开关系统技术方案

本发明专利技术提出了一种开关系统(500，600，700)，包括：用于电流的机械开关(210)，包括导电状态和非导电状态；第一致动器(100)，被配置为改变机械开关的状态，其中第一致动器的致动基于汤姆逊线圈系统；第二致动器(510)，被配置为改变机械开关(210)的状态，包括由闩锁系统锁定的加载弹簧系统；其中第一致动器(100)和第二致动器(510)各自被配置为根据通过机械开关(210)的电流的特性来改变机械开关(210)的状态。状态。状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关系统


[0001]本专利技术涉及一种开关系统，包括基于汤姆逊线圈系统和弹簧系统的致动器。

技术介绍

[0002]汤姆逊线圈系统表示为开关操作而开发的一类快速致动器。汤姆逊线圈系统通常包括具有平行于扁平线圈的导电板的扁平线圈。流经线圈的电流产生磁场，将涡流引入板中，从而产生可用于致动的大排斥电磁力。特别是，在开关应用中，这些力用于迅速分离机械开关的触头。汤姆逊线圈系统的线圈可以由有源或无源电子电路系统驱动。
[0003]基于无源汤姆逊线圈的致动器的想法是通过使用故障电流的能量来触发，即通过直接使用故障电流的电流变化率dI/dt来产生导电板的运动。因此，该方法有助于减少故障启动与机械开关触头分离之间的延迟。因此，导电板的加速度为电流变化率dI/dt的函数。

技术实现思路

[0004]这意味着，在电流变化率dI/dt非常慢的情况下(<1kA/ms)，如在过载电流的情况下发生的那样，作用在导电板上的力不足以将其推入断开位置。图3中的实验值和图4中所示的模拟说明了这一点，dI/dt越大，达到给定间隙距离的速度越快。
[0005]因此，需要一种开关系统，该开关系统对于高电流变化率dI/dt快速地从导电状态变为非导电状态，但是对于具有低电流变化率的高电流也快速地变为非导电状态。
[0006]本专利技术的基本思想是将基本上用于高电流变化率dI/dt(典型地＞1kA/ms)的基于无源汤姆逊线圈的致动器与基本上用于低电流变化率dI/dt(典型地＜1kA/ms)的情况的弹簧系统相结合。
[0007]本专利技术的各方面涉及一种开关系统和该交换系统的用途，其主题如独立权利要求中所描述。
[0008]从属权利要求中陈述了本专利技术的有利修改。说明书、权利要求书和附图中公开的至少两个特征的所有组合都落入本专利技术的范围内。为了避免重复，根据本方法公开的特征也应适用并可根据所述系统申请。
[0009]在本专利技术的此整个描述中，一些特征被提供有计数单词以提高可读性或使分配更清楚，但这并不意味着存在某些特征。
[0010]为了实现这些和其他优点，并根据本专利技术的目的，如本文所体现和广泛描述的，提供了一种开关系统，该开关系统包括用于电流的机械开关，包括导电状态和非导电状态。该开关系统还包括第一致动器，该第一致动器被配置为改变机械开关的状态，其中第一致动器的致动基于汤姆逊线圈系统。该开关系统还包括第二致动器，该第二致动器被配置为改变机械开关的状态，包括由闩锁系统锁定的加载弹簧系统，并且其中第一致动器和第二致动器各自被配置为根据通过机械开关的电流的特性来改变机械开关的状态。
[0011]根据一方面，机械开关机械地耦接到第一致动器和/或第二致动器。
[0012]根据一方面，汤姆逊线圈系统为无源汤姆逊线圈系统。这意味着汤姆逊线圈系统
基于无源汤姆逊线圈。
[0013]用于改变机械开关状态的对电流特性的依赖性可以通过基于汤姆逊线圈系统的第一致动器的配置来实现，该第一致动器根据电流变化率(dI/dt)改变机械开关的状态，并且可以是第二致动器根据通过机械开关的电流的阈值改变机械开关状态的配置。
[0014]换句话说，如果第一致动器基于无源汤姆逊线圈系统，则第一致动器的致动取决于电流变化率dI/dt。如果dI/dt太慢，则汤姆逊线圈系统很难断开机械开关。因此，对于大的电流变化率dI/dt，提供了加载弹簧致动器，其反应比基于无源汤姆逊线圈系统的第一致动器慢。
[0015]汤姆逊线圈系统表示为开关操作而开发的一类快速致动器。如图1所示，其包括具有平行于线圈的导电板的扁平线圈。流经线圈的电流产生磁场，将涡流引入板中，从而产生可用于致动的大排斥电磁力。特别是，在开关应用中，这些力用于迅速分离机械断路器的触头。基于汤姆逊线圈的致动器可能呈现出比图1的简单草图所示的结构更复杂的结构。
[0016]由于基于汤姆逊线圈系统的第一致动器，该开关系统根据高电流变化率的电流变化率dI/dt提供触头的断开速度。由于基于弹簧加载系统的第二致动器，其中其致动可取决于电流量，该电流量独立于电流变化率dI/dt，该开关系统提供机械开关的状态变化，包括由于使用弹簧系统而导致的慢电流变化率dI/dt。加载弹簧系统的断开速度为弹簧刚度、各个移动部件之间的空间和公差以及移动部件的质量的函数，对于正确设计的系统来说，这可以是快速的，从而导致弹簧系统的断开速度在大约2ms的时间范围内达到机械开关的1mm的断开间隙。
[0017]有利地，如上所述的开关系统能够相对于全谱故障电流改变为非导电状态，对于大的电流变化率dI/dt是非常快的，并且也能够在过电流时切换为非导电状态，其中允许更多的时间(一些ms)用于反应。
[0018]这种结合两个不同致动器的开关系统提供了一个系统来处理故障电流以及较小的过电流，并且所要求的开关系统包括手动操作的功能性，从而避免了额外的开关以节省与用于手动操作的额外开关相关的空间和成本。
[0019]用于锁定加载弹簧系统的闩锁系统可以使用不同的可能的解锁机构简单地构造，并且开关系统可以被构造成附加地锁定在断开的非导电端位置。
[0020]如果弹簧系统被设计为在约2ms内达到1mm的断开间隙，则从图3可以看出，对于大dI/dt，汤姆逊板将如预期的那样首先致动，然后较慢的弹簧系统仍将“快速”地将触头保持在完全断开位置。
[0021]有利地，在高电流变化率dI/dt时快速断开开关系统可以基于汤姆逊线圈系统快速中断直流(DC)系统的故障电流，并且另外可以允许与其他保护装置(例如保险丝)协调。然而，加载弹簧致动器可以成功地处理较慢电流变化率dI/dt，例如过电流。
[0022]根据一方面，机械开关包括：第一导体，被配置为处于第一电位；和第二导体，被配置为处于第二电位；以及导电桥，其中导电桥被配置为在导电状态下与第一导体和第二导体电接触，并且在非导电状态下不与导体中的至少一个导体电接触。
[0023]导电桥可以与第一导体和第二导体分离，和/或导电桥可以为导体之一的一部分。这意味着导电桥可以自行移动和/或导电桥可以连续地电连接和机械连接到触头之一。
[0024]换句话说，机械开关可以例如为具有彼此平行的一个固定触头和一个移动触头的
机械开关，但包括所有其他类型的机械开关。
[0025]例如，如果致动器由通过机械开关的电流触发并且由此断开第一导体和第二导体之间的电接触，则第一致动器和第二致动器可以耦接到导电桥以增加导电板与第一导体和/或第二导体之间的距离。
[0026]有利地，开关系统的机械开关可以具有简单的构造。
[0027]根据一方面，导电桥通过闭合弹簧保持在导电状态位置。
[0028]这种闭合弹簧可以为导电桥与机械开关的相应导体之间的固体电接触提供力。
[0029]根据一方面，第一致动器被配置为在通过机械开关的电流的变化率超过电流变化极限的情况下改变机械开关的导电状态。
[0030]机械开关的导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关系统(500，600，700)，包括：用于电流的机械开关(210)，包括导电状态和非导电状态；第一致动器(100)，被配置为改变所述机械开关的状态，其中所述第一致动器的致动基于汤姆逊线圈系统；第二致动器(510)，被配置为改变所述机械开关(210)的所述状态，包括由闩锁系统锁定的加载弹簧系统；其中所述第一致动器(100)和所述第二致动器(510)各自被配置为根据通过所述机械开关(210)的电流的特性来改变所述机械开关(210)的所述状态。2.根据权利要求1所述的开关系统(500，600，700)，其中所述机械开关(210)包括：第一导体(212)，被配置为处于第一电位；第二导体(214)，被配置为处于第二电位；以及导电桥(220)，被配置为在所述导电状态下与所述第一导体(212)和所述第二导体(214)电接触；并且被配置为在所述非导电状态下不与所述导体(212，214)中的至少一个导体电接触。3.根据权利要求2所述的开关系统(500，600，700)，其中所述导电桥(220)通过接触弹簧(520)保持在所述导电状态位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的开关系统(500，600，700)，其中所述第一致动器(100)被配置为如果通过所述机械开关(210)的电流的变化率超过电流变化率极限，则改变所述机械开关(210)的所述导电状态。5.根据前述权利要求中任一项所述的开关系统(500，600，700)，其中通过所述机械开关(210)的所述电流通过所述汤姆逊线圈系统的汤姆逊线圈(110)，以驱动改变所述机械开关(210)的所述第一致动器(100)来改变所述状态。6.根据前述权利要求中任一项所述的开关系统(500，600，700)，其中所述第二致动器(510)被配置为如果通过所述机械开关(210)的所述电流的量超过电流值极限，则改变所述机械开关(210)的所述状态。7.根据前述权利要求中任一项所述的开关系统(500，600，700)，其中所述第二致动器(510)的所述闩锁系统被配置为如果通过所述机械开关(210)的所述电流的所述量超过电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：