地面控制自动过分相系统用真空负荷开关的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，包括移动小车、绝缘套筒和控制箱，以及设置在绝缘套筒内的真空灭弧室和设置在绝缘套筒下部用于放置操作机构的机构箱，操作机构包括辅助开关以及由下至上安装在同一条轴线上的油缓冲器、单稳态永磁机构和超程筒，超程筒经绝缘操作杆与真空灭弧室连接，真空灭弧室顶部内侧设置有静触头，真空灭弧室底部内侧设置有动触头，单稳态永磁机构包括机壳、设置在机壳顶端的盖板和设置在机壳内的磁场感应模块，以及依次穿过盖板、磁场感应模块和机壳的驱动轴，机构箱安装在移动小车上。本实用新型功耗低，延时短，分合闸迅速，可实现不同供电电源的频繁切换操作，实用性强。
【专利说明】
地面控制自动过分相系统用真空负荷开关
技术领域
[0001]本实用新型属于高压负荷开关技术领域，具体涉及一种地面控制自动过分相系统用真空负荷开关。【背景技术】
[0002]目前，电气化铁路牵引供电系统使用的真空断路器或真空负荷开关的高压电器， 真空断路器价格昂贵，不适用于频繁进行合闸分闸操作，使用寿命短，真空负荷开关可实现断路器开断、关合的功能，而现有的真空开关采用的永磁机构上下移动带动真空灭弧室与动触头分合实现真空负荷开关的分合闸，申请号为200620078362.3的中国专利仅公开的永磁机构中驱动轴带动多个永磁机构部件上下运动，功耗大，响应时间久，根本无法精准快速调控分合闸速度，分闸操作时永磁机构惯性大，机构箱底部缺少缓冲装置，频繁使用容易引起设备运行故障。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理、响应快的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，通过在永磁机构底部设置油缓冲器，减少永磁机构与机构箱底部接触时冲击力，减少固定安装在永磁体上的零部件，减少驱动轴上下移动负荷，真空负荷开关动作速度快，可实现不同供电电源的频繁切换操作。【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其设计新颖合理，功耗低，延时短，分合闸迅速，可实现不同供电电源的频繁切换操作，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，包括移动小车、绝缘套筒和控制箱，以及设置在绝缘套筒内的真空灭弧室和设置在绝缘套筒下部用于放置操作机构的机构箱，其特征在于:所述操作机构包括辅助开关以及由下至上安装在同一条轴线上的油缓冲器、单稳态永磁机构和超程筒，超程筒经绝缘操作杆与真空灭弧室连接，真空灭弧室顶部内侧设置有静触头，真空灭弧室底部内侧设置有动触头，单稳态永磁机构包括机壳、设置在机壳顶端的盖板和设置在机壳内的磁场感应模块，以及依次穿过盖板、磁场感应模块和机壳的驱动轴，所述机构箱安装在移动小车上。
[0005]上述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，还包括支架，其特征在于:所述支架为L型支架，L型支架的水平支架上设置有供移动小车滑动的轨道，L型支架的竖直支架上设置有两个触臂，两个触臂分别通过两个触头与真空灭弧室内的静触头和动触头连接。
[0006]上述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于:所述磁场感应模块包括卡装在机壳内上部的永磁体和设置在机壳内下部的动铁芯，永磁体与盖板之间设置有定铁芯，动铁芯与驱动轴固定连接，动铁芯与机壳之间具有环形腔体，所述环形腔体内设置有线圈，线圈固定安装在永磁体底部，驱动轴上设置有分闸弹簧，驱动轴顶端与超程筒连接。
[0007]上述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于:所述触头连接母线位置处安装有温度采集单元，所述温度采集单元与上位机连接，触头为梅花触头或鸭嘴触头。
[0008]上述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于:所述辅助开关包括转轴和安装在转轴上且与齿条相啮合的齿轮，转轴上设置有与所述控制箱连接的辅助接点，齿条的一端与绝缘操作杆连接。
[0009]上述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于:所述控制箱内设置有电子线路板，所述电子线路板上集成有控制器、为线圈供电的电容储能电源和与控制器相接的定时器，控制器的输入端接有用于控制真空负荷开关分合闸的输入按键和用于采集电压相位角的相位检测仪，电容储能电源为线圈供电的回路中串联有继电器，继电器的输入端与控制器的输出端相接，辅助接点通过电缆与控制器相接，控制箱的外侧壁上设置有电源接口，电源适配器通过电源接口为电容储能电源供电。
[0010]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:[〇〇11]1、本实用新型在单稳态永磁机构底部设置油缓冲器，避免单稳态永磁机构往复运动时的硬接触，缓冲效果好，便于推广使用。
[0012] 2、本实用新型单稳态永磁机构架构简单，安装拆卸方便，驱动轴上下移动负荷小， 分合闸迅速，适用于频繁分合闸操作，实用性强。
[0013] 3、本实用新型通过相位检测仪检测系统电压波形0°相位角，采用定时器进行延时触发，通过控制器准确计算触发继电器吸合的时间，可靠性高，采用辅助开关反馈合闸位置是否到位，使用效果好。
[0014]4、本实用新型设计新颖合理，采用移动小车水平运动可分合触头，便于后期故障维修，安全性高，便于推广使用。
[0015]综上所述，本实用新型设计新颖合理，功耗低，延时短，分合闸迅速，具备智能相控合闸技术，可实现不同供电电源的频繁切换操作，实用性强，便于推广使用。
[0016]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】[0〇17]图1为本实用新型的结构不意图。
[0018]图2为本实用新型辅助开关与绝缘操作杆的结构连接示意图。
[0019]图3为本实用新型单稳态永磁机构分闸状态示意图。
[0020]图4为本实用新型单稳态永磁机构合闸状态示意图。
[0021]图5为本实用新型电子线路板与辅助接点的电路连接关系框图。[〇〇22]附图标记说明:
[0023]1一支架；2—轨道；3—移动小车；[〇〇24] 4 一机构箱；5—油缓冲器；6—单稳态永磁机构；
[0025]6-1—机壳；6-2—驱动轴；6-3—动铁芯；
[0026]6-4一线圈；6-5—永磁体；6-6—定铁芯；
[0027]6-7—盖板；6-8—分闸弹簧；7—辅助开关；
[0028]7-1—转轴；7-2—齿轮；7-3—齿条；
[0029] 7-4—辅助接点；8—超程筒；9 一绝缘操作杆；
[0030]10—真空灭弧室；11 一绝缘套筒；12—触头；
[0031]13 一静触头；14 一动触头；15 一输入按键；[0〇32]16 一相位检测仪；17—定时器；18—电源接口；[〇〇33]19 一控制器；20—电容储能电源； 21—继电器；
[0034]22—触臂。【具体实施方式】
[0035]如图1和图3所示，本实用新型包括移动小车3、绝缘套筒11和控制箱，以及设置在绝缘套筒11内的真空灭弧室10和设置在绝缘套筒11下部用于放置操作机构的机构箱4,所述操作机构包括辅助开关7以及由下至上安装在同一条轴线上的油缓冲器5、单稳态永磁机构6和超程筒8,超程筒8经绝缘操作杆9与真空灭弧室10连接，真空灭弧室10顶部内侧设置有静触头13,真空灭弧室10底部内侧设置有动触头14,单稳态永磁机构6包括机壳6-1、设置在机壳6-1顶端的盖板6-7和设置在机壳6-1内的磁场感应模块，以及依次穿过盖板6-7、磁场感应模块和机壳6-1的驱动轴6-2,所述机构箱4安装在移动小车3上。
[0036]如图1所示，本实施例中，还包括支架1，其特征在于:所述支架1为L型支架，L型支架的水平支架上设置有供移动小车3滑动的轨道2，L型支架的竖直支架上设置有两个触臂 22,两个触臂22分别通过两个触头12与真空灭弧室10内的静触头13和动触头14连接，采用移动小车水平运动可分合触头的连接，便于后期故障维修，且移动小车3可隔离人与高压之间的辐射，安全可靠。
[0037]实际使用中，采用两个触臂22引入母线中的一相电压，将两个触臂22平行安装在L 型支架的竖直支架上与两个触头12对接，两个触头12分别通过两块导电板连接真空灭弧室 10内的静触头13和动触头14,通过真空灭弧室10实现分合闸，L型支架采用内加强筋固定支撑。[〇〇38]如图3所示，本实施例中，所述磁场感应模块包括卡装在机壳6-1内上部的永磁体 6-5和设置在机壳6-1内下部的动铁芯6-3，永磁体6-5与盖板6-7之间设置有定铁芯6-6，动铁芯6-3与驱动轴6-2固定连接，动铁芯6-3与机壳6-1之间具有环形腔体，所述环形腔体内设置有线圈6-4，线圈6-4固定安装在永磁体6-5底部，驱动轴6-2上设置有分闸弹簧6-8，驱动轴6-2顶端与超程筒8连接。
[0039]如图2所示，本实施例中，所述辅助开关7包括转轴7-1和安装在转轴7-1上且与齿条7-3相啮合的齿轮7-2,转轴7-1上设置有与所述控制箱连接的辅助接点7-4,齿条7-3的一端与绝缘操作杆9连接，动触头14与绝缘操作杆9连接上下动作，完成分、合闸。
[0040]如图5所示，本实施例中，所述控制箱内设置有电子线路板，所述电子线路板上集成有控制器19、为线圈6-4供电的电容储能电源20和与控制器19相接的定时器17,控制器19 的输入端接有用于控制真空负荷开关分合闸的输入按键15和用于采集电压相位角的相位检测仪16，电容储能电源20为线圈6-4供电的回路中串联有继电器21，继电器21的输入端与控制器19的输出端相接，辅助接点7-4通过电缆与控制器19相接，控制箱的外侧壁上设置有电源接口 18，电源适配器通过电源接口 18为电容储能电源20供电。
[0041]实际使用中，输入按键15包括合闸按键和分闸按键，需要进行合闸动作时，按下合闸按键，控制器19通过相位检测仪16确定系统电压合闸0°相位角的位置，通过定时器17自动定时继电器21的吸合时间，控制器19检测到定时器17延时时间到时，驱动继电器21吸合， 电容储能电源20通过继电器21连通线路为线圈6-4提供正向电流，线圈6-4中电流产生的磁场与永磁体6-5产生的磁场方向一致，相互叠加;随着线圈6-4中驱动电流的不断增大，叠加磁场产生的驱动力逐渐变大，该驱动力大于分闸保持力时，动铁芯6-3按照牛顿定律向上运动，并且该驱动力随着磁隙的减小而急剧增大，可将动铁芯6-3推到与永磁体6-5吸合的位置，向上运动的驱动轴6-2通过超程筒8推动绝缘操作杆9操动真空灭弧室10的动触头移动实现合闸，此时，由于驱动轴6-2向上运动，使分闸弹簧6-8受压，为分闸操作储备了能量;系统在电压波形相位角0°进行合闸，对真空负荷开关自身和系统造成冲击最小，实现真空负荷开关的智能相控关合;另外辅助开关7中的辅助接点7-4可给控制器19反馈真空负荷开关合闸是否到位，当控制器19检测到真空负荷开关合闸到位后，便可切断继电器21，电容储能电源20停止为线圈6-4供电，此时由于铁磁回路已经闭合，磁阻非常小，永磁体6-5驱动的磁场力足以克服真空负荷开关的合闸保持力，无须线圈6-4通电产生磁场作用，完成合闸的锁扣过程；[〇〇42]需要进行分闸动作时，按下分闸按键，控制器19驱动继电器21吸合，电容储能电源 20通过继电器21连通线路为线圈6-4提供反向电流，该电流产生的磁场与永磁体6-5产生的磁场方向相反，削弱了铁磁回路的磁场；当磁力合成小于真空负荷开关的合闸保持力时，分闸弹簧6-8储备的能量也随之释放，真空负荷开关此时的合力推动动铁心6-3向分闸方向运动，使动铁芯6-3与永磁体6-5分离，分闸弹簧6-8加速分闸过程，向下运动的驱动轴6-2通过超程筒8拉动绝缘操作杆9，操动真空灭弧室10的动触头实现分闸，单稳态永磁机构6向下运动产生的冲击力提供油缓冲器5的液面阻力进行缓冲，避免单稳态永磁机构6与机构箱4的硬接触造成的损坏。[〇〇43]本实施例中，所述触头12连接母线位置处安装有温度采集单元，所述温度采集单元与上位机连接，触头12为梅花触头或鸭嘴触头。
[0044]本实用新型实际使用时，可采用多个真空负荷开关分合动作，采用上位机同时监测多个真空负荷开关动作过程的运行温度及绝缘状况，可在与母线连接位置处设置多个温度采集单元，温度采集单元可与上位机有线连接或无线数据通信，上位机还可实现现场的多参数监测，使用效果好。
[0045]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，包括移动小车(3)、绝缘套筒(11)和控制 箱，以及设置在绝缘套筒(11)内的真空灭弧室(10)和设置在绝缘套筒(11)下部用于放置操 作机构的机构箱(4)，其特征在于:所述操作机构包括辅助开关(7)以及由下至上安装在同 一条轴线上的油缓冲器(5)、单稳态永磁机构(6)和超程筒(8)，超程筒(8)经绝缘操作杆(9) 与真空灭弧室(10)连接，真空灭弧室(10)顶部内侧设置有静触头(13)，真空灭弧室(10)底 部内侧设置有动触头(14)，单稳态永磁机构(6)包括机壳(6-1)、设置在机壳(6-1)顶端的盖 板(6-7)和设置在机壳(6-1)内的磁场感应模块，以及依次穿过盖板(6-7 )、磁场感应模块和 机壳(6-1)的驱动轴(6-2 )，所述机构箱(4)安装在移动小车(3)上。2.按照权利要求1所述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，还包括支架(1)， 其特征在于:所述支架(1)为L型支架，L型支架的水平支架上设置有供移动小车(3)滑动的 轨道(2)，L型支架的竖直支架上设置有两个触臂(22)，两个触臂(22)分别通过两个触头 (12)与真空灭弧室(10)内的静触头(13)和动触头(14)连接。3.按照权利要求1或2所述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于: 所述磁场感应模块包括卡装在机壳(6-1)内上部的永磁体(6-5)和设置在机壳(6-1)内下部 的动铁芯(6-3 )，永磁体(6-5)与盖板(6-7)之间设置有定铁芯(6-6 )，动铁芯(6-3)与驱动轴 (6-2)固定连接，动铁芯(6-3)与机壳(6-1)之间具有环形腔体，所述环形腔体内设置有线圈 (6-4)，线圈(6-4)固定安装在永磁体(6-5)底部，驱动轴(6-2)上设置有分闸弹簧(6-8)，驱 动轴(6-2)顶端与超程筒(8)连接。4.按照权利要求2所述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于:所述 触头(12)连接母线位置处安装有温度采集单元，所述温度采集单元与上位机连接，触头 (12)为梅花触头或鸭嘴触头。5.按照权利要求1或2所述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于: 所述辅助开关(7)包括转轴(7-1)和安装在转轴(7-1)上且与齿条(7-3)相啮合的齿轮(7-2)，转轴(7-1)上设置有与所述控制箱连接的辅助接点(7-4)，齿条(7-3)的一端与绝缘操作 杆(9)连接。6.按照权利要求5所述的地面控制自动过分相系统用真空负荷开关，其特征在于:所述 控制箱内设置有电子线路板，所述电子线路板上集成有控制器(19)、为线圈(6-4)供电的电 容储能电源(20)和与控制器(19)相接的定时器(17)，控制器(19)的输入端接有用于控制真 空负荷开关分合闸的输入按键(15)和用于采集电压相位角的相位检测仪(16)，电容储能电 源(20)为线圈(6-4)供电的回路中串联有继电器(21)，继电器(21)的输入端与控制器(19) 的输出端相接，辅助接点(7-4)通过电缆与控制器(19)相接，控制箱的外侧壁上设置有电源 接口(18)，电源适配器通过电源接口(18)为电容储能电源(20)供电。
【文档编号】H01H33/66GK205609430SQ201620339187
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】罗文骥, 谢冰, 朱建凯, 普建刚
【申请人】西安铁路科学技术研究发展有限责任公司