УЛУЧШЕННОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2017 года по МПК H01H21/18 

Настоящее изобретение относится к области техники переключающих устройств низкого напряжения, таких как прерыватели цепи, разъединители, замыкатели и т.п.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к переключающему устройству, имеющему переключающий блок, который содержит один или несколько твердотельных переключателей.

В целях настоящего изобретения термин "низкое напряжение" относится к напряжениям ниже 1 кВ переменного тока и 1,5 кВ постоянного тока.

Как известно, переключающие устройства низкого напряжения используются в электрических цепях или сетях, чтобы предоставить возможность правильного функционирования конкретных частей последних.

Например, переключающие устройства низкого напряжения гарантируют наличие номинального тока, необходимого для отдельного коммунального оборудования, обеспечивают возможность надлежащего включения и разъединения электрических нагрузок, защиты (в особенности прерывателями цепи) электросетей и электрических нагрузок, установленных в них, от неисправностей, таких как перенапряжение и короткие замыкания.

На рынке доступно множество промышленных решений для упомянутых выше переключающих устройств.

Традиционные электромеханические переключающие устройства главным образом имеют внешний корпус, который вмещает один или несколько электрических полюсов.

Каждый полюс содержит пару отдельных контактов, чтобы прерывать и проводить ток.

Приводной механизм побуждает подвижные контакты перемещаться между первым замкнутым положением, в котором они соединены с соответствующими неподвижными контактами, и вторым разомкнутым положением, в котором они расположены на расстоянии от соответствующих неподвижных контактов.

В замкнутом положении удовлетворительно сконструированные контакты вызывают достаточно небольшие потери энергии, тогда как в открытом положении они обеспечивают гальваническую (электрическую) изоляцию между участками электрических полюсов, которые электрически соединены на входе и на выходе, при условии, что значение их взаимного физического разнесения находится выше минимального значения.

Такая гальваническая изоляция является очень важной в обычной практике, поскольку она обеспечивает возможность безопасных работ по ремонту и техническому обслуживанию в цепи, в которую включено переключающее устройство. Хотя такие традиционные переключающие устройства показали себя очень устойчивыми и надежными в применениях с постоянным током (DC) и главным образом при относительно высоких напряжениях (вплоть до 1500В), время задержки может быть достаточно продолжительным, а следовательно, электрические дуги, которые обычно возникают между механическими контактами при разделении, могут длиться относительно продолжительное время.

Таким образом, может возникнуть интенсивный износ контакта с последующим заметным уменьшением электрической стойкости, т.е. количеством операций переключения, которое может выполнить переключающее устройство.

Для того чтобы противостоять таким проблемам, были сконструированы так называемые твердотельные прерыватели цепи (SSCB), которые применяют для каждого электрического полюса один или несколько твердотельных переключателей в целях прерывания тока.

Типично твердотельные переключатели представляют собой переключающие устройства на основе полупроводников, которые могут коммутировать между открытым состоянием и закрытым состоянием.

Главное преимущество SSCB состоит в том, что они имеют потенциально неограниченную электрическую стойкость благодаря их бездуговым операциям прерывания.

Более того, их время задержки является значительно более коротким по сравнению со временем задержки электромеханических переключающих устройств.

С другой стороны, SSCB обычно требуют интенсивного охлаждения для удаления тепла, выделяемого током, текущим через твердотельные переключатели, когда последние находятся в открытом состоянии.

Еще один значимый недостаток состоит в том, что SSCB не подходят для обеспечения гальванической изоляции между соединенными на входе и на выходе участками электрических полюсов.

В действительности слабые токи (токи утечки) текут через полупроводниковые переключатели, даже если последние находятся в закрытом состоянии.

Для того чтобы смягчить эти проблемы, были разработаны гибридные решения, в которых для каждого электрического полюса традиционные электромеханические переключатели электрически соединены параллельно и/или последовательно с твердотельными переключателями полюса.

Было доказано, что гибридные SSCB являются достаточно надежными и эффективными в течение их работы, но они также подвержены некоторым недостаткам.

В целом они являются относительно громоздкими и сложными для установки в зоне действия.

Более того, они имеют относительно сложную конструкционную схему, которая является дорогостоящей для реализации на промышленном уровне.

Кроме того, операции твердотельных и электромеханических переключателей должны быть управляемыми согласно очень точным временным последовательностям и строгой привязке по времени.

Следовательно, на рынке по-прежнему ощутима потребность в технических решениях, способных разрешить по меньшей мере частично недостатки, упомянутые выше.

Для того чтобы отвечать этим потребностям, настоящее изобретение обеспечивает переключающее устройство, согласно последующему п. 1 формулы изобретения и соответствующим зависимым пунктам формулы изобретения.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из описания предпочтительных, но не исключающих вариантов осуществления, проиллюстрированных лишь в качестве примеров и без ограничений на прилагаемых чертежах, на которых:

на фиг. 1, 1A, 2-6, 6A схематично показаны различные виды варианта осуществления переключающего устройства согласно изобретению;

на фиг. 7-10 схематично показаны различные виды дополнительного варианта осуществления переключающего устройства согласно изобретению;

на фиг. 11-15 схематично показаны различные виды возможного варианта осуществления приводного средства переключающего устройства согласно изобретению;

на фиг. 16-17 схематично показано переключающее устройство фиг. 1 в различных рабочих положениях;

на фиг. 18 схематично показан возможный вариант осуществления блока управления переключающего устройства согласно изобретению.

Обращаясь к упомянутым выше фигурам, в первом аспекте настоящее изобретение относится к переключающему устройству 1 для цепей низкого напряжения, такому как прерыватель цепи низкого напряжения, разъединитель, замыкатель и т.п.

Переключающее устройство 1 включает в себя переключающий блок 2, который содержит внешний корпус 29, который вмещает один или несколько электрических полюсов 2A, 2B.

Количество электрических полюсов переключающего блока 2 может изменяться согласно потребностям. Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. 1, 1A, 2-6, 6A, переключающий блок 2 содержит единственный электрический полюс 2A, тогда как в варианте осуществления, показанном на фиг. 7-10, переключающий блок 2 содержит два электрических полюса 2A, 2B.

Для каждого электрического полюса переключающий блок 2 содержит первый контакт 21 разъединения и второй контакт 22 разъединения, которые размещены на внешней стенке.

В частности, переключающий блок 2 содержит переднюю и заднюю стенки 24, 25, которые противоположны друг другу, боковые стенки 26, 27, которые противоположны друг другу и по существу перпендикулярны стенкам 24, 25, а также верхнюю и нижнюю стенки 26A, 27A, которые противоположны друг другу и по существу перпендикулярны стенкам 24, 25, 26, 27.

В обычном рабочем расположении переключающего устройства 1 стенки 24, 25, 26, 27 ориентированы вертикально в отношении земли, тогда как верхняя и нижняя стенки 26A, 27A ориентированы горизонтально.

Контакты 21, 22 разъединения предпочтительно размещены на задней стенке 25.

Предпочтительно контакты 21, 22 разъединения имеют тип гнезда/штекера. Как показано на приведенных фигурах, они могут представлять собой штекерные контакты, которые выступают от задней стенки 25 переключающего блока 2.

Для каждого электрического полюса переключающий блок 2 содержит один или несколько твердотельных переключателей 20, которые представляют собой преимущественно переключающие устройства на основе полупроводников, такие как, например, силовые МОП-транзисторы, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), тиристоры с запираемым вентилем (GTO), коммутируемые тиристоры с интегрированным затвором (IGCT) и т.п.

Как показано на приведенных фигурах, для каждого электрического полюса переключающий блок 2 может содержать множество твердотельных переключателей 20, которые могут быть электрически соединены последовательно или параллельно согласно потребностям.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения переключающий блок 2 может содержать единственное твердотельное переключающее устройство 20 для каждого электрического полюса.

Предпочтительно для каждого электрического полюса переключающий блок 2 содержит вентилирующую группу 280, которая включает в себя соответствующим образом расположенное вентилирующее средство 28, функционально связанное с твердотельными переключателями 20, чтобы гарантировать надлежащее удаление тепла, вырабатываемого в течение работы последнего.

Твердотельные переключатели 20 каждого электрического полюса электрически соединены последовательно с первым и вторым контактами 21, 22 разъединения и расположены между последними таким образом, что они могут прерывать/проводить фазовый ток через электрический полюс переключающего блока 2.

Твердотельные переключатели 20 могут быть переключены между открытым состоянием, в котором они позволяют фазовому току течь через соответствующий электрический полюс, и закрытым состоянием, в котором они прерывают фазовый ток, и наоборот.

Переключающее устройство 1 содержит несущую раму 5, которая содержит для каждого электрического полюса переключающего блока 2 третий контакт 51 разъединения и четвертый контакт 52 разъединения, которые размещены на несущей стенке 50 несущей рамы 5.

Электрические контакты 51, 52 скомпонованы для соединения/отделения с/от соответствующих электрических контактов 21, 22.

Предпочтительно они имеют тип гнезда/штекера. Как показано на приведенных фигурах, они могут представлять собой гнездовые контакты, которые размещены в подходящих местоположениях, существующих на несущей стенке 50 на стороне 501 последней.

Несущая рама 5 предпочтительно имеет две боковые стенки 53, 54, на которых она прочно соединена с неподвижной опорой (не показана), и поперечную несущую стенку 50, которая расположена между боковыми стенками 53, 54 и по существу перпендикулярна в отношении последних. Между боковыми стенками 53, 54 может быть перпендикулярно размещена дополнительная поперечная усиливающая стенка 57.

В обычном рабочем расположении переключающего устройства 1 стенки 50, 53, 54 ориентированы вертикально в отношении земли, тогда как усиливающая стенка 57 ориентирована горизонтально.

Предпочтительно несущая стенка 50 имеет переднюю сторону 501, которая обращена к внешней стенке переключающего блока 2, в частности к задней стенке 25, и противоположную заднюю сторону 502.

Контакты 51, 52 разъединения размещены на передней стороне 501.

На задней стороне 502 несущей стенки 50 несущая рама 5 содержит первый контакт 55 шины и второй контакт 56 шины для каждого электрического полюса переключающего блока 2.

Контакты 55, 56 шины скомпонованы для электрического соединения с внешними устройствами или шинами питания. В частности, контакты 55, 56 шины электрически соединяются с внешними устройствами или шинами питания, когда переключающее устройство 1 устанавливается в зоне действия.

Должным образом установленные проводники (не показаны) соответственно электрически соединяют контакты 55, 56 шины с контактами 51, 52 разъединения.

Переключающий блок 2 является подвижным в отношении несущей рамы 5, а именно между положением А вставки (фиг. 17) и положением В извлечения (фиг. 16) и наоборот.

В течение перехода между положением А вставки и положением В извлечения и наоборот переключающий блок 2 выполняет поступательное перемещение, которое происходит вдоль направления, по существу перпендикулярного несущей стенке 50.

Предпочтительно боковые стенки 26, 27 переключающего блока 2 в скольжении соответственно соединяются с боковыми стенками 53, 54 несущей рамы 5.

С этой целью могут быть соответствующим образом скомпонованы соединительные средства, включающие в себя ролики 220 и направляющие края 520 и т.п., как показано на приведенных фигурах.

В зависимости от соответствующего расположения переключающего блока 2, несущая стенка 50 несущей рамы 5 функционально соединяется/отделяется со своей передней стороны 501 с/от внешней стенкой внешнего корпуса 29 переключающего блока 2, в частности с задней стенкой 25.

Контакты 51, 52 разъединения соединены с соответствующими контактами 21, 22 разъединения, когда переключающий блок 2 находится в положении А вставки. С другой стороны, контакты 51, 52 разъединения соответственно отделены от контактов 21, 22 разъединения, когда переключающий блок 2 находится в положении В извлечения.

Переключающее устройство 2 содержит приводное средство 3 для перемещения переключающего блока 2 между упомянутым положением А вставки и положением В извлечения и наоборот.

Для того чтобы обеспечить механическую энергию для перемещения переключающего блока 2, приводное средство 3 может содержать движущее средство 300.

Переключающий блок 2 может также приводиться в действие вручную непосредственно приводным инструментом (не показан), например ручкой, которая должна быть вставлена в подходящее посадочное место 311 маневра, которое может быть доступно, например, для пользователя на передней стенке 24 переключающего блока 2.

Предпочтительно приводное средство 3 содержит механическое средство 30 передачи, которое выполнено с возможностью передавать механическую энергию для перемещения переключающего блока 2, которая принимается от движущего средства 300 или приводимого вручную приводного инструмента.

Предпочтительно движущее средство 300 содержит электрический двигатель 301, который может питаться вспомогательным источником питания (не показан).

Электродвигатель 301 имеет вал 304 двигателя, который функционально связан с механизмом 302 передачи двигателя, который передает вращательное движение вала 304 двигателя к механическому средству 30 передачи.

Механизм 302 передачи двигателя может преимущественно содержать, как показано на фиг. 11-14, множество зубчатых колес или других шестерен, которые соответствующим образом скомпонованы для передачи вращательного движения вала 304 двигателя с конкретным передаточным отношением.

Согласно предпочтительному варианту осуществления механическое средство 30 передачи содержит первую кинематическую цепь 31, которая выполнена с возможностью преобразовывать движение, сообщаемое движущим средством 300, в частности механизмом 302 передачи, или приводимым вручную приводным инструментом, в поступательное движение подвижной каретки 32.

Механическое средство 30 передачи также содержит вторую кинематическую цепь 33, которая выполнена с возможностью преобразовывать поступательное движение подвижной каретки 32 во вращательное движение передаточного вала 34.

Передаточный вал 34 функционально соединен с боковыми стенками 53, 54 несущей рамы 5 и может свободно вращаться относительно их.

Передаточный вал 34 прочно соединен с первым фиксирующим элементом 35 и вторым фиксирующим элементом 36, которые могут быть функционально соединены с соответствующим первым фиксирующим шипом 291 и вторым фиксирующим шипом 292 внешнего корпуса 29 переключающего блока 2.

Фиксирующие шипы 291, 292 преимущественно позиционируются на боковых стенках 26, 27 переключающего блока 2 и скомпонованы так, чтобы выступать из них.

Предпочтительно фиксирующие элементы 35, 36 образованы первой пластиной 351 и второй пластиной 361, которые имеют такую форму, чтобы определять первое фиксирующее посадочное место 352 и второе фиксирующее посадочное место 362, которые соответственно могут быть функционально соединены с фиксирующими шипами 291, 292.

Фиксирующие посадочные места 352, 362 имеют первые фиксирующие края 353 и вторые фиксирующие края 363, на которых они соответственно соединяются с упомянутыми первым и вторым фиксирующими шипами.

Преимущественно фиксирующие края 353, 363 выполнены в такой форме, чтобы иметь эксцентрический профиль в отношении оси вращения передаточного вала 34.

Таким образом, когда они соединяются с фиксирующими шипами 291, 292, фиксирующие края 353, 363 способны сообщать поступательное движение переключающему устройству 2 во время вращения передаточного вала 4.

Очевидно, что направление упомянутого поступательного перемещения определено направлением вращения передаточного вала 4.

Предпочтительно фиксирующие края 353, 363 имеют соответственно первые участки 353A, 363A и вторые участки 353В, 363В, которые выполнены в такой форме, что имеют различные эксцентрические профили в отношении оси вращения передаточного вала 34.

Таким образом, соединительные края 353, 363 способны сообщать поступательное перемещение переключающему устройству 2, которое имеет различные скорости для заданной скорости вращения передаточного вала 34 в зависимости от достигнутого соединительного положения между переключающим блоком 2 и несущей рамой 5.

В возможных вариантах осуществления настоящего изобретения (не показаны) механическая энергия для перемещения переключающего блока 2 может быть обеспечена одной или несколькими приводящими пружинами, которые функционально связаны с переключающим блоком 2 и несущей рамой 5.

В частности, упомянутые приводящие пружины перемещают переключающий блок 2 только во время операции извлечения последнего.

Во время операции вставки переключающего блока 2, которая может быть выполнена вручную или за счет приведения в действие движущего средства 300, упомянутые приводящие пружины сжимаются и поддерживаются в таком сжатом состоянии первым блокирующим механизмом (не показан).

Когда должна быть выполнена операция извлечения переключающего блока 2, упомянутый первый блокирующий механизм отключается, при этом приводящие пружины могут отодвигать переключающий блок 2 из положения А вставки по направлению к положению В извлечения.

Согласно изобретению переключающее устройство 1 содержит блок 4 управления, который выполнен с возможностью управлять работой переключающего блока 2 и приводного средства 3.

Как показано на приведенных фигурах, блок 4 управления может быть размещен в командном модуле 400, расположенном на одной из боковых стенок 53, 54 несущей рамы 5 (см. фиг. 2).

Командный модуль 400 может преимущественно включать в себя также движущее средство 300 в целях экономии пространства.

В качестве альтернативы блок 4 управления может быть расположен на панели переключающего блока 2 или на отдалении в отношении последнего.

Предпочтительно блок 4 управления питается вспомогательным источником питания (не показан).

Преимущественно блок 4 управления может содержать средство хранения (такое как один или несколько конденсаторов) для хранения некоторой величины электрической энергии, чтобы гарантировать выполнение конкретной функциональности, в случае когда вспомогательное электроснабжение прервано по каким-либо причинам.

Блок 4 управления предпочтительно содержит пользовательский интерфейс 410, например командную кнопку, посредством которой пользователь может отправлять командные сигналы для выполнения операции вставки/извлечения переключающего блока 2.

Блок 4 управления содержит средство 41 управления для координирования работы приводного средства 3 и твердотельных переключателей 20, когда должна быть выполнена операция вставки/извлечения переключающего блока 2.

Операция извлечения может быть, например, направлена на достижение гальванической изоляции переключающего блока 2 от внешних устройств или шин питания, с тем чтобы обеспечить функциональные возможности защиты и/или другие функциональные возможности сетевого управления или чтобы выполнить операции технического обслуживания и ремонта в переключающем устройстве 1.

Операция вставки может быть, например, направлена на повторное установление электрического соединения переключающего блока 2 с внешними устройствами или шинами питания, с тем чтобы обеспечить функциональные возможности защиты и/или другие функциональные возможности сетевого управления, или осуществляется после выполнения операций технического обслуживания и ремонта в переключающем устройстве 1.

Согласно изобретению средство 41 управления координирует работу приводного средства 3 и твердотельных переключателей 20 таким образом, что приводное средство 3 перемещает переключающий блок 2 между положениями А, В вставки и извлечения и наоборот, только когда твердотельные переключатели 20 находятся в закрытом состоянии.

Таким образом, операция вставки/извлечения переключающего блока 2 всегда осуществляется в безопасных рабочих условиях с заметным уменьшением явления контактного зажигания, например электрических дуг, при взаимном соединении/разъединении контактов 21, 22, 51, 52.

В действительности, поскольку операция вставки/извлечения переключающего блока 2 осуществляется, когда твердотельные переключатели 20 находятся в закрытом состоянии, в худшем случае должны быть прерваны только слабые токи в несколько десятков мА (токи утечки твердотельных переключателей 20, циркулирующие вдоль электрических полюсов).

Общая энергия от возможного возникновения электрических дуг, следовательно, значительно уменьшается, когда контакты 21, 22 разъединения переключающего блока 2 соединяются/разъединяются с соответствующими контактами 51, 52 разъединения несущей рамы 5, посредством чего предотвращаются разрушающие эффекты.

Предпочтительно блок 4 управления содержит цифровое устройство обработки (не показано), такое как микроконтроллер.

Предпочтительно средство 41 управления представляет собой компьютеризованное средство, т.е. набор программных инструкций, модулей или процедур, которые могут быть выполнены упомянутым цифровым устройством обработки.

В качестве альтернативы блок 4 управления может иметь аналоговый тип, при этом средство 41 управления может содержать одну или несколько подходящих аналоговых схем.

Конечно, возможны и другие решения согласно потребностям.

Предпочтительно средство 41 управления выполнено с возможностью принимать первые командные сигналы S1 для выполнения операции вставки/извлечения переключающего блока 2.

Средство 41 управления выполнено с возможностью незамедлительно обеспечивать вторые командные сигналы S2, чтобы коммутировать твердотельные переключатели 20 каждого электрического полюса в закрытое состояние при приеме управляющих сигналов S1.

Предпочтительно средство 41 управления выполнено с возможностью принимать разрешающие сигналы E от соответствующего первого датчика 202, причем упомянутые сигналы E указывают на рабочее состояние твердотельных переключателей 20.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, когда твердотельные переключатели 20 коммутируют в закрытое состояние (блок управления принял разрешающий сигнал E), средство 41 управления обеспечивает третьи командные сигналы S3, чтобы дать возможность приводному средству 3 переместить переключающий блок 2.

В случае моторизированного маневра переключающего блока 2 средство 41 управления предпочтительно обеспечивает четвертые командные сигналы S4, чтобы активизировать движущее средство 300 для перемещения переключающего блока 2.

Командные сигналы S2 могут представлять собой сигналы тока или напряжения, которые пригодны, чтобы привести в действие твердотельные переключатели 20 и коммутировать последние в закрытое состояние.

Командные сигналы S1, S3, S4 могут иметь различные типы в зависимости от решения, принятого для выполнения операции вставки/извлечения переключающего блока 2.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в которых механическая энергия для выполнения операции вставки или извлечения переключающего блока 2 может быть обеспечена движущим средством 300, командные сигналы S1 могут быть отправлены командной кнопкой 410, которая приводится в действие пользователем или удаленным электронным устройством 420 (например, блоком управления защитой), которое способно поддерживать связь с блоком 4 управления.

При приеме командных сигналов S1 блок 4 управления отправляет командные сигналы S2 к твердотельным переключателям 20 для того, чтобы коммутировать последние в закрытое состояние.

Когда он принимает разрешающие сигналы E, блок 4 управления обеспечивает командные сигналы S4 для активации движущего средства 300.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, в которых механическая энергия для выполнения операции вставки/извлечения переключающего блока 2 может быть обеспечена вручную, командные сигналы S1 отправляются вторым датчиком 430, который выполнен с возможностью обнаружения вставки ручки в посадочное место 311. При приеме командных сигналов S1 блок 4 управления отправляет командные сигналы S2 к твердотельным переключателям 20 для того, чтобы коммутировать последние в закрытое состояние.

В качестве альтернативы средство 41 управления может быть выполнено с возможностью не принимать разрешающих сигналов E и не обеспечивать командных сигналов S3.

В этом случае работа приводного средства 3 и твердотельных переключателей 20 координируется преимущественно за счет использования очень короткого времени вмешательства блока 4 управления, который способен переключить твердотельные переключатели 20 в закрытое состояние, перед тем как переключающий блок 2 начнет перемещаться.

Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения работа приводного средства 3 ручкой обычно предотвращается вторым блокирующим механизмом (не показан).

В этом случае блок 4 управления преимущественно принимает разрешающий сигнал E от датчика 202 и обеспечивает командные сигналы S3, чтобы отключить упомянутый второй блокирующий механизм.

Затем пользователь может привести в действие приводное средство 3 ручкой, вставленной в посадочное место 311 маневра.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения механическая энергия для выполнения операции извлечения переключающего блока 2 может быть обеспечена подходящими приводящими пружинами, которые поддерживаются в сжатом состоянии первым блокирующим механизмом.

В этом случае командные сигналы S1 (для выполнения операции извлечения) могут быть отправлены командной кнопкой 410 или удаленным электронным устройством 420.

При приеме командных сигналов S1 блок 4 управления отправляет командные сигналы S2 к твердотельным переключателям 20 для того, чтобы коммутировать последние в закрытое состояние.

Когда он принимает разрешающий сигнал E, блок 4 управления обеспечивает командные сигналы S3 для отключения упомянутого первого блокирующего механизма.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения командные сигналы S1 могут быть отправлены третьим датчиком 440, который обнаруживает прерывание вспомогательного электроснабжения электрического двигателя 301 и/или блока 4 управления.

При приеме командных сигналов S1 блок 4 управления отправляет командные сигналы S2 к твердотельным переключателям 20 для того, чтобы коммутировать последние в закрытое состояние.

Для этой функциональности блок 4 управления преимущественно питается соответствующим образом устроенным средством хранения, описанным выше.

Далее переключающий блок 2 может быть безопасно приведен в положение извлечения за счет ручного задействования приводного средства 3.

Если электрической энергии, сохраненной средством хранения, достаточно, блок 4 управления также может обеспечить командные сигналы S4 для активизации движущего средства 300 для аварийной операции извлечения переключающего блока 2.

Для этой функциональности и блок 4 управления и электрический двигатель 301 преимущественно питаются соответствующим образом устроенным средством хранения, описанным выше.

Переключающее устройство 1 может представлять собой объект возможных вариантов от описанного выше.

Например, средство 41 управления может быть выполнено с возможностью координировать работу приводного средства 3 и твердотельных переключателей 20 согласно схемам координирования, отличным от таковых, проиллюстрированных выше, но вся реализация операции вставки/извлечения переключающего блока 2 осуществляется после того, как твердотельные переключатели 20 коммутируют в закрытое состояние.

Переключающее устройство 1 гарантирует относительно высокий уровень надежности, поскольку твердотельные переключатели 20 используются для прерывания фазовых токов, циркулирующих вдоль электрических полюсов.

Более того, благодаря использованию твердотельных переключателей 20 операции прерывания могут быть выполнены с относительно коротким временем задержки. С другой стороны, твердотельные переключатели 20 гарантируют относительно продолжительный эксплуатационный период с возможностью выполнения большого количества операций прерывания.

Переключающее устройство 1 обеспечивает интеграцию функциональных возможностей прерывания и разъединения за счет применения единственного переключающего блока 2, другими словами, без необходимости применения переключающего блока, выделенного для выполнения операций прерывания, и дополнительного переключающего блока, выполненного для выполнения операций разъединения, как это происходит в решениях предыдущего уровня техники.

В действительности гальваническое соединение/изолирование электрических полюсов с/от внешних устройств или шин питания обеспечивается операцией вставки/извлечения переключающего блока 2 без использования выделенных электромеханических переключающих устройств.

Такая способность выполнения комплексных функциональных возможностей прерывания и разъединения обеспечивает заметные преимущества относительно координирования операций прерывания/разъединения и сопряжения между компонентами переключающего устройства.

Более того, это позволяет получить переключающее устройство, которое отличается упрощенной структурой, которая имеет относительно небольшой размер.

Переключающее устройство 1 обеспечивает усовершенствования относительно выполнения операций разъединения.

Когда выполняется операция разъединения, твердотельные переключатели 20 каждого электрического полюса электрически изолируются от внешних устройств или шин питания в двух точках разъединения на входе и на выходе от их рабочего положения.

Этот признак обеспечивает улучшенное изолирование от шин питания или устройств, расположенных на входе в отношении переключающего устройства 1, и электрических нагрузок, расположенных на выходе.

Более того, этот признак позволяет более легко и безопасно осуществлять вмешательство в работу твердотельных переключателей 20, например, в целях технического обслуживания.

Кроме того, это упрощает выполнение вмешательства для модифицирования в зоне действия, например замены переключающего устройства, которое уже установлено в зоне действия и которое содержит отдельные блоки прерывания и разъединения, новым переключающим устройством, которое имеет единственный переключающий блок и, следовательно, способно обеспечить комплексные функциональные возможности прерывания и разъединения.

Переключающее устройство 1 показало себя как относительно простое и бюджетное в реализации на промышленном уровне, а также как практичное для установки в зоне эксплуатации.

Таким образом, задуманное переключающее устройство поддается модификациям и изменениям, все из которых находятся в объеме идеи изобретения, как определено, в частности, прилагаемой формулой изобретения; при этом может быть реализовано любое возможное сочетание ранее раскрытых вариантов осуществления и должно быть рассмотрено в рамках идеи настоящего раскрытия; кроме того, все детали могут быть заменены технически эквивалентными элементами.

Также материалы для использования, если только они совместимы с конкретным применением и назначением, а также размерами, могут быть любыми согласно требованиям и современному техническому уровню.

Изобретение относится к области техники переключающих устройств низкого напряжения, таких как прерыватели цепи, разъединители, замыкатели и т.п. Технический результат – предотвращение интенсивного износа контакта с последующим заметным уменьшением электрической стойкости, т.е. количеством операций переключения, которое может выполнить переключающее устройство. Достигается тем, что переключающее устройство содержит: переключающий блок, содержащий для каждого электрического полюса первый контакт разъединения, второй контакт разъединения и один или несколько твердотельных переключателей. Несущую раму, содержащую для каждого электрического полюса третий контакт разъединения и четвертый контакт разъединения, которые соединяются/отделяются соответственно с/от первого и второго контактов разъединения, когда переключающий блок находится в положении вставки/извлечения в отношении несущей рамы. Приводное средство для перемещения переключающего блока между положением вставки и упомянутым положением извлечения и наоборот. Блок управления, содержащий средство управления, которое выполнено с возможностью координировать работу приводного средства и твердотельных переключателей, когда должна быть выполнена операция вставки/извлечения переключающего блока таким образом, что приводное средство перемещает переключающий блок только тогда, когда твердотельные переключатели находятся в закрытом состоянии. 11 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Переключающее устройство (1), отличающееся тем, что оно содержит:

- переключающий блок (2), содержащий внешний корпус (29), который вмещает один или несколько электрических полюсов (2A, 2B), причем упомянутый переключающий блок содержит для каждого из упомянутых электрических полюсов первый контакт (21) разъединения, второй контакт (22) разъединения и один или несколько твердотельных переключателей (20), которые могут быть переключены между открытым состоянием и закрытым состоянием и наоборот,

- несущую раму (5), содержащую для каждого из упомянутых электрических полюсов третий контакт (51) разъединения и четвертый контакт (52) разъединения, причем упомянутый переключающий блок (2) является подвижным в отношении упомянутой несущей рамы между положением (А) вставки, когда упомянутый первый контакт (21) разъединения и упомянутый контакт (22) разъединения соединены соответственно с соответствующим третьим контактом (51) разъединения и четвертым контактом (52) разъединения, и положением (В) извлечения, когда упомянутый первый контакт (21) разъединения и упомянутый контакт (22) разъединения отделены соответственно от соответствующего третьего контакта (51) разъединения и четвертого контакта (52) разъединения и наоборот,

- приводное средство (3) для перемещения упомянутого переключающего блока между упомянутым положением (А) вставки и упомянутым положением (В) извлечения и наоборот,

- блок (4) управления, который выполнен с возможностью управлять работой упомянутого переключающего блока (2) и упомянутого приводного средства (3), причем упомянутый блок управления содержит средство (41) управления, которое выполнено с возможностью координировать работу упомянутого приводного средства (3) и упомянутых твердотельных переключателей (20), когда должна быть выполнена операция вставки/извлечения упомянутого переключающего блока (2) таким образом, что приводное средство перемещает упомянутый переключающий блок (2) только тогда, когда упомянутые твердотельные переключатели находятся в закрытом состоянии.

2. Переключающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое средство (41) управления выполнено с возможностью принимать первый командный сигнал (S1), чтобы выполнить операцию вставки/извлечения упомянутого переключающего блока (2), причем упомянутое средство управления обеспечивает второй командный сигнал (S2), чтобы коммутировать упомянутые твердотельные переключатели (20) в закрытое состояние при приеме упомянутого первого командного сигнала.

3. Переключающее устройство по п. 2, отличающееся тем, что упомянутое средство (41) управления выполнено с возможностью обеспечивать третий командный сигнал (S3), чтобы дать возможность упомянутому приводному средству переместить упомянутый переключающий блок (2), когда упомянутые твердотельные переключатели (20) коммутируют в закрытое состояние.

4. Переключающее устройство по п. 3, отличающееся тем, что упомянутое средство (41) управления выполнено с возможностью обеспечивать четвертый командный сигнал (S4), чтобы активировать движущее средство (300) для перемещения упомянутого переключающего блока (2), когда упомянутые твердотельные переключатели (20) коммутируют в закрытое состояние.

5. Переключающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый первый и второй контакты (21, 22) разъединения размещены на задней стенке (25) упомянутого переключающего блока (2), а упомянутый третий и четвертый контакты (51, 52) разъединения размещены на несущей стенке (50) упомянутой несущей рамы (5), причем упомянутая несущая стенка (50) функционально связана с упомянутой задней стенкой (25), когда упомянутый переключающий блок (2) в упомянутом положении (А) вставки.

6. Переключающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое приводное средство (3) содержит движущее средство (300) для обеспечения механической энергии для перемещения упомянутого переключающего блока.

7. Переключающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое приводное средство (3) может быть приведено в действие вручную приводным инструментом для обеспечения механической энергии для перемещения упомянутого переключающего блока.

8. Переключающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое приводное средство (3) содержит механическое средство (30) передачи, которое выполнено с возможностью передавать механическую энергию для перемещения упомянутого переключающего блока.

9. Переключающее устройство по п. 8, отличающееся тем, что упомянутое механическое средство (30) передачи содержит первую кинематическую цепь (31), которая выполнена с возможностью преобразовывать движение, сообщенное упомянутым движущим средством (300) или упомянутым приводным инструментом, в поступательное движение подвижной каретки (32), и вторую кинематическую цепь (33), которая выполнена с возможностью преобразовывать поступательное движение упомянутой подвижной каретки во вращательное движение передаточного вала (34), который прочно соединен с первым фиксирующим элементом (35) и вторым фиксирующим элементом (36), которые могут быть функционально соединены соответственно с первым фиксирующим шипом (291) и вторым фиксирующим шипом (292) внешнего корпуса (29) упомянутого переключающего блока.

10. Переключающее устройство по п. 9, отличающееся тем, что упомянутый первый фиксирующий элемент (35) и упомянутый второй фиксирующий элемент (36) образованы соответственно первой пластиной (351) и второй пластиной (361), которые имеют такую форму, чтобы определять первое фиксирующее посадочное место (352) и второе фиксирующее посадочное место (362), которые соответственно функционально соединяются с упомянутым первым фиксирующим шипом (291) и упомянутым вторым фиксирующим шипом (292) на первых соединительных краях (353) и вторых соединительных краях (363), которые имеют такую форму, чтобы иметь эксцентрический профиль в отношении оси вращения упомянутого передаточного вала (34).

11. Переключающее устройство по п. 10, отличающееся тем, что упомянутые первые и вторые соединительные края (353, 363) имеют первые участки (353A, 363A) и вторые участки (353B, 363B), которые имеют такую форму, чтобы иметь разные эксцентрические профили в отношении оси вращения упомянутого передаточного вала (34).

12. Переключающее устройство по п. 10, отличающееся тем, что упомянутый первый фиксирующий шип (291) и упомянутый второй фиксирующий шип (292) размещены на противоположных боковых стенках (26) упомянутого переключающего блока (2).