真空斷路器組件的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種真空斷路器(VCB)組件,包括配置為旋轉至少一個轉子的單電機;VCB,具有配置為控制通過VCB的電流流動的斷路機構;以及第一電磁離合器,配置為選擇性地接合至少一個轉子與斷路機構,以對斷路機構加載。VCB組件還包括:底架,底架配置為支撐VCB組件以及將VCB組件從第一位置移動至第二位置;以及第二電磁離合器,配置為選擇性地接合至少一個轉子與底架以驅動底架。
【專利說明】真空斷路器組件
【技術領域】
[0001]本文公開的主題涉及真空斷路器(VCB)組件,特別涉及對斷路構件物理加載以及通過相同電機驅動底架的VCB組件。
【背景技術】
[0002]真空斷路器(VCB)用于中斷電壓或中斷供電,特別是在到大約40千伏的中壓系統中。在VCB中,金屬觸頭被包圍在形成真空的室中。當斷路器跳閘以及觸頭分離從而打開電源電路時,分離觸頭的真空導致觸頭之間最小的電弧。
[0003]VCB可以保存在包括開關設備(switchgear)結構的存儲結構中,該開關設備結構提供通向VCB的入口。但是,包括電機、齒輪、電子器件、VCB和其他部件的存儲結構的各種部件可能導致較大的存儲結構。
【發明內容】
[0004]根據本發明的一方面,真空斷路器(VCB)組件包括:配置為旋轉至少一個轉子的單電機(single motor) ;VCB,具有配置為控制通過該VCB的電流流動的斷路機構;以及第一電磁離合器,配置為選擇性地接合至少一個轉子與該斷路機構,以對該斷路機構加載。VCB組件還包括底架,底架配置為支撐VCB組件以及將VCB組件從第一位置移動至第二位置;以及第二電磁離合器,配置為選擇性地接合至少一個轉子與底架,以驅動底架。
[0005]根據本發明的另一方面,開關設備設備包括一個或多個隔室。每個隔室包括真空斷路器(VCB)組件,每個VCB組件包括:配置為旋轉至少一個轉子的單電機;VCB,具有斷路機構以控制通過VCB的電流流動。每個斷路機構還包括:第一電磁離合器,配置為選擇性地接合至少一個轉子與斷路機構,以對斷路機構加載;以及底架,配置為將底架從被包圍位置滑動至接近位置。每個VCB組件還包括第二電磁離合器,配置為接合至少一個轉子與底架以驅動底架。
[0006]根據本發明的再一方面,控制真空斷路器(VCB)組件的方法包括:通過單電機旋轉至少一個轉子,以及接合第一電磁離合器與至少一個轉子。第一電磁離合器配置為將扭矩傳遞至斷路機構以控制通過VCB的電流流動。所述方法還包括接合第二電磁離合器與至少一個轉子。第二電磁離合器配置為將扭矩傳遞至底架,以將底架從第一位置移動至第二位置。
[0007]通過結合附圖的以下描述,這些以及其他優勢和特點將變得更清晰。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]作為說明書結論的權利要求書中特別指出和清楚地請求保護被視為本發明的主題。通過結合附圖的以下詳細描述,本發明的前述和其他特征以及優勢是清晰的,其中:
[0009]圖1是根據本發明的實施例的真空斷路器組件;
[0010]圖2A和2B顯示根據本發明的實施例的真空斷路器的框圖;
[0011]圖3是根據本發明的實施例的開關設備裝置;以及
[0012]圖4是顯示根據本發明的實施例的方法的流程圖。
[0013]詳細描述參考附圖以示例方式解釋了本發明的實施例以及優勢和特征。
【具體實施方式】
[0014]圖1顯示根據本發明的實施例的真空斷路器(VCB)組件100。VCB組件100包括電機101,由電機101驅動的齒輪箱102,各自由齒輪箱102選擇性地驅動的第一電磁離合器103和第二電磁離合器104。組件100包括VCB105,VCB105配置為接收電源輸入并將電源傳輸至輸出端。VCB105包括一個或多個斷路機構,斷路機構配置為基于在VCB105接收的電壓或電流的預定水平,或者基于用戶手動打開電源電路的輸入而打開電源電路以防止電源輸出。在一個實施例中,一個或多個斷路機構包括彈簧、線圈或者其他致動器,它們連接至傳遞電路的電流的電觸頭。通過向斷路機構施加力以在斷路機構中存儲勢能,例如通過壓縮彈簧,斷路機構可以被設置或者“加載”。閂鎖用于保護斷路機構。當檢測到斷路條件時,例如過流或者用戶輸入以中斷電路,閂鎖被移開,斷路機構被卸載以快速分離真空斷路器105的觸頭以打開電路。
[0015]圖2A和2B顯示根據本發明的實施例的真空斷路器(VCB)200的框圖。VCB200可以對應于圖1的VCB105。此外,雖然以描述方式提供VCB200的框圖,但是本發明的實施例包含包括額外和不同部件的任何類型的真空斷路器。
[0016]參考圖2A,真空斷路器(VCB) 200包括真空室201,固定觸頭202和可動觸頭203。VCB200還包括斷路機構204,例如彈簧。例如通過壓縮彈簧,當力F被施加到斷路機構204上時,斷路機構204被加載。當斷路機構204被加載時,可動觸頭203接合固定觸頭202,電流從一個觸頭流到另一個觸頭。在圖2A中,電流Iin顯示為流入固定觸頭202,電流Itjut顯不為從可動觸頭203流出。
[0017]參考圖2B,當檢測到斷路事件、觸發器或其他電路中斷事件時,例如過壓、過流或打開電路的用戶輸入,斷路機構204被卸載,可動觸頭203從固定觸頭202分離,防止電路中的電流流動。例如,在斷路機構204為彈簧的實施例中,閂鎖或其他保持機構可從彈簧移開,導致彈簧展開并將勢能釋放為動能。彈簧的展開引起可動觸頭203快速從固定觸頭202分離。
[0018]再參考圖1,第一和第二電磁離合器103和104均包括轉子和電樞。轉子連接至齒輪箱102,并基于電機101產生的旋轉而旋轉。電樞從轉子脫離,直到電流施加到轉子和電樞之一上的電磁線圈從而將轉子與電樞接合。例如,在一個實施例中,轉子包括面向電樞的盤,盤包括磁性部件,電樞包括線圈。當電流通過線圈時,產生吸引磁性部件的磁場。相應地,電樞和轉子彼此接合,電樞開始與轉子一起旋轉。相應地,電樞的旋轉的被選擇性以到電磁器件的控制電流控制。電樞連接至由轉子的旋轉驅動的一個或多個裝置。
[0019]參考圖1,第一電磁離合器的電樞連接至底架106,第二電磁離合器的電樞連接至VCB105。特別地,底架106包括一個或多個齒輪、帶子或其他驅動機構,以將底架從第一位置(例如結構中的被包圍位置)移動到第二位置(例如允許用戶接近VCB組件100的部件的接近位置)。電磁離合器103的電樞接合底架106的齒輪、帶子或其他驅動機構,以將底架106從一個位置物理驅動到另一個位置。第一電磁離合器103通過帶子、齒輪、鏈條或其他扭矩傳遞機構連接至底架106。在一個實施例中,底架106是支撐VCB組件100的每個部件的結構。換言之,電機101、第一和第二電磁離合器103和104、齒輪箱102和電壓斷路器105中的每一個均依靠在底架106上,并由底架106支撐。在一個實施例中,在正常操作過程中,底架106保存在例如開關設備結構的結構中。然后,當用戶或操作者希望接近VCB組件100的部件時,扭矩可以從電機101通過齒輪箱102和第一電磁離合器103傳遞至底架106,從而引起VCB組件100從包圍結構向外移動,進而允許接近VCB組件100的部件。當底架106被移動時,由底架106支撐的VCB組件100的每個部件也移動。
[0020]電機101還可以通過齒輪箱102和第二電磁離合器104驅動電壓斷路器105的一個或多個部件。電壓斷路器105包括連接至電觸頭的一個或多個斷路機構,電觸頭控制電路中的電流流動。電磁離合器104接合一個或多個斷路機構以對斷路機構加載。例如,電磁離合器104的電樞可以驅動壓縮臂,壓縮臂施加克服彈簧的力以對彈簧加載。閂鎖接合彈簧以將彈簧維持在加載狀態,直到檢測到斷路事件。本發明的實施例包括向VCB105的任何部件——包括臂、觸發器、彈簧和任何其他部件提供物理力,例如線性力、扭矩或二者。本發明的實施例還包括通過電磁離合器104產生的扭矩生成電能,以對VCB105的一個或多個部件或者與VCB105關聯的電路進行電加載。
[0021]VCB組件100還包括用于防止損害部件或操作者的互鎖裝置108。互鎖裝置108可以包括任何類型的互鎖裝置,例如電氣互鎖裝置或機械互鎖裝置,以及可以防止第一和第二電磁離合器103和104的同時接合。特別地,當第二電磁離合器104向VCB105供電時,互鎖裝置108防止向第一電磁離合器103供電以引起第一電磁離合器103接合齒輪箱102。類似的,當接收到控制信號以啟動第一電磁離合器103接合齒輪箱102時,互鎖裝置108保證停止第二電磁離合器104的電能,防止第二電磁離合器104接合齒輪箱102以及向VCB105提供扭矩。
[0022]在操作中,電機101以控制電路107確定的速度旋轉,控制電路107可包括用于驅動電機101的任何電路,例如脈寬調制電路,預編程信號,基于模擬表盤或基于開關的用戶控制信號,或者用于驅動電機101的任何其他電路。根據從控制電路107接收的命令,第一和第二電磁離合器103和104存在于接合狀態或者脫離狀態中。在啟動或者正常操作過程中,控制電路107可以發送控制信號以接合第二電磁離合器104與齒輪箱102,從而對VCB105的部件加載,將VCB保持在閉合狀態,允許電能通過VCB105。在一個實施例中,例如,電機101通過齒輪箱102和第二電磁離合器104引起電樞或彈簧旋轉到被加載位置中。在被加載位置中,電樞或彈簧可以被鎖定到位,而且第二電磁離合器104可以從齒輪箱102脫離。
[0023]在另一個實施例中,在VCB105的操作過程中,第二電磁離合器104被保持在與齒輪箱102的接合位置中,以允許電能流過VCB105。在這樣的實施例中,第二電磁離合器104可以向電樞或彈簧提供恒定的扭矩,當達到斷路閾值時,或者當在VCB105中檢測到另一個跳閘事件時,施加的扭矩可以被停止或克服。
[0024]控制電路107可以生成控制信號,以基于VCB105中的斷路條件,基于用戶控制,基于預編程代碼,或者基于任何其他的預定條件,接合第一電磁離合器103和齒輪箱102。此外,用戶可以開動動物理輸入端,例如按鈕或開關,以接合第一電磁離合器103和齒輪箱102。當第一電磁離合器103接合至齒輪箱102時,電機101產生的扭矩通過齒輪箱102和第一電磁離合器103被傳輸至底架106。電機101驅動一個或多個齒輪、輪子、杠桿或其他機構以將底架106從一個位置或地點移動至另一個位置或地點。特別的,當底架106位于存儲結構中時,電機101移動底架106以從存儲室向外突出,從而允許操作者接近VCB組件100的部件。
[0025]在一個實施例中,齒輪箱102包括具有不同轉速的第一和第二齒輪。第一電磁離合器103接合第一齒輪或者連接至第一齒輪的轉子,從而以第一速度驅動VCB105的斷路機構,第二電磁離合器104接合第二齒輪或者連接至第二齒輪的轉子,從而以不同于第一速度的第二速度驅動底架106。在這樣的實施例中,即使在電機101以單一恒定速度旋轉軸或轉子時,VCB105的斷路機構和底架106仍以不同速度被驅動。
[0026]在另一個實施例中,基于電機101是與第一電磁離合器103還是第二電磁離合器104接合改變向電機101供電的水平,以改變施加到斷路機構和底架106的轉速或扭矩。在又一個實施例中,齒輪箱102包括具有不同轉速的第一和第二齒輪,以接合第一和第二電磁離合器103和104,基于電機101是與第一電磁離合器103還是第二電磁離合器104接合改變向電機101供電的水平。
[0027]圖3顯示根據本發明的實施例的開關設備裝置300。開關設備裝置300包括彼此上下堆疊的三個真空斷路器(VCB)組件310、320和330。但是,本發明的實施例不限于包括任何特定數量的VCB組件的開關設備組件。相反,可以使用開關設備裝置300可物理支撐的任何數量的VCB組件。VCB組件310、320和330中的每一個均可對應于圖1的VCB組件100。每個VCB組件310,320和330包括VCB31U321和331以及底架312,322和332。底架312、322和332中的每一個獨立于每個其他的VCB組件310、320和330移動其各自的VCB組件310、320和330,允許操作者分別查看每個VCB組件310、320和330的部件。
[0028]每個VCB組件310、320和330接收電源輸入并輸出電源。電源輸入分別通過VCB31U321和331傳送,VCB31U321和331基于超過預定閾值的電壓或電流水平中斷電流。在本發明的實施例中,VCB組件310、320和330中的每一個包括獨立的電機、齒輪箱和一對電磁離合器,如圖1的VCB組件100中所示,以獨立控制各個VCB311、321和331以及底架 312,322 和 332。
[0029]圖4顯示根據本發明的實施例的方法的流程圖。在方框402中,基于控制信號驅動電機。電機可包括能夠產生軸或轉子中的扭矩的任何類型的電機。在方框404中,第一電磁(EM)離合器接合至由電機驅動的轉子或齒輪。在一個實施例中,轉子或電樞上的電磁線圈被通電以使轉子接合第一電磁離合器的電樞。轉子被電機驅動,這導致當第一電磁接合器與轉子接合時電樞被電機驅動。
[0030]在方框406中,真空斷路器(VCB)機構基于第一電磁離合器與被電機驅動的轉子或齒輪的接合而被驅動。斷路機構可以是彈簧、致動器或能夠被加載從而操作VCB的任何其他機構。在方框408中,第二電磁(EM)離合器接合至由電機驅動的齒輪或轉子。該齒輪或轉子可以是與驅動第一電磁離合器相同的齒輪或轉子或者不同的齒輪或轉子。例如,在一個實施例中,電機驅動齒輪箱的齒輪,第一和第二電磁離合器接合對應于不同轉動方向或傳動比的齒輪箱的不同齒輪或轉子。但是,在本發明的每個實施例中,第一和第二電磁離合器都是由相同的電機驅動。
[0031]在方框410中,基于第二電磁離合器與齒輪或轉子接合,第一電磁離合器從齒輪或轉子脫離。在一個實施例中,控制信號供給至第一電磁離合器,以在接合第二電磁離合器之前脫離。在另一個實施例中,電氣互鎖裝置防止第一和第二電磁離合器同時接合齒輪或轉子。在這樣的實施例中,如果接合兩個電磁離合器的同時信號存在,那么電氣互鎖裝置可包括硬件或軟件以只選擇電磁離合器的其中之一保持與齒輪或轉子接合。
[0032]在方框412中,基于第二電磁離合器與齒輪或轉子的接合驅動底架。驅動底架可包括在接近位置和存儲位置之間移動底架。
[0033]根據本發明的實施例,通過使用兩個電磁離合器,一個電機可以驅動底架和斷路機構二者。相應的,可以例如在智能電網中電氣控制VCB組件和開關設備組件的部件。此夕卜,通過減小驅動VCB組件或開關設備裝置的部件所需的電機的數量,可以減小VCB組件或開關設備裝置的尺寸。
[0034]雖然已經結合有限數量的實施例詳細描述了本發明,但是容易理解,本發明不限于所公開的實施例。相反,本發明可以被修改,以包括之前沒有描述的任何數量的變化、改變、替代或等效設置,其相當于本發明的精神和范圍。此外,雖然已經描述了本發明的不同實施例,但是應理解,本發明的方面可以只包括所述實施例中的一些。相應的,本發明不應視為被以上描述限制,而只由所附權利要求書的范圍限定。
【權利要求】
1.一種真空斷路器(VCB)組件,包括: 配置為旋轉至少一個轉子的單電機; VCB,所述VCB具有斷路機構以控制通過所述VCB的電流流動; 第一電磁離合器,所述第一電磁離合器配置為選擇性地接合所述至少一個轉子與所述斷路機構,以對所述斷路機構加載; 底架,所述底架配置為支撐所述VCB組件以及將所述VCB組件從第一位置移動至第二位置;以及 第二電磁離合器,所述第二電磁離合器配置為選擇性地接合所述至少一個轉子與所述底架,以驅動所述底架。
2.根據權利要求1所述的VCB組件,其特征在于,所述至少一個轉子連接至所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器中的每一個。
3.根據權利要求1所述的VCB組件,還包括: 互鎖裝置,所述互鎖裝置連接至所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器,以基于所述第二電磁離合器接合所述至少一個轉子的而使所述第一電磁離合器從所述至少一個轉子脫離。
4.根據權利要求3所述的VCB組件,其特征在于,所述互鎖裝置是電氣互鎖裝置,配置為檢測用于所述第二電磁離合器接合所述至少一個轉子與所述底架的電信號,以及配置為基于檢測用于所述第二電磁離合器的電信號而停止用于所述第一電磁離合器接合所述至少一個轉子與所述斷路機構的信號。
5.根據權利要求1所述的VCB組件,其特征在于,所述單電機以及所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器都位于所述底架上且在所述底架移動時一起移動。
6.根據權利要求1所述的VCB組件,還包括: 控制電路,所述控制電路配置為控制所述電機的旋轉以及所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器與所述至少一個轉子的接合。
7.根據權利要求1所述的VCB組件,還包括: 齒輪箱,所述齒輪箱具有第一齒輪和第二齒輪,所述第一齒輪具有第一轉速,所述第二齒輪具有不同于所述第一轉速的第二轉速, 其中,所述至少一個轉子包括連接至所述第一齒輪的第一轉子和連接至所述第二齒輪的第二轉子,所述第一轉子配置為選擇性地接合所述斷路機構,以及所述第二轉子配置為選擇性地接合所述底架。
8.一種開關設備設備,包括: 一個或多個隔室,每個隔室包括真空斷路器(VCB)組件,每個VCB組件包括: 配置為旋轉至少一個轉子的單電機; VCB,所述VCB具有斷路機構以控制通過所述VCB的電流流動; 第一電磁離合器,所述第一電磁離合器配置為選擇性地接合所述至少一個轉子與所述斷路機構,以對所述斷路機構加載; 底架,所述底架配置為將所述底架從被包圍位置滑動至接近位置;以及第二電磁離合器,所述第二電磁離合器配置為接合所述至少一個轉子與所述底架,以驅動所述底架。
9.根據權利要求8所述的開關設備設備,其特征在于,所述至少一個轉子配置為接合所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器中的每一個。
10.根據權利要求8所述的開關設備設備,還包括: 互鎖裝置,所述互鎖裝置連接至所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器,以基于被所述第二電磁離合器被所述至少一個轉子接合而使所述第一電磁離合器從所述至少一個轉子脫離。
11.根據權利要求10所述的開關設備設備,其特征在于,所述互鎖裝置是電氣互鎖裝置,配置為檢測用于所述第二電磁離合器驅動所述底架的電信號,以及配置為基于檢測用于所述第二電磁離合器的電信號而停止用于所述第一電磁離合器對所述斷路機構加載的信號。
12.根據權利要求8所述的開關設備設備,其特征在于,所述單電機以及所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器都位于所述底架上且在所述底架移動時一起移動。
13.根據權利要求8所述的開關設備設備,還包括: 控制電路,所述控制電路配置為控制所述電機的旋轉以及所述第一電磁離合器和所述第二電磁離合器與所述至少一個轉子的接合。
14.一種控制真空斷路器(VCB)組件的方法,包括: 通過單電機旋轉至少一個轉子; 接合第一電磁離合器與所述至少一個轉子,所述第一電磁離合器配置為將扭矩傳遞至真空斷路器的斷路機構,以對所述斷路機構加載;以及 接合第二電磁離合器與所述至少一個轉子,所述第二電磁離合器配置為將扭矩傳遞至底架,以將所述底架從第一位置移動至第二位置。
15.根據權利要求14所述的方法,還包括: 基于所述第二電磁離合器與所述至少一個轉子的接合而停止所述第一電磁離合器與所述至少一個轉子的接合。
16.根據權利要求14所述的方法,其特征在于,對所述斷路機構加載包括向彈簧和致動器中的至少一個施加力,以對所述彈簧和致動器中的至少一個物理加載。
17.根據權利要求14所述的方法,其特征在于,移動所述底架包括將所述底架從存儲位置移動至接近位置和將所述底架從所述接近位置移動至所述存儲位置中的至少一個。
【文檔編號】H02B11/26GK104247183SQ201380003435
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月10日 優先權日:2013年4月10日
【發明者】任旭會, 王偉, 李麗影 申請人:通用電氣公司