单极单载流路径开关系统和方法技术方案

一种实施例描述了一种三相机电开关装置，其包括：三个单相开关装置，其彼此并联机械耦接且电耦接。单相开关装置中的每一个均包括：直流电磁操作器，其从控制电路接收直流控制信号，其中，该直流控制信号指示单相开关装置在期望时间处断开或闭合单相开关装置中的单载流路径；固定接触件，其布置在装置壳体内；以及可移动组件，其通过对电磁操作器进行通电或断电而移位，其中，该可移动组件包括可移动接触件，该可移动接触件与固定接触件一起断开和闭合单载流路径。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容总体上涉及开关装置，更具体地，涉及开关装置的操作和配置。
技术介绍
在(仅列举几个)工业、商业、材料处理、工艺和制造设置中都普遍使用开关装置。如在本文中所使用的，“开关装置”通常意在描述任何的机电开关装置，诸如机械开关装置(例如，接触器、继电器、空气断路装置(airbreakdevice)以及可控气氛装置(controlledatmospheredevice))或固态装置(例如，硅控整流器(SCR))。更具体地，开关装置通常断开以将电力从负载断开连接以及闭合以将电力连接至负载。例如，开关装置可以将三相电力与电动机连接或断开连接。当开关装置断开或闭合时，电力可能释放为电弧并且/或者引起提供至负载的电流振荡，这可能导致转矩振荡。为了有利于减小这样的效应的可能性和/或大小，可以在电力波形上的特定点处断开和/或闭合开关装置。这样仔细定时的开关有时被称为“波上点(pointonwave)”开关或“POW”开关。然而，开关装置的断开和闭合通常是非瞬时的。例如，在给出闭合指示的时间与开关装置实际闭合(即，合上)的时间之间可能有微小时延。类似地，在给出关断指示的时间与开关装置实际关断(即，断开)的时间之间可能有微小延迟。因此，为了利于电力波形上的特定点处的闭合或关断，确定该时延是有益的。更具体地，这可包括确定开关装置何时闭合或关断。此外，由于开关装置可以闭合以向负载供给电力，所以在将电力完全连接至负载之前确定是否有任何故障(诸如单相接地短路或相间短路)会是有益的。例如，在完全连接电力之前测试故障可使得能够检测故障，同时使由故障状况引起的峰值电流和/或通泄能量最小。此外，可利用开关装置来向电动机提供电力。例如，在一些应用中，开关装置可以包括在星形-三角形起动器或一些其他电动机控制装置中。如本文中所使用的，“星形-三角形起动器”意在描述通过将电动机中的绕组以星形配置、三角形配置或星形-三角形混合配置进行连接来控制电动机的操作(例如，速度、转矩，和/或功耗)的装置。实际上，除了控制电动机的起动之外，星形-三角形起动器还可以控制电动机的操作、甚至控制电动机的停止。更具体地，可以通过将电动机中的绕组以星形配置连接来起动电动机以减小向绕组供给的电压，这也可以减小电动机产生的转矩。一旦起动，电动机中的绕组可以以三角形配置连接以增大向绕组提供的电压，这也可以增大电动机产生的转矩。然而，如上所述，断开和闭合开关装置以将电动机连接成星形配置以及从星形配置转变成三角形配置可能会释放电力(例如，电弧放电)以及/或者引起提供至电动机的电流振荡。在一些实施例中，减小电弧放电和/或电流振荡的可能性和大小可以增加开关装置的寿命。因此，减小当闭合或关断开关装置时产生的电弧放电和/或电流振荡的可能性和大小会是有益的。更具体的，这可以包括在电力波形的特定点处断开和/或闭合星形-三角形起动器中的开关装置。此外，星形-三角形起动器通常将电力供给至电动机以使电动机以星形或三角形配置运行。更具体地，当电动机以星形配置运行时，电动机可使用较少的电力并且产生第一(例如，较低)转矩水平，而当电动机以三角形配置运行时，电动机可以使用较多电力并且产生第二(例如，较高)转矩水平。换言之，以星形-三角形起动器运行电动机能够有两种操作模式(例如，小功耗低转矩和大功耗高转矩)。然而，可能存在期望使电动机以这两种操作模式之间的某种模式进行操作的实例。例如，会期望产生比以星形配置进行操作时产生的转矩更大的转矩但消耗比以三角形配置进行操作时消耗的电力更少的电力。因此，提高星形-三角形起动器的操作灵活性会是有益的。在电动机自旋之后，可能因各种原因(诸如停电或雷击)而将电力从电动机断开连接。更具体地，开关装置(例如，接触器)可以断开以将电力断开连接。一旦将电力断开连接，旋转的动量会使电动机保持自旋，但是摩擦力(例如，空气阻力)会开始使电动机变慢。因而，电动机的频率逐渐减小。随后，可以通过重新闭合开关装置以将电力连接至电动机来重新起动电动机。在一些实施例中，诸如可靠性敏感实现方式中，可能期望尽快重新起动电动机，例如，在电动机还在自旋时。然而，由于电动机的频率改变，所以电动机相对于电源的相位关系也改变，由此产生了“跳变(beat)”条件。因此，当重新闭合开关装置以将电力重新连接至电动机时，电动机可能与电源不同相，这可能导致电流振荡和/或转矩振荡。在一些实施例中，使电流振荡和/或转矩振荡的可能性和大小最小会增长电动机和/或连接的负载的寿命。在一些实施例中，使电流的峰值最小可以减少保护电路的不当跳闸(例如，电路断路器或保险丝)，因而更有利地使得保护电路的大小能够适当。因此，使当电动机重新起动时产生的电流振荡和/或转矩振荡的大小和可能性最小会是有益的。更具体地，这可以包括当电力的相位和电动机的相位基本同相时、当电力的相位领先于电动机的相位时或者在一些其他期望的条件下重新起动电动机。如在下文中将更详细描述的那样，通过增加对供给至负载的电力的控制量，可以实现所描述的许多优点。例如，独立地控制三相电力的每个相会使得能够检测故障(例如，单相接地短路或相间短路)、同时使故障状况的持续时间、峰值电流和/或通泄能量最小。因此，使用下述开关装置会是有益的：该开关装置能够例如通过使得能够独立地控制电力的每个相来增加对供给至负载的电力的控制。此外，由于可以以各种实现方式(诸如星形-三角形起动器、反向器、电动机驱动旁路等)来使用开关装置，所以使用下述开关装置会是有益的：该开关装置可以是例如针对各种实现方式而被模块化配置的，以使开关装置的覆盖区(footprint)和/或内部连接(例如，线缆)最小。更一般地，模块化布置(诸如可以单独或成组合并的单相开关模块)可实现高度灵活的模块化设计和制造平台，这使得能够针对许多不同的需求和市场来组装装置。此外，虽然许多上述改进可一起使用，但是它们也可以因具有用于在开关和电力系统领域中进行改进的优异潜能而单独使用。例如，单相开关装置可用在POW(例如，定时)应用以及/或者常规(例如，非定时)应用中。此外，电动机控制装置(例如，星形-三角形起动器)也可以用在POW(例如，定时)应用以及/或者常规(例如，非定时)应用中。本公开内容涉及本领域中的各种不同的技术改进，其可以以各种组合来使用以提供本领域的发展。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种三相机电开关装置，其包括：三个单相开关装置，彼此并联机械耦接且电耦接，其中，所述单相开关装置中的每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相机电开关装置，包括：三个单相开关装置，彼此并联机械耦接且电耦接，其中，所述单相开关装置中的每一个均包括：直流电磁操作器，被配置成从控制电路接收直流控制信号，其中，所述直流控制信号指示所述单相开关装置在期望时间处断开或闭合所述单相开关装置中的单载流路径；固定接触件，布置在装置壳体内；以及可移动组件，被配置成通过对所述电磁操作器通电或断电而移位，其中，所述可移动组件包括可移动接触件，所述可移动接触件被配置成与所述固定接触件一起断开和闭合所述单载流路径。

【技术特征摘要】
2014.11.06 US 62/076,392;2015.08.21 US 14/832,6981.一种三相机电开关装置，包括：
三个单相开关装置，彼此并联机械耦接且电耦接，其中，所述单相开关装置中的每一个
均包括：
直流电磁操作器，被配置成从控制电路接收直流控制信号，其中，所述直流控制信号指
示所述单相开关装置在期望时间处断开或闭合所述单相开关装置中的单载流路径；
固定接触件，布置在装置壳体内；以及
可移动组件，被配置成通过对所述电磁操作器通电或断电而移位，其中，所述可移动组
件包括可移动接触件，所述可移动接触件被配置成与所述固定接触件一起断开和闭合所述
单载流路径。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，每条单载流路径包括单个线路侧导体、单个负载
侧导体、所述固定接触件、所述可移动接触件以及耦接至所述可移动组件的可移动导体。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，每个壳体包括：
下部壳体，所述电磁操作器布置在所述下部壳体中；以及
上部壳体，所述可移动组件布置在所述上部壳体中。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述直流电磁操作器包括磁芯，以及其中，所述可
移动组件包括衔铁，所述衔铁被配置成使得所述可移动组件能够在所述磁芯被通电或断电
时移位，其中，当所述机电开关装置闭合时在所述磁芯与所述衔铁之间提供有间隙。
5.根据权利要求4所述的装置，其中：
所述三相机电开关装置包括大致U形的磁轭；以及
所述磁芯为大致圆柱形、布置在所述磁轭中并且固定于所述磁轭。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述大致U形的磁轭包括两个直立侧，其中，所述
两个直立侧的端部具有与所述磁轭的其他部分相比而言减小的尺寸，以在所述电磁操作器
被通电时促进所述端部的饱和。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述磁芯包括孔，所述孔被配置成容纳从所述衔
铁延伸的定位销。
8.根据权利要求7所述的装置，包括复位弹簧，所述复位弹簧围绕所述定位销布置以将
所述可移动组件朝向断开位置推动。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述间隙包括气缝。
10.根据权利要求1所述的装置，包括装置壳体和多个分隔板，所述多个分隔板耦接至
所述装置壳体并且与所述可移动接触件相邻，其中，所述多个分隔板被配置成对在所述装
置的操作期间产生的热气和等离子体进行冷却并且将在所述装置的操作期间生成的电弧
分成更小的电弧，以及其中，所述壳体包括具有与所述分隔板相邻的通风通道的内表面，所
述通风通道被配置成利于引导所述热气和所述等离子体。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述多个分隔板中的每一个均包括凹部，所述
...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·H·伯克，克里斯托弗·J·温洛克，詹姆斯·J·金塞拉，斯特凡·T·杰维孔斯基，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US