用于斷路器的電力操作器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于斷路器的電力操作器及其方法。一種用于斷路器的電力操作器包括支架移動組件，以及具有往復(fù)柱塞的螺線管。柱塞構(gòu)造成響應(yīng)于脈動電流而與支架移動組件接合。
【專利說明】用于斷路器的電力操作器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及用于斷路器的電力操作器。
【背景技術(shù)】
[0002]斷路器采用成對的可分離觸頭、操作機構(gòu)和釋放器。在出現(xiàn)過電流狀況之后，斷路器內(nèi)的操作機構(gòu)將觸頭快速驅(qū)動到它們的斷開位置。采用在外部操作的把手或觸發(fā)器來使觸頭在斷開狀況和閉合狀況之間移動，通常是為了激勵相關(guān)聯(lián)的電力裝備。
[0003]當(dāng)這種斷路器位于相關(guān)聯(lián)的裝備遠處時，電力操作器可設(shè)置在斷路器上。電力操作器接合斷路器的操作把手，并且在由遠程切換式電動馬達提供的驅(qū)動力下移動把手。電力操作器對存儲系統(tǒng)提供機械能，并且在短時間內(nèi)提供大量能量，該機械能積累用于使斷路器進行快速的斷開或閉合操作。電力操作器的能量存儲系統(tǒng)經(jīng)由馬達來加壓，該馬達包括驅(qū)動齒輪組的可旋轉(zhuǎn)軸。齒輪組的最后一級與偏心凸輪接合，該偏心凸輪以對應(yīng)于齒輪的最后一級的角速度的頻率推動加壓桿。加壓桿移動張緊凸輪，以驅(qū)動彈簧加載式支架，該彈簧加載式支架包括把手開口，把手通過該把手開口從斷路器延伸。從彈簧釋放存儲能量，以快速切換斷路器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于斷路器的電力操作器包括支架移動組件，以及具有往復(fù)柱塞的螺線管。柱塞構(gòu)造成響應(yīng)于脈動電流而與支架移動組件接合。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于斷路器的電力操作器包括能夠與斷路器的斷路器觸發(fā)器接合的支架系統(tǒng)，布置成移動支架系統(tǒng)的支架移動組件，以及螺線管，該螺線管包括布置成響應(yīng)于脈動電流而與支架移動組件接合的往復(fù)柱塞。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種操作斷路器的電力操作器的方法包括使開關(guān)閉合，將脈動電流輸送到螺線管，使螺線管的柱塞以脈動電流的頻率往復(fù)運動，使柱塞與支架移動組件接合，支架移動組件移動支架系統(tǒng)，以壓縮能量存儲彈簧，以及在操作器完全加壓時，使支架系統(tǒng)閉鎖。
[0007]—種用于斷路器的電力操作器，操作器包括:支架移動組件；以及，具有往復(fù)柱塞的螺線管，其中，柱塞構(gòu)造成響應(yīng)于脈動電流而與支架移動組件接合。
[0008]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括構(gòu)造成提供脈動電流的脈沖電壓發(fā)生器。
[0009]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括加壓開關(guān)，其中，當(dāng)加壓開關(guān)閉合時，以及當(dāng)操作器未完全加壓時，電流輸送到脈沖電壓發(fā)生器。
[0010]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括限制開關(guān)，限制開關(guān)構(gòu)造成在操作器完全加壓時，阻止脈動電流輸送到螺線管。
[0011]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括構(gòu)造成能夠由支架移動組件移動的支架系統(tǒng)、閉鎖機構(gòu)、解鎖開關(guān)和解鎖促動器，其中，閉鎖機構(gòu)構(gòu)造成在操作器完全加壓時，使支架系統(tǒng)閉鎖，解鎖開關(guān)構(gòu)造成在解鎖開關(guān)閉合時，輸送電流，以促動解鎖促動器，并且解鎖促動器構(gòu)造成促動閉鎖機構(gòu)，以釋放支架系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選地，支架移動組件包括加壓桿，柱塞布置成以脈動電流的頻率接合加壓桿。
[0013]優(yōu)選地，加壓桿構(gòu)造成在電力操作器的單個加壓操作期間由柱塞接合多次。
[0014]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括回位彈簧，加壓桿被回位彈簧偏置向柱塞。
[0015]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括支架系統(tǒng)，支架系統(tǒng)包括能夠移動成接合斷路器的斷路器觸發(fā)器的支架板，其中，加壓桿沿基本上平行于支架板的方向延伸。
[0016]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括能夠移動成接合斷路器的斷路器觸發(fā)器的支架系統(tǒng)，其中，支架移動組件包括張緊凸輪，張緊凸輪布置成接合支架，以及響應(yīng)于脈動電流而驅(qū)動支架。
[0017]優(yōu)選地，支架移動組件進一步包括連接到張緊凸輪上的主軸，以及具有自由端和樞轉(zhuǎn)端的加壓桿，樞轉(zhuǎn)端支承在主軸上，并且柱塞布置成以脈動電流的頻率接合加壓桿的
自由端。
[0018]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括能夠移動成接合斷路器的斷路器觸發(fā)器的支架系統(tǒng)，其中，支架系統(tǒng)包括支架板、從支架板延伸的滾輪軸，以及安裝在滾輪軸上且能夠圍繞滾輪軸旋轉(zhuǎn)的支架滾輪。
[0019]優(yōu)選地，往復(fù)柱塞構(gòu)造成在操作器的單個加壓操作期間接合支架移動組件多次。
[0020]一種用于斷路器的電力操作器，操作器包括:能夠與斷路器的斷路器觸發(fā)器接合的支架系統(tǒng)；布置成移動支架系統(tǒng)的支架移動組件；以及，螺線管，其包括布置成響應(yīng)于脈動電流而與支架移動組件接合的往復(fù)柱塞。
[0021]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括布置成提供脈動電流的脈沖電壓發(fā)生器。
[0022]優(yōu)選地，電力操作器進一步包括加壓開關(guān)，其中，加壓開關(guān)在閉合時，以及如果操作器未完全加壓，將電流輸送到脈沖電壓發(fā)生器。
[0023]優(yōu)選地，支架移動組件包括加壓桿，柱塞布置成以脈動電流的頻率接合加壓桿。
[0024]一種操作斷路器的電力操作器的方法，方法包括:使開關(guān)閉合；將脈動電流輸送到螺線管；使螺線管的柱塞以脈動電流的頻率往復(fù)運動；使柱塞與支架移動組件接合，支架移動組件移動支架系統(tǒng)，以壓縮能量存儲彈簧；以及，當(dāng)操作器完全加壓時，使支架系統(tǒng)閉鎖。
[0025]優(yōu)選地，該方法進一步包括使支架系統(tǒng)解鎖，以切換斷路器。
[0026]優(yōu)選地，使柱塞與支架移動組件接合包括在單個加壓操作期間，使支架移動組件的加壓桿與柱塞接合多次。
[0027]從結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它的優(yōu)點和特征將變得更加顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求中特別指出和明確聲明了被視為本發(fā)明的主題。從結(jié)合附圖得到的以下詳細描述，本發(fā)明的前述和其它的特征和優(yōu)點是顯而易見的，其中:
圖1是采用示例性螺線管的電力操作器的示例性實施例的側(cè)視透視圖；
圖2是用于圖1的電力操作器的螺線管的示例性實施例的側(cè)視橫截面圖；
圖3是用于圖1的電力操作器的螺線管的另一個示例性實施例的部分透視橫截面圖； 圖4是圖1的電力操作器的示例性加壓桿和示例性張緊凸輪的分解透視圖； 圖5是組裝在一起的圖4的加壓桿和張緊凸輪的透視圖；
圖6是圖1的處于開始位置的電力操作器的正視透視圖；
圖7是圖1的處于加壓操作的電力操作器的正視透視圖；
圖8是圖1的處于加壓狀況的電力操作器的正視透視圖；
圖9是圖1的處于釋放狀況的電力操作器的正視透視圖；
圖10是圖1的電力操作器的示例性電路圖；以及，
圖11是圖1的電力操作器的示例性信號圖。
[0029]詳細描述參照附圖經(jīng)由示例闡明本發(fā)明的實施例，以及優(yōu)點和特征。
【具體實施方式】
[0030]圖1示出電力操作器100的示例性實施例。圖1中顯示的電力操作器100定位在斷路器112的外部上，斷路器112具有如顯示的斷路器觸發(fā)器114。觸發(fā)器114的移動能夠使容納在斷路器112內(nèi)的觸頭斷開和閉合。斷路器112配備有電力操作器100，以使得能夠?qū)τ|頭進行遠程切換。用于斷路器112的電力操作器100的示例性實施例用螺線管116(諸如線性螺線管)代替典型操作器的馬達和齒輪組。
[0031]在圖2和圖3中將螺線管116的示例性實施例分別顯示為螺線管216和316。參照圖2，螺線管216包括包圍線圈繞組220的機殼218。當(dāng)電流傳送通過線圈繞組220時，螺線管柱塞224的內(nèi)部區(qū)段222由于磁通量而被吸引得離線圈220的中心更近。柱塞224的內(nèi)部區(qū)段222被吸引向線圈220的中心使柱塞224的相對外部部分226線性地移動向加壓桿126的自由端部分124 (圖1)。螺線管216可進一步包括內(nèi)部彈簧228，其中，柱塞224的內(nèi)部區(qū)段222壓縮線圈220內(nèi)的內(nèi)部彈簧228，使得當(dāng)電流未傳送通過線圈220時，內(nèi)部彈簧228迫使柱塞224的內(nèi)部區(qū)段222遠離線圈220的中心，以及迫使柱塞224的外部部分226遠離加壓桿126的自由端部分124。
[0032]圖3的螺線管316類似于圖2的螺線管216，因為其也包括機殼318、線圈320和柱塞324，但是螺線管柱塞324的外部部分326沿遠離加壓桿126的自由端部分124的方向被拉向線圈320的中心，從而在螺線管316接收脈沖時壓縮內(nèi)部彈簧328。隨后內(nèi)部彈簧328使螺線管柱塞324的外部部分326朝加壓桿126的自由端124回位。
[0033]雖然已經(jīng)在圖2和圖3中示出了螺線管216、316的實施例，但對螺線管116的其它修改在這些實施例的范圍之內(nèi)。圖1中顯示的螺線管116可內(nèi)部地布置成包括內(nèi)部彈簧228,328,如圖2和3中顯示的，或者備選地或另外可包括外部彈簧，諸如回位彈簧144，以使柱塞118回到螺線管116中。在電力操作器100的示例性實施例中，螺線管116由脈動電流提供功率，使得螺線管柱塞118沿線性方向往復(fù)運動，諸如沿著螺線管116的縱向軸線，并且以脈動電流的頻率推動加壓桿126的自由端部分124。在本文描述的示例性實施例中采用的脈動電流對每個加壓操作包括具有多個脈沖的脈動直流電，使得柱塞118在單個加壓操作期間相對于螺線管116往復(fù)運動多次，如將在下面進一步描述的。
[0034]圖4和圖5描繪支架移動組件120的示例性實施例。如圖4中顯示的，加壓桿126的樞轉(zhuǎn)端128經(jīng)由一個方向離合器132安裝在主軸130上，以使加壓桿126可僅沿一個旋轉(zhuǎn)方向(被示為方向142)自由旋轉(zhuǎn)。在相反的旋轉(zhuǎn)方向136上，一個方向離合器134使加壓桿126與主軸130 —起旋轉(zhuǎn)。主軸130延伸通過襯套140，襯套140由延伸板156支承，延伸板156從操作器100的殼體138的側(cè)部延伸。殼體138的延伸板156從中延伸的側(cè)部可為基部，并且延伸板156能夠由襯套140的適當(dāng)支承件代替?；匚粡椈?44迫使加壓桿126進行回位移動，并且可進一步用來迫使螺線管柱塞118回位移動到螺線管116中。張緊凸輪146剛性地安裝在主軸130上，并且軸130僅沿一個方向(方向136)旋轉(zhuǎn)，以便阻止張緊凸輪146在能量存儲彈簧148的壓力下縮回，如圖1中顯示的。張緊凸輪146經(jīng)由支架滾輪152驅(qū)動支架系統(tǒng)150。支架系統(tǒng)150包括能夠傳遞張緊凸輪146的力和運動以壓縮能量存儲彈簧148的構(gòu)件。滾輪152支承在滾輪軸154上，并且圍繞滾輪軸154旋轉(zhuǎn)，滾輪軸154從支架板158垂直地延伸。支架板158中的觸發(fā)器開口 162允許斷路器觸發(fā)器114穿過其中。支架系統(tǒng)150的彈簧壓縮條160直接壓縮能量存儲彈簧148。
[0035]圖6-9展示電力操作器100的示例性操作順序。如圖6中顯示的，在加壓操作開始時，能量存儲系統(tǒng)，諸如包含能量存儲彈簧148的一個，尚未壓縮。螺線管116接收脈動電流,并且柱塞118往復(fù)運動，以頻繁地(反復(fù)地)推動加壓桿126的自由端124，自由端124進而移動張緊凸輪146，使其與支架滾輪152接合，以沿方向164移動支架板158，支架板158剛性地連接到支架滾輪152的軸154上，支架板158移動彈簧壓縮條160，以壓縮能量存儲彈簧148，如圖7中進一步顯示的。在加壓操作結(jié)束時，如圖8中顯示的，支架滾輪152從張緊凸輪146落下，并且支架系統(tǒng)150變得由閉鎖機構(gòu)166支承。同時，控制系統(tǒng)關(guān)閉對螺線管116的功率供應(yīng)。如圖9中顯示的，諸如通過使閉鎖機構(gòu)166沿遠離支架系統(tǒng)150的方向170移動來啟動閉鎖機構(gòu)166會使支架系統(tǒng)150得到釋放。來自能量存儲彈簧148的存儲能量沿方向168經(jīng)由支架板158傳輸?shù)綌嗦菲饔|發(fā)器114，并且斷路器112基本上立刻切換。
[0036]在圖10中顯示電力操作器100的電力圖的示例性實施例，并且在圖11中顯示示例性信號圖。電力操作器100包括螺線管116、脈沖電壓發(fā)生器174、中繼器176、解鎖促動器178、加壓操作限制開關(guān)180和&操作器182，并且包括這樣的用以用作用于電力操作器100的脈沖供應(yīng)系統(tǒng)的元件。電力操作器100的殼體138還包括可接近的加壓按鈕開關(guān)184和解鎖按鈕開關(guān)186。雖然在殼體138內(nèi)描繪某些元件，但應(yīng)當(dāng)理解的是，某些元件還可設(shè)置在殼體138的外部，并且還可設(shè)置在示例性電力操作器系統(tǒng)內(nèi)的遠處。參照圖10，當(dāng)加壓按鈕開關(guān)184被推動或者以別的方式被移動到閉合狀況時，對點A提供電流，并且電力操作器100開始加壓操作，如果還未加壓的話。脈沖電壓發(fā)生器174以點B處顯示的選定頻率將脈動電流傳送到中繼器176，中繼器176進而以點C處顯示的選定頻率將脈動電流脈沖傳送到螺線管116。在單個加壓操作期間，螺線管116使螺線管柱塞118以之前描述的脈動電流的頻率往復(fù)運動。在該加壓時期期間，加壓操作限制開關(guān)180將電流引導(dǎo)到&操作器182,如點D處顯示的。
[0037]當(dāng)操作器100達到其加壓極限時，加壓操作限制開關(guān)180切換到點E，從而如顯示的對點E提供電流。這表明加壓停止?fàn)顩r。在&操作器182中沒有來自D的電流的情況下，脈沖電壓發(fā)生器174不再對點B和點C提供脈沖，并且因而螺線管柱塞118不再相對于螺線管116移動。
[0038]雖然斷路器112本身可在過電流狀況的情況下斷開，但操作器100能夠遠程地切換斷路器112，諸如(但不限于)閉合斷路器112。在選擇切換斷路器112時，推動解鎖按鈕開關(guān)186，這允許來自點E的電流將電流輸送到點F，這促動電力解鎖促動器178。如上面描述的，當(dāng)電力解鎖促動器178釋放能量存儲彈簧148的存儲能量時，支架系統(tǒng)150不再加壓，并且因而加壓操作限制開關(guān)180回復(fù)到圖10中顯示的將電流引導(dǎo)到點D的位置。但是，在加壓按鈕開關(guān)184再次接合之前，&操作器182不把電流發(fā)送到脈沖電壓發(fā)生器174，并且操作器100未再次加壓。因而，操作器100處于圖9中顯示的解鎖狀況。雖然圖11中描繪了特定的時間間隔包括5個第二加壓操作，對電流的各個脈沖使用0.05秒的頻率，但這些時間間隔僅是操作時間順序的一個示例性實施例，并且其它時間間隔在這些實施例的范圍之內(nèi)。從點B傳送到點C的脈動電流示出示螺線管116在加壓開始到加壓停止的時期期間接收到的多個示例性脈沖。
[0039]通過提供如在電力操作器100的示例性實施例內(nèi)描述的螺線管116，在實踐一些實施例時可實現(xiàn)的一些優(yōu)點包括通過消除復(fù)雜的齒輪和馬達來簡化電力操作器100的設(shè)計。可降低成本，這是因為馬達由于其壽命長而往往不被完全利用，并且是操作器的最昂貴且最大的元件。與具有馬達的電力操作器相比，操作器100還可變得更緊湊和纖細。高度減小可允許減小斷路器在隔室或隔間內(nèi)部的深度。由于使用脈沖供應(yīng)系統(tǒng)，使得引入用低功率螺線管加壓的電控式能量存儲系統(tǒng)成為可能，該脈沖供應(yīng)系統(tǒng)可經(jīng)由螺線管116在較長時段里對能量存儲系統(tǒng)提供小部分能量。
[0040]雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)量的實施例來詳細描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易理解的是，本發(fā)明不限于這樣的公開的實施例。相反，可修改本發(fā)明，以結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變型、更改、替換或等同布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的多種實施例，但將理解的是，本發(fā)明的方面可包括所描述的實施例中的僅一些。因此，本發(fā)明將不視為由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于斷路器的電力操作器，所述操作器包括: 支架移動組件；以及， 具有往復(fù)柱塞的螺線管，其中，所述柱塞構(gòu)造成響應(yīng)于脈動電流而與所述支架移動組件接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括構(gòu)造成提供所述脈動電流的脈沖電壓發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括加壓開關(guān)，其中，當(dāng)所述加壓開關(guān)閉合時，以及當(dāng)所述操作器未完全加壓時，電流輸送到所述脈沖電壓發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括限制開關(guān)，所述限制開關(guān)構(gòu)造成在所述操作器完全加壓時，阻止所述脈動電流輸送到所述螺線管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括構(gòu)造成能夠由所述支架移動組件移動的支架系統(tǒng)、閉鎖機構(gòu)、解鎖開關(guān)和解鎖促動器，其中，所述閉鎖機構(gòu)構(gòu)造成在所述操作器完全加壓時，使所述支架系統(tǒng)閉鎖，所述解鎖開關(guān)構(gòu)造成在所述解鎖開關(guān)閉合時，輸送電流，以促動所述解鎖促動器，并且所述解鎖促動器構(gòu)造成促動所述閉鎖機構(gòu)，以釋放所述支架系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力操作器，其特征在于，所述支架移動組件包括加壓桿，所述柱塞布置成以所述脈動電流的頻率接合所述加壓桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力操作器，其特征在于，所述加壓桿構(gòu)造成在所述電力操作器的單個加壓操作期間由所述柱塞接合多次。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括回位彈簧，所述加壓桿被所述回位彈簧偏置向所述柱塞。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括支架系統(tǒng)，所述支架系統(tǒng)包括能夠移動成接合斷路器的斷路器觸發(fā)器的支架板，其中，所述加壓桿沿基本上平行于所述支架板的方向延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力操作器，其特征在于，進一步包括能夠移動成接合斷路器的斷路器觸發(fā)器的支架系統(tǒng)，其中，所述支架移動組件包括張緊凸輪，所述張緊凸輪布置成接合所述支架，以及響應(yīng)于所述脈動電流而驅(qū)動所述支架。
【文檔編號】H01H71/10GK103971997SQ201410045003
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】A.W.庫比薩 申請人:通用電氣公司