多相中壓真空接觸器的制造方法
【專利摘要】一種多相中壓真空接觸器，其包括安裝框架，在該安裝框架上設置有：-每個相的電流斷路器，該電流斷路器包括真空燈泡，該真空燈泡包含固定觸頭和相應的可移動觸頭；-致動器，該致動器用于在閉合位置與斷開位置之間移動可移動觸頭，在閉合位置，可移動觸頭每個都被聯(lián)接至相應的固定觸頭，在斷開位置，可移動觸頭每個都與相應的固定觸頭電分離；以及驅(qū)動致動器的電子單元。用于供給電子單元的變壓器被安裝在框架上，并且至少部分地由電絕緣涂層包?。灰粋€或多個犧牲性故障保護裝置被可操作地關聯(lián)至變壓器，并且被嵌入電絕緣涂層中。用于電機保護的電流傳感器也可以被嵌入絕緣涂層中。
【專利說明】多相中壓真空接觸器
[0001]本公開涉及多相中壓(MV)真空接觸器，該多相中壓真空接觸器適合于被連接至相關聯(lián)的多相電路。
[0002]出于本公開的目的，術語中壓是指額定工作電壓范圍在IkV和數(shù)十kV(例如
3.6kV、7.2kV、12kV等等)之間的應用。
[0003]電接觸器通常被用于控制要求例如打開/關閉電機的大量頻繁操作的用戶/負載，并且被要求滿足對于保障在其使用壽命期間在電網(wǎng)中的合適的功能特性而言重要的大量條件；例如，關閉操作應該及時實施，通常是盡可能快地實施，以便防止對設備的可能的損壞，致動機構(gòu)應該被設計成以便確保充足的操作重復性和優(yōu)化的可靠性等等。
[0004]已知的和廣泛使用的中壓接觸器的典型示例是真空接觸器；對于每個相而言，它們基本由斷路器組件組成，該斷路器組件具有包圍固定觸頭和可移動觸頭的密封的排空外殼或腔室。各相的可移動觸頭由例如電磁致動器的致動器來致動，該致動器由相關聯(lián)的主控制/驅(qū)動電路或單元控制。接觸器通常還具有一些輔助電路、附件等等。
[0005]例如真空斷路器、致動器、主控制/驅(qū)動電路單元和輔助電路的所有部件被安裝在接觸器框架上。
[0006]限流熔絲通常被關聯(lián)至接觸器的真空斷路器，以便面對故障條件，例如短路電流；限流熔絲通常是一次性類型的，并且包括盒，在盒里面有熱熔導體。
[0007]現(xiàn)今，存在中壓接觸器的許多不同的結(jié)構(gòu)上的解決方案，它們盡管允許充分執(zhí)行所要求的性能，但仍存在適合于被進一步改進的一些方面。
[0008]例如，操作接觸器的輔助控制電路和/或主控制電路所需的能量由與接觸器本身的整個主體分離并且與其不同的部件供給；這同樣應用于監(jiān)測電流的正確流動所需的部件。
[0009]可能也需要一些另外的保護裝置，例如上述類型的另外的一次性熔絲可以被用于專門地保護供應輔助電路和/或主控制電路所需的元件。
[0010]顯然地，這些方面沒有完全滿足，因為他們需要專門的布線和空間占用，專門的布線和空間占用在有些情況下能產(chǎn)生實際困難，特別是考慮到接觸器通常被安裝在開關裝置面板中時，其中可用空間在大多數(shù)情況下是受限的并且也可能難以接近。
[0011]因此，需要并期望進一步改進實際已知的接觸器的結(jié)構(gòu)上的布置。
[0012]這一需求通過根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器來滿足，該多相中壓真空接觸器適合于被連接至相關聯(lián)的多相電路，并且包括:
[0013]-安裝框架，在該安裝框架上設置有:
[0014]-每個相的電流斷路器，該電流斷路器適合于被可操作地連接至所述多相電路的相應相，所述電流斷路器包括真空燈泡，其包含固定觸頭和相應的可移動觸頭；
[0015]-致動器，該致動器用于在閉合位置與斷開位置之間移動可移動觸頭，在閉合位置，每個可移動觸頭被聯(lián)接至相應的固定觸頭，在斷開位置，每個可移動觸頭與相應的固定觸頭電分離；
[0016]-驅(qū)動所述致動器的電子單元；其特征在于，其還包括:[0017]-用于供給所述電子單元的變壓器，所述變壓器被安裝在所述框架上，并且至少部分地由電絕緣涂層包??；
[0018]-一個或多個犧牲性故障保護裝置，其被可操作性地關聯(lián)至所述變壓器，并被嵌入所述電絕緣涂層中。
[0019]另外的特征和優(yōu)點從根據(jù)僅通過附圖中的非限制性示例的方式圖示出的本公開的多相中壓真空接觸器的優(yōu)選但非排他性的實施例的說明中將是顯而易見的，其中:
[0020]圖1是從正面看的立體圖，其示出根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器；
[0021]圖1a和圖2是示出圖1的多相中壓真空接觸器的立體圖，其中一些部件被省略以更好地圖示；
[0022]圖3是圖2的平面圖；
[0023]圖4是圖1的多相中壓真空接觸器的平面圖；
[0024]圖5是示意性地圖示可用于根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器中的犧牲性故障保護裝置的立體圖；
[0025]圖6是詳細地圖示出與根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器中的變壓器相關聯(lián)的兩個犧牲性故障保護裝置的立體圖；
[0026]圖7是圖示與根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器中的變壓器相關聯(lián)的三個電流監(jiān)測裝置的立體圖；
[0027]圖8是圖示出用在根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器中的一些部件的方框圖的示意圖。
[0028]應注意的是，在后面的【具體實施方式】中，從結(jié)構(gòu)的角度和/或功能的角度相同或類似的部件具有相同的附圖標記，無論他們是否在本公開的不同實施例中示出；還應注意的是，為了清楚且簡明地描述本公開，附圖不必按比例繪制，并且本公開的某些特征可以以示意圖的形式示出。
[0029]此外，根據(jù)本公開的多相中壓真空接觸器將通過參考示例性三相中壓真空接觸器來描述；顯然地，以下說明可以應用于具有任何合適數(shù)量的極或相的多相中壓真空接觸器。
[0030]圖1-4示出示例性三極(或三相)中壓真空接觸器，其通常用附圖標記100表示，為了簡潔起見，此后被稱為“接觸器100”。
[0031]根據(jù)已知的技術方案，接觸器100的每個相或極適合于被連接至在其中使用接觸器的電路的相關聯(lián)的相，其電路相都在圖8中通過附圖標記101示意性地圖示。
[0032]接觸器100包括安裝框架10，該安裝框架10可以由單個的整塊形成或者由連接在一起的兩個或多個件形成。例如，在圖1-4中圖示的示例性實施例中，框架10包括例如用電絕緣材料實現(xiàn)的第一整塊，其具有一對側(cè)壁11和中間區(qū)域，該中間區(qū)域具有平行于側(cè)壁11的中間壁12 ;該整塊被機械地連接至底壁13，在圖示的示例性實施例中，底壁13例如由金屬材料制造。
[0033]接觸器100包括用于每個相的電流斷路器，該電流斷路器被安裝在框架10上，例如在側(cè)壁11與相鄰的中間壁12之間，或在兩個相鄰的中間壁12之間，并且適合于被可操作地連接至相關聯(lián)的多相電路的相應相101。
[0034]如從圖2和圖3中更好地可見，每個電流斷路器包括真空燈泡或瓶1，其包含固定觸頭2和相應的可移動觸頭3(為了簡潔，在圖3中僅針對一個極圖示);燈泡I的可能的結(jié)構(gòu)實施例以及真空被保持在燈泡里面的方式在本領域中是眾所周知的，因此在此不詳細描述。
[0035]在框架10的上部，并且根據(jù)眾所周知的技術方案，放置熔絲座9，用于例如通過每個含有相應的熱熔導體的盒來容納例如常規(guī)類型的限流熔絲。
[0036]根據(jù)本領域眾所周知的或者本領域技術人員容易得到的技術方案，在框架10上安裝有致動器20，致動器20例如被連接至底壁13，并且適合于在閉合位置與斷開位置之間移動接觸器100的每個相的可移動觸頭3，在閉合位置，可移動觸頭3每個都被聯(lián)接至相應的固定觸頭2，在斷開位置，可移動觸頭3每個都與相應的固定觸頭2電分離。
[0037]本領域的技術人員將意識到，能使用任何合適類型的致動器；例如，致動器20可以是電磁致動器，例如以MAC為名的由ABB >集團在市場上出售的永磁體致動器。
[0038]電子單元也被設置在框架10上，開i在圖1和圖1a中通過附圖標記40示意性地示出，根據(jù)本領域眾所周知的技術方案，電子單元控制并驅(qū)動致動器20的操作，因此在此不詳細描述。電子單元40也可以由市場上可獲得的任何合適的電子單元組成；例如，電子單元40可以由ABB?集團出售的型號為MAC R2的電子器件組成。
[0039]接觸器100包括用于供給電子單元40的變壓器30 ;如圖所示，變壓器30直接被設置在接觸器100上的板上，即，被安裝在框架10上，并且至少部分地由電絕緣涂層31包住，優(yōu)選完全地由電絕緣涂層31包住，該電絕緣涂層31例如由樹脂制造，諸如市場上可得到的任何合適的環(huán)氧樹脂或聚亞安酯樹脂。
[0040]為了更好地圖示一些內(nèi)部零件，絕緣涂層31在圖la、圖2、圖3中未示出，而在圖6和圖7中被不出被部分切割。
[0041]變壓器30適合于一旦被安裝就僅被電連接至相關聯(lián)的電路101的兩個相，例如分別在圖6、圖7和圖8中用附圖標記“R”和“T”示意性地示出的第一側(cè)相和第二側(cè)相。
[0042]在圖示的示例性實施例中，變壓器30被設置在接觸器100的前方上部，靠近真空斷路器，并在框架10的兩個側(cè)壁11之間；如圖4中更好地所示，一些支承緩沖器14被定位在變壓器30的下部與框架10之間，并可操作地連接變壓器30的下部和框架10，該支承緩沖器14例如由橡膠制造。
[0043]更詳細地，變壓器30包括磁芯32，在磁芯32上纏繞有初級繞組33和次級繞組34，該初級繞組33適合于被電連接至多相電路101的第一相“R”和第二相“T”，該次級繞組34適合于在合適的電壓下將電能供給至電子單元40。
[0044]初級繞組33優(yōu)選地被實現(xiàn)為兩個或更多個部段，該兩個或更多個部段纏繞在磁芯32上，彼此間隔開，并且被串聯(lián)地電連接。
[0045]在圖示的示例實施例中，初級繞組33包括至少第一側(cè)部段33a、第二中間部段33b和第三側(cè)部段33c，第一側(cè)部段33a、第二中間部段33b和第三側(cè)部段33c纏繞在磁芯32上，彼此間隔開，并且被串聯(lián)地電連接。
[0046]中間部段33b可以由例如在圖6-7中圖示的單個零件形成，或者它可以被分開成兩個或更多個子部段。
[0047]在附圖中以附圖標記50示意性地圖示的一個或更多個犧牲性故障保護裝置被可操作地關聯(lián)至變壓器30，并且被嵌入電絕緣涂層31中。
[0048]如圖5中示意性地圖示的，一個或多個犧牲性故障保護裝置50每個基本包括電絕緣板或支承件51，在該電絕緣板或支承件51上固定地固定(例如，印制)導電材料的至少一個軌道52 ;當在軌道中流動的電流的水平超過預定閾值時，至少一個軌道52適于熔化，預定閾值可以基于具體應用而設置。
[0049]例如，板51可以由陶瓷或玻璃纖維或塑料或任何其他合適的材料或材料的組合制成；軌道52可以由銅或銀或任何其他合適的導電材料或材料的組合制成。
[0050]如本領域的技術人員將意識到的，軌道52可以根據(jù)例如使用Onderdonk方程或Preece方程的具體應用被容易地定尺寸。
[0051]在圖示的實施例中，接觸器100優(yōu)選地包括兩個犧牲性故障保護裝置50。
[0052]具體地，從電子學的角度來看，第一犧牲性故障保護裝置50和第二犧牲性故障保護裝置50分別被設置在變壓器30的初級繞組33的上游和下游；第一犧牲性故障保護裝置50、初級繞組33和第二犧牲性故障保護裝置50 —個挨一個地被串聯(lián)地電連接。
[0053]如圖6中圖示的，第一犧牲性故障保護裝置50在第一部段33a與第二部段33b之間的位置處被嵌入電絕緣涂層31中，而第二犧牲性故障保護裝置50在第二部段33b與第三部段33c之間的位置處被嵌入電絕緣涂層31中。
[0054]根據(jù)本公開的接觸器100還可以包括一個或多個電流監(jiān)測裝置60，該電流監(jiān)測裝置60也被嵌入電絕緣涂層31中；具體地,在圖7中圖示的示例性實施例中，每個相有相應的電流監(jiān)測裝置60。
[0055]每個電流監(jiān)測裝置60包括支承板61，在該支承板61上固定地安裝電流傳感器62和相關聯(lián)的基于微處理器 的單元63，該基于微處理器的單元63與電子單元40可操作的通?目。
[0056]例如，仍在這種情況下，支承板61可以由陶瓷或玻璃纖維或塑料或任何其他合適的材料或材料的組合制成；并且電流傳感器62和/或基于微處理器的單元63可以印制在該支承板63上。
[0057]優(yōu)選地，電流傳感器62是霍爾效應電流傳感器；進而，基于微處理器的單元63可以由市場上可得到的任何合適的裝置組成，例如，由德州儀器(Texas Instruments)出售的微控制器MSP430。
[0058]在實踐中，當接觸器100被安裝時，第一犧牲性故障保護裝置50被串聯(lián)地電連接在相關聯(lián)的電路101的第一側(cè)相“R”與變壓器30的初級繞組33之間，而第二犧牲性故障保護裝置50被串聯(lián)地連接在初級繞組33與電路101的第二側(cè)相“T”之間。例如，接觸器100的相與電路101的相之間的這種電流連接通過螺栓連接的終端102發(fā)生。
[0059]電流監(jiān)測裝置60每個都通過與電流傳導導體相距一定距離的電流傳感器62與相應的相101相關聯(lián)。
[0060]在正常運行條件下，電流流過犧牲性故障保護裝置50和變壓器30，該變壓器30在合適水平的變換電壓下向電子單元40 (以及其他輔助電路(當存在其他輔助電路時))供給電能。
[0061]進而，每個基于微處理器的單元63從各電流傳感器62接收檢測到的電流信號，并將指示流入多相電路101的相應相的電流的相應信號輸出至電子單元40。
[0062]如果變壓器30的繞組中存在故障，例如短路，則沿軌道52流動的過載電流加熱軌道52本身，直到它熔化并中斷電流的流動。在實際中，保護裝置——特別是軌道52——被校準，以便當流過它們的電流超過限定的閾值時它們開始熔化；這一閾值表示實際的平衡水平，在該平衡水平下，由于電流流動引起的軌道52的加熱與通過支承板51和/或周圍的絕緣涂層31的軌道自身的冷卻之間存在平衡。
[0063]因此，在過載電流超過限定的閾值的情況下，保護裝置50犧牲自身，但避免了對變壓器30的關閉零件的損壞，特別是在內(nèi)部故障之后變壓器可能毀掉。實際上，在沒有犧牲性保護裝置50的情況下，變壓器30甚至可能爆炸或著火，因此產(chǎn)生對于周圍零件非常危險和有破壞性的狀況。一旦保護裝置干預，變壓器30以及被嵌入其中的部件可以被處理并由新的部件置換。
[0064]進而，電子單元40可以通過例如軟件和/或電路適當?shù)剡m合于利用由各電流監(jiān)測裝置提供的信號。實際上，例如有可能針對故障狀況簡單地設置相關的閾值并執(zhí)行保護干預措施，故障狀況例如關于未平衡的相、鎖定的轉(zhuǎn)子(當接觸器被用于保護電機時)、熱存儲器等的故障狀況。
[0065]在實際中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本公開的中壓真空接觸器相對于現(xiàn)有技術提供了一些改進。
[0066]實際上，如上所述，并且與已知的接觸器不同的是，接觸器100是基本元件直接在它上面的板上的一種獨立的裝置；變壓器30以及被嵌入其中的部件形成子單元，該子單元自身可以被容易地安裝在接觸器100的板上并且容易被置換。由于將初級繞組分成部段以及犧牲性保護裝置50物理定位在絕緣涂層中并且在繞組部段之間，在變壓器的初級繞組上的電壓分配以及空間占用同時被優(yōu)化。
[0067]這種結(jié)果通過十分簡單的、緊湊的且有效的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)；如所公開的，例如犧牲性保護裝置50和/或電流監(jiān)測裝置60可以非常簡單地被生產(chǎn)為印制電路板。
[0068]這使接觸器容易被用于包括柜的類型的電開關裝置面板中，其中柜在內(nèi)部被分成一個或多個隔間，隔間之一容納接觸器100。然而，本公開還包括這樣的電開關裝置面板，該電開關裝置面板包括如之前描述并在所附權利要求中限定的多相中壓真空接觸器。
[0069]因此設想的接觸器100能夠進行修改和改變，所有修改和改變都在如所附權利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)，并且包括上述實施例的任何組合；例如，根據(jù)應用，框架10可以被一體形成，或者它可以包括兩個或多個工件，或者如果接觸器是可拆卸接觸器的形式，則它可以包括滑動轉(zhuǎn)向架等。犧牲性裝置50可以被不同地成形；例如，軌道52可以由一層或多層導電材料形成，其中所有層的材料可以相同，或者可以使用不同的材料。對于每個犧牲性裝置，可以例如在支承板51的不同面上僅固定一個軌道或多個軌道。軌道可以沿任何合適的路徑延伸，路徑例如為如圖5中圖示的直線、彎曲的、分部段的(如圖6中所示)、混合的路徑等等。
[0070]在實踐中，只要這些材料可以與特定的用途以及尺寸相符合，所使用的材料可以是根據(jù)技術的要求和狀態(tài)的任何材料。
【權利要求】
1.一種適合于被連接至相關聯(lián)的多相電路(101)的多相中壓真空接觸器(100)，其包括: -安裝框架(10)，在所述安裝框架上設置有: -每個相的電流斷路器，所述電流斷路器適合于被可操作地連接至所述多相電路(101)的相應相，所述電流斷路器包括真空燈泡(I)，所述真空燈泡包含固定觸頭(2)和相應的可移動觸頭⑶； -致動器(20)，所述致動器(20)用于在閉合位置與斷開位置之間移動所述可移動觸頭(3)，在所述閉合位置，所述可移動觸頭(3)每個都被聯(lián)接至相應的固定觸頭，在所述斷開位置，所述可移動觸頭(3)每個都與所述相應的固定觸頭(2)電分離； -電子單元(40)，所述電子單元(40)驅(qū)動所述致動器(20)； 其特征在于，所述多相中壓真空接觸器還包括: -用于供給所述電子單元(40)的變壓器(30)，所述變壓器被安裝在所述框架(10)上并且至少部分地由電絕緣涂層(31)包住；以及 -一個或多個犧牲性故障保護裝置(50)，所述一個或多個犧牲性故障保護裝置(50)被可操作地關聯(lián)至所述變壓器(30)，并且被嵌入所述電絕緣涂層(31)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，所述一個或多個犧牲性故障保護裝置(50)每個都包括電絕緣板(51)，在所述電絕緣板(51)上固定地固定有導電材料的至少一個軌道(52)，所述至少一個軌道(52)適合于當流過其中的電流的水平超過預定的閾值時熔化。
3.根據(jù)權要求I或2所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，其包括兩個犧牲性故障保護裝置(50)。
4.根據(jù)前述權利要求中的一項或多項所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，所述變壓器(30)適合于被連接至所述多相電路(101)的第一相和第二相。
5.根據(jù)權利要求4所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于所述變壓器(30)包括磁芯(32)、初級繞組(33)、次級繞組(34)，所述初級繞組(33)適合于被電連接至所述多相電路(101)的所述第一相和第二相，并且其中所述兩個犧牲性故障保護裝置(50)包括分別被設置在所述初級繞組(33)的上游和下游的第一犧牲性故障保護裝置(50)和第二犧牲性故障保護裝置(50)，所述第一犧牲性故障保護裝置(50)、所述初級繞組(33)和所述第二犧牲性故障保護裝置(50)被串聯(lián)地電連接。
6.根據(jù)前述權利要求中的一項或多項所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，所述初級繞組(33)包括彼此間隔開地纏繞在所述磁芯(32)上并且被串聯(lián)地電連接的至少第一部段(33a)、第二部段(33b)和第三部段(33c)，并且其中所述第一犧牲性故障保護裝置(50)在所述第一部段(33a)與第二部段(33b)之間的位置處被嵌入所述電絕緣涂層(31)中，并且所述第二犧牲性故障保護裝置(50)在所述第二部段(33b)與所述第三部段(33c)之間的位置處被嵌入所述電絕緣涂層(31)中。
7.根據(jù)前述權利要求中的一項或多項所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，其還包括一個或多個電流監(jiān)測裝置(60)，所述一個或多個電流監(jiān)測裝置(60)被嵌入所述電絕緣涂層(31)中。
8.根據(jù)權利要求7所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，對于每個相，所述一個或多個電流監(jiān)測裝置包括支承板(61)，在所述支承板(61)上安裝有電流傳感器(62)和相關聯(lián)的基于微處理器的裝置(63)，所述基于微處理器的裝置(63)與所述電子單元(40)可操作的通信。
9.根據(jù)權利要求8所述的多相中壓真空接觸器，其特征在于，所述電流傳感器(62)是霍爾效應電流傳感器。
10.根據(jù)前述權利要求中的一項或多項所述的多相中壓真空接觸器，其中其包括多個支承緩沖器(14)，所述多個支承緩沖器(14)設置在所述變壓器(30)與所述框架(10)之間，并可操作地連接所述變壓器(30)和所述框架(10)。
11.一種電開關裝置面板， 其中其包括根據(jù)前述權利要求中的一項或多項所述的多相中壓真空接觸器。
【文檔編號】H01F27/40GK103959420SQ201280058571
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權日:2011年11月29日
【發(fā)明者】奧斯瓦爾多·普雷斯蒂尼, 羅伯托·烏薩伊 申請人:Abb技術有限公司