本公开内容涉及一种中性极分断单元，还涉及一种包括该中性极分断单元的转换开关。
背景技术：
转换开关电器(Transfer Switching Equipment，TSE)应用于非常重要的供配电场所，能够检测当一路电源发生如断电、缺相、过压、欠压等故障时切换至另一路正常的电源，保证用电的连续性。因此在现代供配电系统应用越来越广泛。
根据供配电系统的不同，可以选择不同的开关极数。一般认为，对同一类型、同容量的电源之间，如2个公用电网、2个发电机组等零线不切断的或共零线的交流三相供电系统，即两套系统中性线(零线)有共同的接地点(零线地线短接点)，选择三极的TSE，对于两个输入电源来自于两套不同的接地系统，两套系统的中性线接地点不同，如TN-C-S、TN-S、TT、IT系统中，则应采用四极TSE。采用四极式TSE的目的是，保证两个系统运行中做到完全的隔离，独立运行如果选用四极TSE，通常的TSE在两路电源的切换过程中就不可避免地会出现短时间的中性线断开的现象，而很多配电系统在转换过程中都不允许出现中性点断开的情况。
TSE通常具有三位置(具有双分位置)和两位置的产品，均是在完全切断一路电源的前提下再闭合另外一路电源，这样处理的好处是避免两路电源短路的情况出现。
但是，对四极TSE则会出现两路电源系统确实做到了完全隔离，而转换过程中负载端中性线却完全断开，称为零线腾空现象。
数据设备在各种民用和公共建筑中得到大量应用，特别是在地铁监控中心、体育场馆计分系统和智能楼宇等方面。数据设备一般采用前端配置TSE转换开关，并辅助以UPS不间断电源的方式供电。正常情况下，数据设备由常用电源供电，UPS输出零地电压UN-PE接近于电网输入端零地电压。当常用电源异常时，TSE执行转换启动备用电源过程中TSE后端数据设备相线及零线与前端两路输入电源断开，此时UPS给负载供电，保证服务器不断电运行。由于UPS输出零线来源于电网零线，而电网零线已经断开，则UPS输出零线电位处于悬浮状态，这可能直接导致服务器重启甚至烧坏，从而给设备安全运行造成重大隐患。
技术实现要素：
解决零线腾空的关键点就是要保证TSE的中性极在自动转换过程中始终是接通的，即TSE输出零线始终与输入电网的零线相连，从而消除了零地电位漂移安全隐患问题。动作过程是：分断一路电源A、B和C相时，该路电源中性极不分断，同时将另一路电源的中性极闭合；然后，闭合另一路电源A、B和C相，同时断开原电源的中性极，实现一次两路电源的转换。
转换过程中，两路电源中性极在闭合时间上出现了一定时间的重叠，负载端中性极没有出现分断的情况。因此，两路电源中性极的等电位不会影响负载电路运行的稳定性和安全性。
根据本公开内容的第一方面提供一种中性极分断单元，所述中性极分断单元包括：中性极外部壳体；可枢转地设置于所述中性极外部壳体上的中性极第一动触头和中性极第二动触头；设置在所述中性极外部壳体上的中性极第一静触头和中性极第二静触头；第一偏转部件，其能够朝向所述中性极第一静触头偏转所述中性极第一动触头；第二偏转部件，其能够朝向所述中性极第二静触头偏转所述中性极第二动触头；可枢转地设置于所述中性极外部壳体上的凸轮，其作用于所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头之间。
所述中性极分断单元具有以下状态：
当所述中性极第一动触头接触所述中性极第一静触头时，所述中性极第二动触头与所述中性极第二静触头不接触。
随着所述凸轮的转动，所述中性极第二动触头朝向所述中性极第二静触头运动，当所述中性极第二动触头与所述中性极第二静触头接触时，所述中性极第一动触头保持与所述中性极第一静触头的接触。
随着所述凸轮的继续转动，当所述中性极第一动触头与所述中性极第一静触头脱离接触时，所述中性极第二动触头保持与所述中性极第二静触头的接触。
根据本公开内容的上述方面，所述中性极分断单元还包括中性极内部壳体，其容纳着所述中性极第一动触头、所述中性极第二动触头、所述第一偏转部件、所述第二偏转部件和所述凸轮。所述中性极内部壳体可以由两个壳体部分组合而成。
所述中性极内部壳体设置在所述中性极外部壳体中。
根据本公开内容的上述各个方面，所述凸轮的外轮廓包括圆形轮廓和凸轮轮廓。
当所述圆形轮廓同时作用于所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头时，在所述第一偏转部件和所述第二偏转部件的偏转作用下，所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头分别与所述中性极第一静触头和所述中性极第二静触头接触。
当所述圆形轮廓作用于所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头的其中之一并且所述凸轮轮廓作用于所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头中的另一个时，在所述第一偏转部件和所述第二偏转部件的偏转作用下，所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头的所述其中之一与所述中性极第一静触头和所述中性极第二静触头的其中之一接触，所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头中的所述另一个与所述中性极第一静触头和所述中性极第二静触头中的另一个不接触。
根据本公开内容的上述各个方面，所述中性极分断单元还包括负载端子。
所述中性极第一动触头的第一端和所述中性极第二动触头的第一端与所述负载端子电连接。
所述中性极第一动触头的第二端和所述中性极第二动触头的第二端能够分别与所述中性极第一静触头和所述中性极第二静触头接触。
根据本公开内容的上述各个方面，所述中性极第一动触头的第一端和所述中性极第二动触头的第一端通过柔性电缆与所述负载端子电连接。
根据本公开内容的上述各个方面，所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头分别通过设置在其上的枢轴可枢转地连接到所述中性极内部壳体上。
所述枢轴分别设置在所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头的两端之间。
根据本公开内容的上述各个方面，所述第一偏转部件的第一端部连接在所述中性极内部壳体上，其第二端部作用于所述枢轴和所述中性极第一动触头的其中一端之间。
所述第二偏转部件的第一端部连接在所述中性极内部壳体上，其第二端部作用于所述枢轴和所述中性极第二动触头的其中一端之间。
根据本公开内容的上述各个方面，所述第一偏转部件是设置在所述枢轴上的卷簧，其能够朝向所述中性极第一静触头偏转所述中性极第一动触头。
所述第二偏转部件是设置在所述枢轴上的卷簧，其能够朝向所述中性极第二静触头偏转所述中性极第二动触头。
根据本公开内容的上述各个方面，所述凸轮在其转动中心设置凸轮通孔。
一转换开关的储能操作机构的主传动轴结合在所述凸轮通孔中，用于驱动所述凸轮的旋转。
根据本公开内容的第二方面提供一种转换开关，所述转换开关包括如上所述的中性极分断单元。
根据本公开内容的上述第二方面，所述转换开关还包括储能操作机构、多个标准极分断单元；其中所述储能操作机构的主传动轴用于驱动所述多个标准极分断单元和所述中性极分断单元。
根据本公开内容的上述第二方面，所述标准极分断单元包括标准极动触头、标准极第一静触头、标准极第二静触头。
所述标准极动触头枢转地连接在所述标准极分断单元的标准极外部壳体上，其两端能够分别与所述标准极第一静触头和标准极第二静触头接触。
所述标准极动触头在其转动中心设置动触头通孔。
所述标准极动触头还与设置在所述标准极分断单元的壳体上的负载接线端子电连接。
所述标准极外部壳体和所述中性极外部壳体具有相同的结构和尺寸。
根据本公开内容的上述第二方面，所述标准极分断单元还包括标准极内部壳体，其容纳着所述标准极动触头。所述标准极内部壳体可以由两个壳体部分组合而成。
所述标准极内部壳体设置在所述标准极外部壳体中。
根据本公开内容的上述第二方面，所述储能操作机构的所述主传动轴结合在所述动触头通孔和所述凸轮通孔中，用于驱动所述标准极动触头转动和所述凸轮转动。
根据本公开内容的上述第二方面，在所述主传动轴的驱动下，当所述标准极动触头接触所述标准极第一静触头时，所述凸轮的圆形轮廓作用于所述中性极第一动触头，同时所述凸轮的凸轮轮廓作用于所述中性极第二动触头，从而所述中性极第一动触头与所述中性极第一静触头接触，而所述中性极第二动触头与所述中性极第二静触头不接触。
在所述主传动轴的驱动下，所述标准极动触头与所述标准极第一静触头开始分离并且朝向所述标准极第二静触头转动，随着所述凸轮的转动，所述凸轮的圆形轮廓继续作用于所述中性极第一动触头，同时所述凸轮的凸轮轮廓继续作用于所述中性极第二动触头，所述中性极第二动触头朝向所述中性极第二静触头运动，在此过程中所述中性极第一动触头保持与所述中性极第一静触头的接触。
在所述主传动轴的驱动下，所述标准极动触头继续与所述标准极第一静触头分离并且继续朝向所述标准极第二静触头转动，随着所述凸轮的继续转动，所述凸轮的圆形轮廓同时作用于所述中性极第一动触头和所述中性极第二动触头，在此过程中所述中性极第二动触头开始与所述中性极第二静触头接触，所述中性极第一动触头保持与所述中性极第一静触头的接触。
在所述主传动轴的驱动下，所述标准极动触头开始与所述标准极第二静触头接触，随着所述凸轮的继续转动，所述凸轮的圆形轮廓作用于所述中性极第二动触头，同时所述凸轮的凸轮轮廓作用于所述中性极第一动触头，从而所述中性极第二动触头保持与所述中性极第二静触头接触，而所述中性极第一动触头与所述中性极第一静触头分开。
标准极分断单元与中性极分断单元共享主传动轴，实现了中性线重叠时序。另外，由于标准极分断单元与中性极分断单元共享主传动轴，因此传动转换可靠。
该公开内容的设计简单，中性极分断单元与标准极分断单元的外部壳体具有相同的结构和尺寸，因此提高了零部件的通用率。
该公开内容主要适用于单轴传动的转换开关的中性极分断单元的触头设置结构。
至此，为了本公开内容在此的详细描述可以得到更好的理解，以及为了本公开内容对现有技术的贡献可以更好地被认识到，本公开已经相当广泛地概述了本公开内容的内容。当然，本公开内容的实施方式将在下面进行描述并且将形成所附权利要求的主题。
同样地，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计其它结构、方法和系统的基础，用于实施本公开内容的数个目的。因此，重要的是，所附权利要求应当认为包括这样的等效结构，只要它们没有超出本公开内容的实质和范围。
附图说明
通过下面的附图本领域技术人员将对本公开内容有更好的理解，并且更能清楚地体现出本公开内容的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本公开内容的范围。
图1示出根据本公开内容的第一方面的中性极分断单元的立体分解示意图；
图2(a)、(b)示出根据本公开内容的第一方面的中性极分断单元的中性极内部壳体；
图3示出根据本公开内容的第一方面的中性极分断单元的平面图；
图4示出根据本公开内容的第二方面的转换开关的标准极分断单元的立体分解示意图；
图5示出根据本公开内容的第二方面的标准极分断单元的标准极内部壳体；
图6示出根据本公开内容的第二方面的标准极分断单元的内部构造；
图7示出根据本公开内容的第二方面的转换开关的储能操作机构的主传动轴；
图8示出根据本公开内容的包括储能操作机构、中性极分断单元和标准极分断单元的转换开关的总体装配图。
具体实施方式
图1示出根据本公开内容的第一实施例的中性极分断单元的立体分解示意图，图3示出根据本公开内容的第一实施例的中性极分断单元的平面图，其中所述中性极分断单元包括：中性极外部壳体5；可枢转地设置于所述中性极外部壳体5上的中性极第一动触头1和中性极第二动触头2；设置在所述中性极外部壳体5上的中性极第一静触头3和中性极第二静触头4；第一偏转部件7，其能够朝向所述中性极第一静触头3偏转所述中性极第一动触头1；第二偏转部件8，其能够朝向所述中性极第二静触头4偏转所述中性极第二动触头2；可枢转地设置于所述中性极外部壳体5上的凸轮6，其作用于所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2之间。
所述中性极分断单元具有以下状态：
当所述中性极第一动触头1接触所述中性极第一静触头3时，所述中性极第二动触头2与所述中性极第二静触头4不接触。
随着所述凸轮的转动，所述中性极第二动触头2朝向所述中性极第二静触头4运动，当所述中性极第二动触头2与所述中性极第二静触头4接触时，所述中性极第一动触头1保持与所述中性极第一静触头3的接触。
随着所述凸轮的继续转动，当所述中性极第一动触头1与所述中性极第一静触头3脱离接触时，所述中性极第二动触头2保持与所述中性极第二静触头4的接触。
图2(a)、(b)示出中性极分断单元的中性极内部壳体，根据本公开内容的上述实施例，所述中性极分断单元还包括中性极内部壳体5-1，其容纳着所述中性极第一动触头、所述中性极第二动触头、所述第一偏转部件、所述第二偏转部件和所述凸轮。所述中性极内部壳体5-1可以由两个壳体部分组合而成。
所述中性极内部壳体5-1设置在所述中性极外部壳体5中。
根据本公开内容的上述实施例，所述凸轮6的外轮廓包括圆形轮廓6-1和凸轮轮廓6-2。
当所述圆形轮廓6-1同时作用于所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2时，在所述第一偏转部件7和所述第二偏转部件8的偏转作用下，所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2分别与所述中性极第一静触头3和所述中性极第二静触头4接触。
当所述圆形轮廓6-1作用于所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2的其中之一并且所述凸轮轮廓6-2作用于所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2中的另一个时，在所述第一偏转部件7和所述第二偏转部件8的偏转作用下，所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2的所述其中之一与所述中性极第一静触头3和所述中性极第二静触头4的其中之一接触，所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2中的所述另一个与所述中性极第一静触头3和所述中性极第二静触头4中的另一个不接触。
根据本公开内容的上述各个实施例，所述中性极分断单元还包括负载端子9。
所述中性极第一动触头1的第一端1-1和所述中性极第二动触头2的第一端2-1与所述负载端子9电连接。
所述中性极第一动触头1的第二端1-2和所述中性极第二动触头2的第二端2-2能够分别与所述中性极第一静触头3和所述中性极第二静触头4接触。
根据本公开内容的上述各个实施例，所述中性极第一动触头1的第一端1-1和所述中性极第二动触头2的第一端2-1通过柔性电缆10与所述负载端子9电连接。
根据本公开内容的上述各个实施例，所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2分别通过设置在其上的枢轴11可枢转地连接到所述中性极内部壳体5-1上。
所述枢轴11分别设置在所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2的两端之间。
根据本公开内容的上述各个实施例，所述第一偏转部件7的第一端部连接在所述中性极内部壳体5-1上，其第二端部作用于所述枢轴11和所述中性极第一动触头1的其中一端之间。
所述第二偏转部件8的第一端部连接在所述中性极内部壳体5-1上，其第二端部作用于所述枢轴11和所述中性极第二动触头2的其中一端之间。
例如在图1和图3中，所述第一偏转部件7和所述第二偏转部件8是螺旋弹簧，其中所述第一偏转部件7的第一端部连接在所述中性极内部壳体5-1上，其第二端部作用于所述枢轴11和所述中性极第一动触头1的第二端之间；所述第二偏转部件8的第一端部连接在所述中性极内部壳体5-1上，其第二端部作用于所述枢轴11和所述中性极第二动触头2的第二端之间。
根据本公开内容的上述各个实施例，所述第一偏转部件7还可以是设置在所述枢轴11上的卷簧(未示出)，其能够朝向所述中性极第一静触头3偏转所述中性极第一动触头1。
所述第二偏转部件8还可以是设置在所述枢轴11上的卷簧(未示出)，其能够朝向所述中性极第二静触头4偏转所述中性极第二动触头2。
根据本公开内容的上述各个实施例，所述凸轮6在其转动中心设置凸轮通孔6-3。
一转换开关11的储能操作机构12的主传动轴12-1(见图7)结合在所述凸轮通孔6-3中，用于驱动所述凸轮6的旋转。
根据本公开内容的第二实施例提供一种转换开关11，所述转换开关包括如上所述的中性极分断单元14。
根据本公开内容的上述第二实施例，如图8所示，所述转换开关11还包括储能操作机构12、多个标准极分断单元13，图8中示出三极标准极分断单元；其中所述储能操作机构12的主传动轴12-1用于驱动所述多个标准极分断单元13和所述中性极分断单元14。
储能操作机构12、多个标准极分断单元13和所述中性极分断单元14安装在所述转换开关11的基板11-1上。
如图4和图6所示，根据本公开内容的上述第二实施例，所述标准极分断单元13包括标准极动触头13-1、标准极第一静触头13-2、标准极第二静触头13-3。
所述标准极动触头13-1枢转地连接在所述标准极分断单元13的标准极外部壳体13-4上，其两端能够分别与所述标准极第一静触头13-2和标准极第二静触头13-3接触。
所述标准极动触头13-1在其转动中心处设置有动触头通孔13-1-1。
所述标准极动触头13-1还与设置在所述标准极分断单元13的标准极外部壳体13-4上的负载接线端子13-5电连接，例如通过柔性电缆。
所述标准极外部壳体13-4和所述中性极外部壳体5具有相同的结构和尺寸。
图5示出标准极分断单元的标准极内部壳体，根据本公开内容的上述第二实施例，所述标准极分断单元13还包括标准极内部壳体13-6，其容纳着所述标准极动触头。所述标准极内部壳体13-6可以由两个壳体部分组合而成。
所述标准极内部壳体13-6设置在所述标准极外部壳体13-4中。
根据本公开内容的上述第二实施例，所述储能操作机构12的所述主传动轴12-1结合在所述动触头通孔13-1-1和所述凸轮通孔6-3中，用于驱动所述标准极动触头13-1转动和所述凸轮6转动。
根据以上公开的构造，下面具体描述根据本公开内容的上述第二实施例的转换开关的操作。
在所述主传动轴12-1的驱动下，当所述标准极动触头13-1接触所述标准极第一静触头13-2时，所述凸轮6的圆形轮廓6-1作用于所述中性极第一动触头1，同时所述凸轮6的凸轮轮廓6-2作用于所述中性极第二动触头2，从而所述中性极第一动触头1与所述中性极第一静触头3接触，而所述中性极第二动触头2与所述中性极第二静触头4不接触。
在所述主传动轴12-1的驱动下，所述标准极动触头13-1与所述标准极第一静触头13-2开始分离并且朝向所述标准极第二静触头13-3转动，随着所述凸轮6的转动，所述凸轮6的圆形轮廓6-1继续作用于所述中性极第一动触头1，同时所述凸轮的凸轮轮廓6-2继续作用于所述中性极第二动触头2，所述中性极第二动触头2朝向所述中性极第二静触头4运动，在此过程中所述中性极第一动触头1保持与所述中性极第一静触头3的接触。
在所述主传动轴12-1的驱动下，所述标准极动触头13-1继续与所述标准极第一静触头13-2分离并且继续朝向所述标准极第二静触头13-3转动，随着所述凸轮6的继续转动，所述凸轮的圆形轮廓6-1同时作用于所述中性极第一动触头1和所述中性极第二动触头2，在此过程中所述中性极第二动触头2开始与所述中性极第二静触头4接触，所述中性极第一动触头1保持与所述中性极第一静触头3的接触。
在所述主传动轴12-1的驱动下，所述标准极动触头13-1开始与所述标准极第二静触头13-3接触，随着所述凸轮6的继续转动，所述凸轮6的圆形轮廓6-1作用于所述中性极第二动触头2，同时所述凸轮的凸轮轮廓6-2作用于所述中性极第一动触头1，从而所述中性极第二动触头2保持与所述中性极第二静触头4接触，而所述中性极第一动触头1与所述中性极第一静触头3分开。
标准极分断单元与中性极分断单元共享主传动轴，实现了中性线重叠时序。另外，由于标准极分断单元与中性极分断单元共享主传动轴，因此传动转换可靠。
该公开内容的设计简单，中性极分断单元与标准极分断单元的外部壳体具有相同的结构和尺寸，这提高了零部件的通用率。
该公开内容主要适用于单轴传动的转换开关的中性极分断单元的触头设置结构。
参考具体实施例，尽管本公开内容已经在说明书和附图中进行了说明，但应当理解，在不脱离权利要求中所限定的本公开内容范围的情况下，所属技术领域人员可做出多种改变以及多种等同物可替代其中多种元件。而且，本文中具体实施例之间的技术特征、元件和/或功能的组合和搭配是清楚明晰的，因此根据这些所公开的内容，所属技术领域人员能够领会到实施例中的技术特征、元件和/或功能可以视情况被结合到另一个具体实施例中，除非上述内容有另外的描述。此外，根据本公开内容的教导，在不脱离本公开内容本质的范围，适应特殊的情形或材料可以做出许多改变。因此，本公开内容并不限于附图所图解的个别的具体实施例，以及说明书中所描述的作为目前为实施本公开内容所设想的最佳实施方式的具体实施例，而本公开内容意旨包括落入上述说明书和所附的权利要求范围内的所有的实施方式。