，从而引起所述触头座旋转，并且一方面使主接触桥5与固定触头4和6分开，另一方面使次级电路的活动触头11同与之配合的固定触头分开，使得所有触头重新处于如图6所示的开关的最终断开位置。 [0053] 借助于本发明，可制造外形尺寸很小的选择开关，因为所有机械构件都围绕单个限止器重新定中心，初级电路和次级电路的活动触头无论是在机械上还是在电学上都单独地安装在公共触头座上。 [0054] 另外，由于其构成，即配置两个灭弧室，每个灭弧室分配给主电路的一个固定触头，且由于可动主接触桥5和触头座13的特殊结构和布置，相对于迄今已有的装置来说，快速断开和断路电弧的快速熄弧性能显然得到改善。 [0055] 显然，本发明不局限于所述和附图所示的实施方式。尤其是在各种构件的结构方面，或者通过技术等同件的置换，可以进行一些改进，而这并不超出本发明的保护范围。 |
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