用于断路器的电力操作器及其方法
【专利摘要】本发明涉及用于断路器的电力操作器及其方法。一种用于断路器的电力操作器包括支架移动组件，以及具有往复柱塞的螺线管。柱塞构造成响应于脉动电流而与支架移动组件接合。
【专利说明】用于断路器的电力操作器及其方法
【技术领域】
[0001]本文公开的主题涉及用于断路器的电力操作器。
【背景技术】
[0002]断路器采用成对的可分离触头、操作机构和释放器。在出现过电流状况之后，断路器内的操作机构将触头快速驱动到它们的断开位置。采用在外部操作的把手或触发器来使触头在断开状况和闭合状况之间移动，通常是为了激励相关联的电力装备。
[0003]当这种断路器位于相关联的装备远处时，电力操作器可设置在断路器上。电力操作器接合断路器的操作把手，并且在由远程切换式电动马达提供的驱动力下移动把手。电力操作器对存储系统提供机械能，并且在短时间内提供大量能量，该机械能积累用于使断路器进行快速的断开或闭合操作。电力操作器的能量存储系统经由马达来加压，该马达包括驱动齿轮组的可旋转轴。齿轮组的最后一级与偏心凸轮接合，该偏心凸轮以对应于齿轮的最后一级的角速度的频率推动加压杆。加压杆移动张紧凸轮，以驱动弹簧加载式支架，该弹簧加载式支架包括把手开口，把手通过该把手开口从断路器延伸。从弹簧释放存储能量，以快速切换断路器。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一方面，一种用于断路器的电力操作器包括支架移动组件，以及具有往复柱塞的螺线管。柱塞构造成响应于脉动电流而与支架移动组件接合。
[0005]根据本发明的另一方面，一种用于断路器的电力操作器包括能够与断路器的断路器触发器接合的支架系统，布置成移动支架系统的支架移动组件，以及螺线管，该螺线管包括布置成响应于脉动电流而与支架移动组件接合的往复柱塞。
[0006]根据本发明的又一方面，一种操作断路器的电力操作器的方法包括使开关闭合，将脉动电流输送到螺线管，使螺线管的柱塞以脉动电流的频率往复运动，使柱塞与支架移动组件接合，支架移动组件移动支架系统，以压缩能量存储弹簧，以及在操作器完全加压时，使支架系统闭锁。
[0007]—种用于断路器的电力操作器，操作器包括:支架移动组件；以及，具有往复柱塞的螺线管，其中，柱塞构造成响应于脉动电流而与支架移动组件接合。
[0008]优选地，电力操作器进一步包括构造成提供脉动电流的脉冲电压发生器。
[0009]优选地，电力操作器进一步包括加压开关，其中，当加压开关闭合时，以及当操作器未完全加压时，电流输送到脉冲电压发生器。
[0010]优选地，电力操作器进一步包括限制开关，限制开关构造成在操作器完全加压时，阻止脉动电流输送到螺线管。
[0011]优选地，电力操作器进一步包括构造成能够由支架移动组件移动的支架系统、闭锁机构、解锁开关和解锁促动器，其中，闭锁机构构造成在操作器完全加压时，使支架系统闭锁，解锁开关构造成在解锁开关闭合时，输送电流，以促动解锁促动器，并且解锁促动器构造成促动闭锁机构，以释放支架系统。
[0012]优选地，支架移动组件包括加压杆，柱塞布置成以脉动电流的频率接合加压杆。
[0013]优选地，加压杆构造成在电力操作器的单个加压操作期间由柱塞接合多次。
[0014]优选地，电力操作器进一步包括回位弹簧，加压杆被回位弹簧偏置向柱塞。
[0015]优选地，电力操作器进一步包括支架系统，支架系统包括能够移动成接合断路器的断路器触发器的支架板，其中，加压杆沿基本上平行于支架板的方向延伸。
[0016]优选地，电力操作器进一步包括能够移动成接合断路器的断路器触发器的支架系统，其中，支架移动组件包括张紧凸轮，张紧凸轮布置成接合支架，以及响应于脉动电流而驱动支架。
[0017]优选地，支架移动组件进一步包括连接到张紧凸轮上的主轴，以及具有自由端和枢转端的加压杆，枢转端支承在主轴上，并且柱塞布置成以脉动电流的频率接合加压杆的
自由端。
[0018]优选地，电力操作器进一步包括能够移动成接合断路器的断路器触发器的支架系统，其中，支架系统包括支架板、从支架板延伸的滚轮轴，以及安装在滚轮轴上且能够围绕滚轮轴旋转的支架滚轮。
[0019]优选地，往复柱塞构造成在操作器的单个加压操作期间接合支架移动组件多次。
[0020]一种用于断路器的电力操作器，操作器包括:能够与断路器的断路器触发器接合的支架系统；布置成移动支架系统的支架移动组件；以及，螺线管，其包括布置成响应于脉动电流而与支架移动组件接合的往复柱塞。
[0021]优选地，电力操作器进一步包括布置成提供脉动电流的脉冲电压发生器。
[0022]优选地，电力操作器进一步包括加压开关，其中，加压开关在闭合时，以及如果操作器未完全加压，将电流输送到脉冲电压发生器。
[0023]优选地，支架移动组件包括加压杆，柱塞布置成以脉动电流的频率接合加压杆。
[0024]一种操作断路器的电力操作器的方法，方法包括:使开关闭合；将脉动电流输送到螺线管；使螺线管的柱塞以脉动电流的频率往复运动；使柱塞与支架移动组件接合，支架移动组件移动支架系统，以压缩能量存储弹簧；以及，当操作器完全加压时，使支架系统闭锁。
[0025]优选地，该方法进一步包括使支架系统解锁，以切换断路器。
[0026]优选地，使柱塞与支架移动组件接合包括在单个加压操作期间，使支架移动组件的加压杆与柱塞接合多次。
[0027]从结合附图得到的以下描述，这些和其它的优点和特征将变得更加显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]在说明书结尾处的权利要求中特别指出和明确声明了被视为本发明的主题。从结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它的特征和优点是显而易见的，其中:
图1是采用示例性螺线管的电力操作器的示例性实施例的侧视透视图；
图2是用于图1的电力操作器的螺线管的示例性实施例的侧视横截面图；
图3是用于图1的电力操作器的螺线管的另一个示例性实施例的部分透视横截面图； 图4是图1的电力操作器的示例性加压杆和示例性张紧凸轮的分解透视图； 图5是组装在一起的图4的加压杆和张紧凸轮的透视图；
图6是图1的处于开始位置的电力操作器的正视透视图；
图7是图1的处于加压操作的电力操作器的正视透视图；
图8是图1的处于加压状况的电力操作器的正视透视图；
图9是图1的处于释放状况的电力操作器的正视透视图；
图10是图1的电力操作器的示例性电路图；以及，
图11是图1的电力操作器的示例性信号图。
[0029]详细描述参照附图经由示例阐明本发明的实施例，以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0030]图1示出电力操作器100的示例性实施例。图1中显示的电力操作器100定位在断路器112的外部上，断路器112具有如显示的断路器触发器114。触发器114的移动能够使容纳在断路器112内的触头断开和闭合。断路器112配备有电力操作器100，以使得能够对触头进行远程切换。用于断路器112的电力操作器100的示例性实施例用螺线管116(诸如线性螺线管)代替典型操作器的马达和齿轮组。
[0031]在图2和图3中将螺线管116的示例性实施例分别显示为螺线管216和316。参照图2，螺线管216包括包围线圈绕组220的机壳218。当电流传送通过线圈绕组220时，螺线管柱塞224的内部区段222由于磁通量而被吸引得离线圈220的中心更近。柱塞224的内部区段222被吸引向线圈220的中心使柱塞224的相对外部部分226线性地移动向加压杆126的自由端部分124 (图1)。螺线管216可进一步包括内部弹簧228，其中，柱塞224的内部区段222压缩线圈220内的内部弹簧228，使得当电流未传送通过线圈220时，内部弹簧228迫使柱塞224的内部区段222远离线圈220的中心，以及迫使柱塞224的外部部分226远离加压杆126的自由端部分124。
[0032]图3的螺线管316类似于图2的螺线管216，因为其也包括机壳318、线圈320和柱塞324，但是螺线管柱塞324的外部部分326沿远离加压杆126的自由端部分124的方向被拉向线圈320的中心，从而在螺线管316接收脉冲时压缩内部弹簧328。随后内部弹簧328使螺线管柱塞324的外部部分326朝加压杆126的自由端124回位。
[0033]虽然已经在图2和图3中示出了螺线管216、316的实施例，但对螺线管116的其它修改在这些实施例的范围之内。图1中显示的螺线管116可内部地布置成包括内部弹簧228,328,如图2和3中显示的，或者备选地或另外可包括外部弹簧，诸如回位弹簧144，以使柱塞118回到螺线管116中。在电力操作器100的示例性实施例中，螺线管116由脉动电流提供功率，使得螺线管柱塞118沿线性方向往复运动，诸如沿着螺线管116的纵向轴线，并且以脉动电流的频率推动加压杆126的自由端部分124。在本文描述的示例性实施例中采用的脉动电流对每个加压操作包括具有多个脉冲的脉动直流电，使得柱塞118在单个加压操作期间相对于螺线管116往复运动多次，如将在下面进一步描述的。
[0034]图4和图5描绘支架移动组件120的示例性实施例。如图4中显示的，加压杆126的枢转端128经由一个方向离合器132安装在主轴130上，以使加压杆126可仅沿一个旋转方向(被示为方向142)自由旋转。在相反的旋转方向136上，一个方向离合器134使加压杆126与主轴130 —起旋转。主轴130延伸通过衬套140，衬套140由延伸板156支承，延伸板156从操作器100的壳体138的侧部延伸。壳体138的延伸板156从中延伸的侧部可为基部，并且延伸板156能够由衬套140的适当支承件代替。回位弹簧144迫使加压杆126进行回位移动，并且可进一步用来迫使螺线管柱塞118回位移动到螺线管116中。张紧凸轮146刚性地安装在主轴130上，并且轴130仅沿一个方向(方向136)旋转，以便阻止张紧凸轮146在能量存储弹簧148的压力下缩回，如图1中显示的。张紧凸轮146经由支架滚轮152驱动支架系统150。支架系统150包括能够传递张紧凸轮146的力和运动以压缩能量存储弹簧148的构件。滚轮152支承在滚轮轴154上，并且围绕滚轮轴154旋转，滚轮轴154从支架板158垂直地延伸。支架板158中的触发器开口 162允许断路器触发器114穿过其中。支架系统150的弹簧压缩条160直接压缩能量存储弹簧148。
[0035]图6-9展示电力操作器100的示例性操作顺序。如图6中显示的，在加压操作开始时，能量存储系统，诸如包含能量存储弹簧148的一个，尚未压缩。螺线管116接收脉动电流,并且柱塞118往复运动，以频繁地(反复地)推动加压杆126的自由端124，自由端124进而移动张紧凸轮146，使其与支架滚轮152接合，以沿方向164移动支架板158，支架板158刚性地连接到支架滚轮152的轴154上，支架板158移动弹簧压缩条160，以压缩能量存储弹簧148，如图7中进一步显示的。在加压操作结束时，如图8中显示的，支架滚轮152从张紧凸轮146落下，并且支架系统150变得由闭锁机构166支承。同时，控制系统关闭对螺线管116的功率供应。如图9中显示的，诸如通过使闭锁机构166沿远离支架系统150的方向170移动来启动闭锁机构166会使支架系统150得到释放。来自能量存储弹簧148的存储能量沿方向168经由支架板158传输到断路器触发器114，并且断路器112基本上立刻切换。
[0036]在图10中显示电力操作器100的电力图的示例性实施例，并且在图11中显示示例性信号图。电力操作器100包括螺线管116、脉冲电压发生器174、中继器176、解锁促动器178、加压操作限制开关180和&操作器182，并且包括这样的用以用作用于电力操作器100的脉冲供应系统的元件。电力操作器100的壳体138还包括可接近的加压按钮开关184和解锁按钮开关186。虽然在壳体138内描绘某些元件，但应当理解的是，某些元件还可设置在壳体138的外部，并且还可设置在示例性电力操作器系统内的远处。参照图10，当加压按钮开关184被推动或者以别的方式被移动到闭合状况时，对点A提供电流，并且电力操作器100开始加压操作，如果还未加压的话。脉冲电压发生器174以点B处显示的选定频率将脉动电流传送到中继器176，中继器176进而以点C处显示的选定频率将脉动电流脉冲传送到螺线管116。在单个加压操作期间，螺线管116使螺线管柱塞118以之前描述的脉动电流的频率往复运动。在该加压时期期间，加压操作限制开关180将电流引导到&操作器182,如点D处显示的。
[0037]当操作器100达到其加压极限时，加压操作限制开关180切换到点E，从而如显示的对点E提供电流。这表明加压停止状况。在&操作器182中没有来自D的电流的情况下，脉冲电压发生器174不再对点B和点C提供脉冲，并且因而螺线管柱塞118不再相对于螺线管116移动。
[0038]虽然断路器112本身可在过电流状况的情况下断开，但操作器100能够远程地切换断路器112，诸如(但不限于)闭合断路器112。在选择切换断路器112时，推动解锁按钮开关186，这允许来自点E的电流将电流输送到点F，这促动电力解锁促动器178。如上面描述的，当电力解锁促动器178释放能量存储弹簧148的存储能量时，支架系统150不再加压，并且因而加压操作限制开关180回复到图10中显示的将电流引导到点D的位置。但是，在加压按钮开关184再次接合之前，&操作器182不把电流发送到脉冲电压发生器174，并且操作器100未再次加压。因而，操作器100处于图9中显示的解锁状况。虽然图11中描绘了特定的时间间隔包括5个第二加压操作，对电流的各个脉冲使用0.05秒的频率，但这些时间间隔仅是操作时间顺序的一个示例性实施例，并且其它时间间隔在这些实施例的范围之内。从点B传送到点C的脉动电流示出示螺线管116在加压开始到加压停止的时期期间接收到的多个示例性脉冲。
[0039]通过提供如在电力操作器100的示例性实施例内描述的螺线管116，在实践一些实施例时可实现的一些优点包括通过消除复杂的齿轮和马达来简化电力操作器100的设计。可降低成本，这是因为马达由于其寿命长而往往不被完全利用，并且是操作器的最昂贵且最大的元件。与具有马达的电力操作器相比，操作器100还可变得更紧凑和纤细。高度减小可允许减小断路器在隔室或隔间内部的深度。由于使用脉冲供应系统，使得引入用低功率螺线管加压的电控式能量存储系统成为可能，该脉冲供应系统可经由螺线管116在较长时段里对能量存储系统提供小部分能量。
[0040]虽然已经结合仅有限数量的实施例来详细描述了本发明，但应当容易理解的是，本发明不限于这样的公开的实施例。相反，可修改本发明，以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的多种实施例，但将理解的是，本发明的方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本发明将不视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
【权利要求】
1.一种用于断路器的电力操作器，所述操作器包括: 支架移动组件；以及， 具有往复柱塞的螺线管，其中，所述柱塞构造成响应于脉动电流而与所述支架移动组件接合。
2.根据权利要求1所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括构造成提供所述脉动电流的脉冲电压发生器。
3.根据权利要求2所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括加压开关，其中，当所述加压开关闭合时，以及当所述操作器未完全加压时，电流输送到所述脉冲电压发生器。
4.根据权利要求3所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括限制开关，所述限制开关构造成在所述操作器完全加压时，阻止所述脉动电流输送到所述螺线管。
5.根据权利要求4所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括构造成能够由所述支架移动组件移动的支架系统、闭锁机构、解锁开关和解锁促动器，其中，所述闭锁机构构造成在所述操作器完全加压时，使所述支架系统闭锁，所述解锁开关构造成在所述解锁开关闭合时，输送电流，以促动所述解锁促动器，并且所述解锁促动器构造成促动所述闭锁机构，以释放所述支架系统。
6.根据权利要求1所述的电力操作器，其特征在于，所述支架移动组件包括加压杆，所述柱塞布置成以所述脉动电流的频率接合所述加压杆。
7.根据权利要求6所述的电力操作器，其特征在于，所述加压杆构造成在所述电力操作器的单个加压操作期间由所述柱塞接合多次。
8.根据权利要求6所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括回位弹簧，所述加压杆被所述回位弹簧偏置向所述柱塞。
9.根据权利要求6所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括支架系统，所述支架系统包括能够移动成接合断路器的断路器触发器的支架板，其中，所述加压杆沿基本上平行于所述支架板的方向延伸。
10.根据权利要求1所述的电力操作器，其特征在于，进一步包括能够移动成接合断路器的断路器触发器的支架系统，其中，所述支架移动组件包括张紧凸轮，所述张紧凸轮布置成接合所述支架，以及响应于所述脉动电流而驱动所述支架。
【文档编号】H01H71/10GK103971997SQ201410045003
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】A.W.库比萨 申请人:通用电气公司