一种用于光伏应用的切断器 |
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| 申请号 | CN201380041616.7 | 申请日 | 2013-12-06 | 公开(公告)号 | CN104521085B | 公开(公告)日 | 2017-10-31 |
| 申请人 | 宝马斯雅士股份有限公司; | 发明人 | 弗兰克·西维特丁尼; | ||||
| 摘要 | 一种特别是用于光伏应用的切断器(1)，包括至少两个模 块 化触头箱(2)，每个模块化触头箱(2)包括箱状体(3)，所述箱状体(3)被连接至相邻模块化触头箱(2)的相邻箱状体(3)。箱状体(3)形成有中心座(40)和两个外周座(50)，所述中心座(40)容纳可旋转触头(4)，所述两个外周座(50)中的每个容纳相应固定触头(5)的能够从模块化触头箱(2)的外部触及的连接部分(51)。可旋转触头(4)能够绕中心座(40)的轴线(40a)相对于箱状体(3)旋转，以接合将其连接部分(51)布置在外周座(50)中的固定触头(5)或从固定触头(5)脱开；两个外周座(50)相对于穿过中心座(40)的轴线(40a)的中心平面(A)被布置在同一侧(30)上，并且箱状体(3)的两个外周座(50)以及相邻箱状体(3)的两个外周座(50)相对于中心平面(A)被布置在相反的两侧上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于光伏应用的切断器(1)，包括至少两个模块化触头箱(2)，每个所述模块化触头箱(2)包括箱状体(3)，所述箱状体(3)被连接至相邻模块化触头箱(2)的相邻箱状体(3)，每个所述箱状体(3)形成有中心座(40)和两个外周座(50)，所述中心座(40)容纳可旋转触头(4)，所述两个外周座(50)中的每个容纳相应固定触头(5)的能够从所述模块化触头箱(2)的外部触及的连接部分(51)，所述可旋转触头(4)能够绕所述中心座(40)的轴线(40a)相对于所述箱状体(3)旋转，以接合将其连接部分(51)布置在所述外周座(50)中的所述固定触头(5)或从所述固定触头(5)脱开，其特征在于，同一所述箱状体(3)的各自容纳相应固定触头(5)的连接部分(51)的所述两个外周座(50)相对于穿过所述中心座(40)的所述轴线(40a)的中心平面(A)被布置在同一侧上，并且，所述箱状体(3)的各自容纳相应固定触头(5)的连接部分(51)的两个外周座(50)以及相邻箱状体(3)的各自容纳相应固定触头(5)的连接部分(51)的两个外周座(50)相对于所述中心平面(A)被布置在相反的两侧上。 |
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| 说明书全文 | 一种用于光伏应用的切断器技术领域[0001] 本发明涉及一种特别是用于光伏应用的切断器。 背景技术[0002] 在光伏系统中，每个光伏电池中产生的较小的电流被并联地结合以便提供利用系统所需的电流或总功率。因此在光伏系统中惯用的是，每个光伏电池个体被隔离、被保护和被断开。在光伏应用领域(但是一般在用于电子系统的装置的领域)已知的是，通过使用切断器和其中的旋转开关来实现这一目的。 [0003] 已知类型的切断器通常由一个或多个模块化的触头箱构成，每个触头箱通常包括可旋转触头和一对固定触头。可旋转触头的旋转(在两个或更多个模块化的触头箱的连接对于每个模块同时发生的情况下)，使得能够阻止或允许电流在每个模块的两个固定触头之间流动。 [0004] 切断器被用在直流电流和交流电路中。 [0006] 电弧现象发生在用于打开和闭合电路的操作期间。其由于电触头之间的空气的电离并形成等离子而产生。实际上，在打开步骤中，电触头之间的接触表面趋于逐渐减小，使得电流密度随之增大。因此，温度升高到非常高的值，从而引起电弧的触发和发展。 [0007] 电弧现象在直流电流的情况下明显加剧，因为交流电路周期性地下降至零电流值并使得自然并周期性地熄灭电弧。 [0009] 一些用于熄灭电弧的方法已为人所知并且用已知类型的切断器以不同的方式实施。第一方法实质上在于使电触头物理地间隔开。第二方法在于，插入电触头的另一元件(例如，金属薄片或磁体)，该元件能够阻断形成于两个主触头之间的电弧并迫使等离子扩张(expand)。第三方法在于，增加触头的打开速度，并借此在尽可能短的时间内增加电触头之间的物理距离。 [0010] 但是这些已知类型的切断器具有缺点，其缺点包括：为了至少部分地满足上述要求而具有庞大的结构和复杂的几何形状。 [0011] 这些已知类型的切断器的另一缺点在于，部件组装困难。 发明内容[0012] 本发明的目标是提供一种尤其用于光伏应用的切断器，该切断器排除了所述缺点并克服了背景技术的限制，具有有限的体积并能够被快速组装。 [0013] 在这一目标下，本发明的目的是提供一种促进电弧的熄灭的切断器。 [0014] 本发明的进一步的目标是提供一种能够极大地确保使用的可靠性和安全性的切断器。 [0015] 本发明的另一目标是提供比背景技术更易于实施并且具有经济竞争力的切断器。 [0016] 通过实现一种特别是用于光伏应用的切断器，这一目的以及这些或其它的目标将在下文中变得清晰，所述切断器包括至少两个模块化触头箱，每个所述模块化触头箱包括箱状体，所述箱状体被连接至相邻模块化触头箱的相邻箱状体，每个所述箱状体形成有中心座和两个外周座，所述中心座容纳可旋转触头，所述两个外周座中的每个容纳相应固定触头的能够从所述模块化触头箱的外部触及的连接部分，所述可旋转触头能够绕所述中心座的轴线相对于所述箱状体旋转，以接合将其所述连接部分布置在所述外周座中的所述固定触头或从所述固定触头脱开，其特征在于，同一所述箱状体的所述两个外周座相对于穿过所述中心座的所述轴线的中心平面被布置在同一侧上，并且，所述箱状体的两个外周座以及相邻箱状体的两个外周座相对于所述中心平面被布置在相反的两侧上。附图说明 [0017] 参照下列附图来描述非限制性且非穷举性的实施例。 [0018] 通过结合附图对以非限制性示例示出的根据本发明的尤其用于光伏应用的切断器的优选但非排它的实施例进行详细描述，本发明的上述以及其它方面、特征和优点将变得更为明显，在附图中： [0019] 图1为根据本发明的切断器的透视图； [0020] 图2为图1的切断器的另一透视图，但是从与图1不同的角度观察得到； [0021] 图3为与图1的切断器相关的电气图的示例的视图； [0022] 图4为根据本发明的切断器的结构变型的分解透视图； [0023] 图5为图4的切断器的外部电连接桥的透视图； [0024] 图6为根据本发明的切断器的模块化触头箱的透视图，其中，电触头处于“断开”状态； [0025] 图7为图6的模块化触头箱的透视图，其中，电触头处于“接通”状态； [0026] 图8为图7的模块化触头箱的分解透视图； [0027] 图9为图8的模块化触头箱的可旋转触头的分解透视图； [0028] 图10为根据本发明的切断器的固定触头的分解透视图； [0029] 图11为图10的固定触头的第一变型的透视图； [0030] 图12为图10的固定触头的第二变型的透视图； [0031] 图13为图6的模块化触头箱处于倒转位置的透视图； [0032] 图14为两个相邻的模块化触头箱的处于正确位置的联接的侧视图； [0033] 图15为图14中所示内容的透视图； [0034] 图16为两个相邻的模块化触头箱的处于不正确位置的联接的侧视图； [0035] 图17为图16中所示内容的透视图； [0036] 图18为图6的模块化触头箱的电触头元件的透视图，其中，电触头处于“断开”状态； [0037] 图19为图6的模块化触头箱的电触头元件的透视图，其中，电触头处于“接通”状态； 具体实施方式[0038] 参照附图，通常用附图标记1指示的特别是用于光伏应用的切断器包括至少两个模块化触头箱2，每个模块化触头箱包括箱状体3，所述箱状体3被连接至相邻模块化触头箱2的相邻箱状体3。箱状体3形成有中心座40和两个外周座50，所述中心座40容纳可旋转触头 4，所述两个外周座50中的每个容纳固定触头5的能够从模块化触头箱2的外部触及的连接部分51。可旋转触头4能够绕中心座40的轴线40a相对于箱状体3旋转，以接合将其连接部分 51布置在外周座50中的固定触头5或从固定触头5脱开。 [0039] 根据本发明，同一箱状体3的两个外周座50相对于穿过轴线40a的虚拟中心平面A被布置在同一侧。此外，根据本发明，箱状体3的两个外周座50以及相邻箱状体3的两个外周座50相对于虚拟中心平面A被布置在相反的两侧上。 [0040] 有利地，箱状体3具有大致为矩形的平面形状；中心座40穿过箱状体3的两个相反的端面，并且虚拟中心平面A平行于箱状体3的两个相反的侧30，31。 [0041] 举例而言，图1和图2示出了包括六个彼此相互叠置的模块化触头箱2的切断器1。对于每个模块化触头箱2而言，容纳固定触头5的外周座50被定位成分别交替地邻近切断器 1的侧100和侧101。图1、图2示出的切断器1和图4的分解视图中示出的变型的区别在于，模块化触头箱2相对于覆盖元件107和所述切断器1的端面的不同的定向。 [0042] 如图6、图7和图8所示，每个模块化触头箱2包括箱状体3、可旋转触头4和一对固定触头5，所述可旋转触头4被容纳在箱状体3的中心座40中，每个固定触头5的相应连接部分51被容纳在箱状体3的两个外周座50中的一个之中。 [0043] 每个固定触头5包括连接部分51、接触部分52和连接部分53，所述连接部分53在所述连接部分51和所述接触部分52之间延伸。连接部分51能够从模块化触头箱2的外部和所述切断器1的外部触及。所述连接部分51实际上包括螺钉锁止系统55，其中，可利用螺丝刀56来操作所述螺钉，以便锁止在外部导电体57a、57b、57c和57d上。固定触头5的接触部分52适于建立与可旋转触头4的电接触。具体地，固定触头5的接触部分52可被有利地布置在虚拟中心平面A处。 [0044] 可旋转触头4包括导电金属部分41，所述导电金属部分41限定两个端部42，所述两个端部42适于根据它们的位置而与固定触头5的接触部分52进行接触。导电金属部分41有利地包括两个导电薄片41a，41b。能够利用在两点或多点进行冷冲压，或通过将导电薄片41a，41b自身折叠到所述薄片中的一个的两个或更多个侧缘上，而将所述导电薄片41a，41b联接，或导电薄片41a，41b还可由被折叠到自身上的单个元件构成。导电薄片41a，41b被插入在可旋转支撑部43和盖44之间，所述可旋转支撑部43有利地由电绝缘材料制成并且被容纳在中心座40中，所述盖44同样有利地由电绝缘材料制成。可旋转触头4的端部42部分地从可旋转支撑部43和盖44突出，并且适于建立与固定触头5的接触部分52的电接触。 [0045] 图6示出了电触头处于“断开”状态的模块化触头箱2，其中，可旋转触头4的端部42不与固定触头5的接触部分52接触，因此防止了电流在两个固定触头5之间流动。图7示出了电触头处于“接通”状态的模块化触头箱2，其中，可旋转触头4的端部42与固定触头5的接触部分52接触，因此允许电流在两个固定触头5之间流动。 [0046] 具体如图18和图19所示，导电薄片14a，41b在端部处42分叉以提供狭槽47(固定触头5的接触部分52可在所述狭槽47中滑动)，从而确保可旋转触头4和固定触头5之间的电连续性。 [0048] 图10示出了固定触头5。根据图11中示出的固定触头5的第一变型，对于每个固定触头5，具有绝缘材料制成的保护元件54，所述保护元件54至少部分地环绕固定触头5的连接部分53并且与连接部分53一起被稳固地容纳在形成于箱状体3中的互锁座33中。在这种情况下，能够用树脂或硅胶进一步填充保护元件54和/或互锁座33，以便机械地稳固固定触头5并使其电绝缘。根据图12中示出的第二变型，保护元件54被直接共同模制在固定触头5的连接部分53上。 [0049] 有利地，此外具体如图6至图8以及图13至图17所示的，箱状体3包括至少一个定位销6和用于相邻箱状体3的定位销6的座7，所述定位销6被布置成靠近箱状体3的第一侧31，所述座7被布置成靠近所述第一侧31相反的第二侧30。 [0050] 每个箱状体3的定位销6接合相邻箱状体3的座7，使得箱状体3的两个外周座50和相邻箱状体3的两个外周座50被布置成靠近切断器1的相反的两侧100，101。 [0051] 图14和图15示出模块化触头箱2与相邻模块化触头箱2的正确联接，其中，容纳上部箱状体3的固定触头5的外周座50被布置成靠近断路器1的侧100，而下部箱状体3的外周座50被布置成靠近切断器1的相反侧101。 [0052] 图16替代地示出了模块化触头箱2与相邻模块化触头箱2的不正确联接，其中，上部箱状体3的外周座50和下部箱状体3的外周座50被布置成靠近切断器1的同一侧100。通过存在下部箱状体3的销6来防止这种联接，这种联接与上部箱状体3中的相应的座7不匹配。 [0053] 因此，定位销6和相应的座7的联接防止两个或更多个相邻箱状体3的提供如下切断器1的组装：即，触头箱2的固定触头5相对于相邻触头箱2的固定触头5被布置成靠近切断器的同一侧。 [0054] 此外，每个箱状体3可包括肋部35(具体在图13中示出)，所述肋部35被布置在所述箱状体3的下表面上并靠近箱状体3的布置有两个外周座50的同一侧30。所述肋部35适于与相邻箱状体3的固定触头5的连接部分51发生干涉(具体情况下与螺钉55发生干涉)。以这种方式，对于定位销6和相应的座7的联接，防止了相邻箱状体3以两个箱状体3的外周座50被布置成靠近切断器1的同一侧的方式与箱状体3联接。 [0055] 图3示出了图1、图2和图3中示出的并且由6个模块化触头箱2组成的切断器1的电气图。一些固定触头5被方便地连接至外部导电体，所述外部导电体具有负极57a和57c以及正极57b和57d。未连接至外部导电体57a、57b、57c、57d的固定触头5通过多个外部电连接桥8而被方便地相互连接。每个外部电连接桥8将两个相邻模块化触头箱2的两个固定触头5的连接部分51电连接。有利地，图5中示出的单式外部电连接桥8适于同样地连接两个相邻模块化触头箱2的一对固定触头5。 [0056] 此外，每个模块化触头箱2可包括至少一个接触电极10，所述至少一个接触电极10在布置在同一箱状体3的固定触头5的两个接触部分52之间被稳固地容纳在形成于箱状体3的互锁座中。电极10或一对电极10在电触头的闭合和打开期间(即，可旋转触头4的旋转期间)中断电弧的形成。 [0057] 图6、图7、图8、图18和图19示出可旋转触头4的端部42可呈现“接通”和“断开”状态时固定触头5的接触部分52的相对位置和电极10的相对位置。接触部分52关于中心座40在直径上对置；电极10也关于中心座40在直径上对置，但是所沿的方向与联接固定触头5的接触部分52的方向大致成直角。 [0058] 切断器1，还可包括用于锁止模块化触头箱2的器件。所述锁止器件具体在图4的分解视图中示出，每个锁止器件包括由塑料或适当的绝缘材料制成的牵拉元件103，所述牵拉元件103至少部分都穿过每个模块化触头箱2。牵拉元件103在第一端部处包括两个夹持突缘105，所述夹持突缘105与形成在覆盖件107中的座106接合，并且牵拉元件103在第二端部处包括螺纹孔，所述螺纹孔用于插入穿过切断器的底部部分108的封闭螺钉104。底部部分108能够被集成在适合的不具有电触头的箱状体109中，所述不具有电触头的箱状体109适于被固定至最外侧的模块化触头箱2(如参照图1和图2的切断器所示)，或所述不具有电触头的箱状体109可由最外侧的模块化触头箱2的箱状体3自身构成(如图4的切断器变型示出)。图4中的变型的底部元件108另外有利地包括用于插入连接条111的导轨110。 [0059] 通过上述说明，切断器的操作清晰且明显。 [0060] 事实上，已经证明根据本发明的切断器取得了预期的目标和目的，因为该切断器易于组装并且具有有限的体积并且能够有效地熄灭电弧的形成。 [0061] 根据本发明的切断器的另一优点在于，事实上其仅需要一种类型的模块化触头箱。实际上，通过将一个模块化触头箱叠置在位置旋转180°的另一相邻模块化触头箱上，取得了固定电触头之间的合适的间距。模块化触头箱之间的这种相互定位使得固定触头的布置交替地位于切断器的相反的两侧，并且因此固定触头被方便地隔开。 [0062] 根据本发明的切断器的进一步的优点在于，由于存在定位销和相应的座之间的联接以及存在用于与固定触头的锁止螺钉发生干涉的肋部，事实上防止了相邻模块化触头箱的不正确的组装。 [0063] 根据本发明的切断器的另一优点在于，事实上其具有用于固定触头和电极的互锁座，以便改善这些部件的在箱状体中的机械稳定性并且还改善切断器的电绝缘程度。具体地，固定触头和电极被稳固地容纳在相应的箱状体中，使得在组装步骤期间(即，当上部模块化触头箱还未被施加时)，固定触头和电极可移动的风险被最小化。 [0064] 根据本发明的切断器的进一步的优点在于，事实上，其需要适于连接相邻模块化触头箱的任意对固定触头的单式外部电连接桥。 [0065] 根据本发明的切断器的另一优点在于，事实上固定触头的连接部分被分布在切断器中，使得能够容易地区分不同的电极，因为它们被布置在切断器的相同侧上并且不交错。 [0066] 另一优点在于，事实上能够例如螺丝刀来容易地对固定触头进行操作。 [0067] 本发明的进一步的优点在于，该切断器能在多种应用中使用，既能用于直流电也能用于交流电。 [0069] 所有的细节可以进一步被其它技术上等价的元素替代。 [0070] 实际上，只要所使用的材料以及可能的形状和尺寸适合于具体应用，它们根据需要可以是任意的。 |
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