一种智能换相开关的制作方法

本实用新型涉及低压供电设施领域，具体地说，是关于一种智能换相开关。

背景技术：

在低压电网中，三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。三相不平衡会造成线路、配电变压器的电能损耗增加，配变出力减少、配变产生零序电流，电动机效率降低，影响用电设备的安全运行。因此，在现实供电过程中，电力部门尽量将单相和两相负荷均匀的分配到三相上，以保持三相平衡；而采用换相开关是最常用的手段之一。

中国专利公开号CN106409623A，公开日2017年02月15日，发明创造名称为一种智能换相开关，该申请案公开了一种智能换相开关，它包括底座和四根导杆，其中三根为相导杆，另一根为零线导杆，导杆上有动触点，导杆能做轴线运动，底座上有静触点，在导杆下方的底座上设有锁止系统和防错系统，锁止系统包括相线锁止滑片和零线锁止滑片，相线锁止滑片的三根竖的朝向零线的一侧设有相线导向斜面和相线锁止卡口；零线锁止滑片设有零线导向斜面和零线锁止卡口；防错系统包括两块有防错斜面的防错滑片。其不足之处在于，没有设置控制显示系统，控制操作不方便；换相锁止机构动作精度较低；在设计控制程序时，需要考虑换相时所产生的弧光的影响，电路设计复杂，所需成本高。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种换相精度更高、可靠性能更好，寿命更长、成本更低的智能换相开关。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种智能换相开关，包括外壳、支撑系统、锁止防错系统、换相系统、控制显示系统、跳闸系统，所述外壳包括后壳体、前壳体，前壳体前侧设有显示操作面板，后壳体上方从右至左设有零线进线端子、相线进线端子；后壳体前侧固定连接支架，支架上方设有固定支板一、固定支板二，支架前侧固定连接骨架，骨架圆周方向均匀设有3个凹槽，凹槽内各设一转轴，转轴下方对应设有进线板，转轴与拨杆连接，拨杆下部与螺杆连接，螺杆下部与真空泡开关连接，真空泡开关下部出线端子与相线汇流线连接；骨架上表面固定连接电机固定板，电机固定板下方设有电机，电机固定板上方设有联轴器，联轴器上方设有转盘一，转盘一中心位置设有凹槽一，凹槽一内设有轴承，轴承与其上方的固定轴连接，固定轴侧面圆周均布3个导向孔，导向孔内设有导向轴，导向轴上由内之外依次套有锁止片一、弹性元件一、滑块，滑块左右侧面设有锁止片二；固定轴上端由下至上依次穿过固定支板一、固定盘、防错滑片、锁止转盘；固定轴上端与柱销连接，柱销上端设有圆周分布的弹性元件二，弹性元件二与拨杆上端连接；固定盘外侧设有跳闸电磁开关；其中：

所述后壳体下方右部设有零线出线端子，后壳体下方左部设有火线出线端子；

所述前壳体内部设有控制面板；

所述转盘一上表面边沿固定有凸块一，凸块一与凹槽一之间对称设有凹槽二，凹槽二内设有凸块二；

所述凸块二与凹槽二之间设有复位弹簧，两凸块二相向安装于凹槽二内；

所述锁止片一左右部分对称设有锁止卡槽；锁止片一上端通过弹性元件四与固定支板一的伸出脚连接；

所述锁止片二上与锁止卡槽对应位置设有锁止卡扣；

所述固定盘圆周方向均匀分布有3个通孔，通孔之间设有导向凸块；

所述防错滑片为圆周分布的3块防错分片组成，防错分片两端各设有一防错斜面，防错分片中部设有防错分片导槽，每两块防错分片之间的防错斜面形成锁止口一；

所述锁止转盘上表面圆周方向均匀分布有3个锁止导槽，锁止导槽内设有凸起，锁止导槽之间设有锁止口二，锁止转盘边沿设有跳闸止口；

所述导向凸块、防错分片导槽、锁止导槽的位置相互对应；

所述通孔、锁止口一、锁止口二的位置相对应，且拨杆上端穿过通孔、锁止口一、锁止口二；

所述导向凸块与凸起之间设有弹性元件三；

所述跳闸电磁开关与跳闸止口位置对应；

所述电机的转轴与联轴器固定连接；

所述真空泡开关与骨架固定连接；

所述相线进线端子由左至右依次为A相线进线端子、B相线进线端子、C相线进线端子；

所述进线板与骨架固定连接，且与真空泡开关上部连接；

所述进线板分为A相进线板、B相进线板、C相进线板；

所述A相线进线端子、B相线进线端子、C相线进线端子分别通过导线与A相进线板、B相进线板、C相进线板连接；

所述零线进线端子与零线连接，零线下方穿过零序互感器后与零线出线端子连接；

所述各相线汇流线连接入零序互感器后汇集成火线输出，火线穿过电流传感器后与火线出线端子连接；

所述显示操作面板、零序互感器、电机、跳闸电磁开关、电流传感器分别与控制面板连接。

所述电机为步进电机，且带有编码器，该编码器为霍尔编码器，它能结合位置开关，实现角度定位和记忆功能。

所述智能换相开关具有自适应功能，即可根据设定的电压不平衡度阈值，以及检测到的电网电压不平衡度和负载功率自动判断是否执行换相。

所述显示操作面板包括时间调节按钮、显示屏、跳闸指示灯、跳闸按钮、电源开关、复位按钮及指示灯、C相按钮及指示灯、B相按钮及指示灯、A相按钮及指示灯。

所述拨杆上部为金属结构部分，下部为绝缘结构部分，金属结构部分与绝缘结构部分采用铆钉固定连接；所述骨架为绝缘骨架。

所述控制面板由3块PCB板组成，且分别固定安装于前壳体内部的三个侧面。

所述凹槽二之间夹角为60度；弹性元件二共3个，各弹性元件二之间夹角为120度。

弹性元件一、弹性元件三为压缩弹簧，所述弹性元件二为拉伸弹簧，复位弹簧为扭簧；弹性元件四为压缩弹簧。

所述滑块内设有滚珠、挡圈。

所述电流传感器为电压输出型。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：换相结构主要采用转盘式机械结构，使得本实用新型精度更高、可靠性能更好，寿命更长；新增显示操作面板，使得本实用新型控制操作更加简单方便；真空泡开关的设置，使得本实用新型在换相时不需要再考虑弧光的影响，电路程序设计更加简单合理，从而使得本实用新型换相精度更高，所需成本更低。

附图说明

图1是一种智能换相开关的轴测图；

图2是一种智能换相开关的正面视图；

图3是一种智能开关的俯视图；

图4是一种智能开关的仰视图；

图5是一种智能开关去掉前壳体后的示意图；

图6是一种智能开关去掉前壳体后的正面视图；

图7是一种智能开关去掉前壳体以及控制显示系统后的示意图；

图8是一种智能开关去掉前壳体以及控制显示系统后的正面视图；

图9是一种智能开关去掉外壳以及控制显示系统后的示意图；

图10是一种智能开关去掉外壳、控制显示系统、支撑系统后的示意图；

图11是一种智能开关去掉外壳、控制显示系统、支撑系统、线路连接的示意图；

图12是支架的示意图；

图13是骨架的示意图；

图14是固定轴的示意图；

图15是转盘一及轴承的示意图；

图16是转盘一及轴承的俯视图；

图17是图16沿A-A方向的剖视图；

图18是锁止片一、锁止片二以及滑块的示意图；

图19是锁止片二以及滑块的示意图；

图20是锁止片一的示意图；

图21是锁止片二的示意图；

图22是固定盘、防错滑片及锁止转盘的示意图；

图23是固定盘的示意图；

图24是防错滑片的示意图；

图25是锁止转盘的示意图；

图26是拨杆的示意图。

图中，1后壳体、2前壳体、3显示操作面板、301时间调节按钮、302显示屏、303跳闸指示灯、304跳闸按钮、305电源开关、306复位按钮及指示灯、307 C相按钮及指示灯、308 B相按钮及指示灯、309 A相按钮及指示灯、4零线进线端子、5相线进线端子、501 A相线进线端子、502 B相线进线端子、503 C相线进线端子、6零线出线端子、7火线出线端子、8零线、9零序互感器、10支架、101固定支板一、102固定支板二、11骨架、111凹槽、12电机固定板、13电机、14联轴器、15转盘一、1501凹槽一、1502凸块一、1503凹槽二、1504凸块二、1505复位弹簧、16轴承、17固定轴、1701导向孔、18转轴、19进线板、1901 A相进线板、1902 B相进线板、1903 C相进线板、20拨杆、21螺杆、22真空泡开关、23电流传感器、24相线汇流线、25火线、26控制面板、27导向轴、28锁止片一、锁止卡槽2801、29储能弹簧一、30滑块、3001滚珠、3002挡圈、31锁止片二、3101锁止卡扣、32固定盘、3201通孔、3202导向凸块、33防错滑片、3301防错分片、33011防错斜面、33012防错分片导槽、3302锁止口一、34锁止转盘、3401锁止导槽、3402弹簧凸起、3403锁止口二、3404跳闸止口、35柱销、36弹性元件二、37弹性元件三、38跳闸电磁开关、39弹性元件四。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：如图1至图19所示，一种智能换相开关，包括外壳、支撑系统、锁止防错系统、换相系统、控制显示系统、跳闸系统，所述外壳包括后壳体1、前壳体2，前壳体2前侧设有显示操作面板3，后壳体1上方从右至左设有零线进线端子4、相线进线端子5；后壳体1前侧固定连接支架10，支架10上方设有固定支板一101、固定支板二102，支架10前侧固定连接骨架11，骨架11圆周方向均匀设有3个凹槽111，凹槽111内各设一转轴18，转轴18下方对应设有进线板19，转轴18与拨杆20连接，拨杆20下部与螺杆21连接，螺杆21下部与真空泡开关22连接，真空泡开关22下部出线端子与相线汇流线24连接；骨架11上表面固定连接电机固定板12，电机固定板12下方设有电机13，电机固定板12上方设有联轴器14，联轴器14上方设有转盘一15，转盘一15中心位置设有凹槽一1501，凹槽一1501内设有轴承16，轴承16与其上方的固定轴17连接，固定轴17侧面圆周均布3个导向孔1701，导向孔1701内设有导向轴27，导向轴27上由内之外依次套有锁止片一28、弹性元件一29、滑块30，滑块30左右侧面设有锁止片二31；固定轴17上端由下至上依次穿过固定支板一101、固定盘32、防错滑片33、锁止转盘34；固定轴17上端与柱销35连接，柱销35上端设有圆周分布的弹性元件二36，弹性元件二36与拨杆20上端连接；固定盘32外侧设有跳闸电磁开关38；其中：

所述后壳体1下方右部设有零线出线端子6，后壳体1下方左部设有火线出线端子7；

所述前壳体2内部设有控制面板26；

所述转盘一15上表面边沿固定有凸块一1502，凸块一1502与凹槽一1501之间对称设有凹槽二1503，凹槽二1503内设有凸块二1504；所述凸块二1504与凹槽二1503之间设有复位弹簧1505，两凸块二1504相向安装于凹槽二1503内，如图15至图17所示；

所述锁止片一28左右部分对称设有锁止卡槽2801；锁止片一28上端通过弹性元件四39与固定支板一101的伸出脚连接；所述锁止片二31上与锁止卡槽2801对应位置设有锁止卡扣3101，如图18至图21所示；

所述固定盘32圆周方向均匀分布有3个通孔3201，通孔3201之间设有导向凸块3202；所述防错滑片33为圆周分布的3块防错分片3301组成，防错分片3301两端各设有一防错斜面33011，防错分片3301中部设有防错分片导槽33012，每两块防错分片3301之间的防错斜面33011形成锁止口一3302；所述锁止转盘34上表面圆周方向均匀分布有3个锁止导槽3401，锁止导槽3401内设有凸起3402，锁止导槽3401之间设有锁止口二3403，锁止转盘34边沿设有跳闸止口3404；所述导向凸块3202、防错分片导槽33012、锁止导槽3401的位置相互对应；所述通孔3201、锁止口一3302、锁止口二3403的位置相对应，且拨杆20上端穿过通孔3201、锁止口一3302、锁止口二3403；所述导向凸块3202与凸起3402之间设有弹性元件三37，如图22至25所示；

所述跳闸电磁开关38与跳闸止口3404位置对应；

所述电机13的转轴与联轴器14固定连接；

所述真空泡开关22与骨架11固定连接；

所述相线进线端子5由左至右依次为A相线进线端子501、B相线进线端子502、C相线进线端子503；

所述进线板19与骨架11固定连接，且与真空泡开关22上部连接；

所述进线板19分为A相进线板1901、B相进线板1902、C相进线板1903；

所述A相线进线端子501、B相线进线端子502、C相线进线端子503分别通过导线与A相进线板1901、B相进线板1902、C相进线板1903连接；

所述零线进线端子4与零线8连接，零线8下方穿过零序互感器9后与零线出线端子6连接；

所述各相线汇流线24连接入零序互感器9后汇集成火线25输出，火线25穿过电流传感器23后与火线出线端子7连接；

所述显示操作面板3、零序互感器9、电机13、跳闸电磁开关38、电流传感器23分别与控制面板26连接。

所述电机13为步进电机，且带有编码器，该编码器为霍尔编码器，它能结合位置开关，实现角度定位和记忆功能。

所述智能换相开关具有自适应功能，即可根据设定的电压不平衡度阈值，以及检测到的电网电压不平衡度和负载功率自动判断是否执行换相。

所述显示操作面板3包括时间调节按钮301、显示屏302、跳闸指示灯303、跳闸按钮304、电源开关305、复位按钮及指示灯306、C相按钮及指示灯307、B相按钮及指示灯308、A相按钮及指示灯309，如图2所示。

所述拨杆20上部为金属结构部分，下部为绝缘结构部分，金属结构部分与绝缘结构部分采用铆钉固定连接；所述骨架11为绝缘骨架，如图26所示。

所述控制面板26由3块PCB板组成，且分别固定安装于前壳体2内部的三个侧面。

所述凹槽二1503之间夹角为60度；弹性元件二36共3个，各弹性元件二36之间夹角为120度。

弹性元件一29、弹性元件三37为压缩弹簧，所述弹性元件二36为拉伸弹簧，复位弹簧1505为扭簧；弹性元件四39为压缩弹簧。

所述滑块30内设有滚珠3001、挡圈3002，如图18至19所示。

所述电流传感器23为电压输出型。

本实用新型中，支撑系统包括支架10与骨架11，为电机13、真空泡开关22、拨杆20、固定轴17、固定盘32等部件提供定位和支撑作用；跳闸系统由跳闸电磁开关38与锁止转盘34组成，跳闸电磁开关38的衔铁动作，推动锁止转盘34转动，拨杆20从锁止口二3403分离，跳闸电磁开关38断电；

本实用新型中，滑块30在弹性元件一29和凸块一1502的推力作用下，能够沿导向轴27滑动，当滑块30滑动到最内侧位置时，弹性元件一29能够储能，锁止片二31的锁止卡扣3101进入锁止片一28的锁止卡槽2801内，滑块30被锁止；

本实用新型中，当拨杆20上端处于锁止口一3302以及锁止口二3403内时，弹性元件二36被拉伸，此时该相线路导通，其余两相线路断开；此时，当其余两相线路中的任一相线路相对应的拨杆20上端要进入导通位置，均会受到防错斜面33011的阻挡，因此防错滑片33能够起到防错效果。

本实用新型中，滑块30内设的滚珠3001，减小了滑块30与导向轴27之间的摩擦；

本实用新型在初始状态下，拨杆20上端处于锁止口二3403最内侧，ABC三相均处于断开状态，真空泡开关22中动静触点分离；

本实用新型能够实现的换相动作分为六种：A→B、A→C、B→A、B→C、C→A、C→B；下面以A→B，A→C作为具体实施例，对换相过程进行说明。

当A相导通时，A相相应拨杆20上端处于锁止转盘34的锁止口二3403内，弹性元件二36处于拉伸储能状态，弹性元件一29推动滑块30沿导向轴27滑动至最外侧位置。

当检测到B相电压最高时，则控制面板26判断导通相应切换为B相，控制面板26发送指令给电机13，使电机13逆时针旋转120度，转盘一15上的凸块一1502推动A相相应导向轴27上的滑块30滑动到最内侧位置，弹性元件一29储能，锁止片二31的锁止卡扣3101进入锁止片一28的锁止卡槽2801内，滑块30被锁止；凸块二1504推动与B相相对应的锁止片一28上移，锁止卡扣3101与锁止卡槽2801分离，弹性元件一29推动滑块30沿导向轴27向外滑动，滑块30推动B相拨杆20向外滑动，拨杆20上端经过锁止转盘34的斜面，推动锁止转盘34逆时针转动，当锁止转盘34旋转至特定角度后，A相锁止口二3403与A相拨杆20的上端脱离，A相拨杆20在弹性元件二36的拉力作用下复位，A相线路断开；在A相断开的极短时间内，B相拨杆20上端进入锁止口二3403内，弹性元件二36拉伸储能，B相导通。A相断开和B相导通之间的时间间隔在10-20ms。

当检测到C相电压最高时，则控制面板26判断导通相应切换为C相，控制面板26发送指令给电机13，使电机13顺时针旋转120度，转盘一15上的凸块一1502推动A相相应导向轴27上的滑块30滑动到最内侧位置，弹性元件一29储能，锁止片二31的锁止卡扣3101进入锁止片一28的锁止卡槽2801内，滑块30被锁止；凸块二1504推动与C相相对应的锁止片一28上移，锁止卡扣3101与锁止卡槽2801分离，弹性元件一29推动滑块30沿导向轴27向外滑动，滑块30推动C相拨杆20向外滑动，拨杆20上端经过锁止转盘34的斜面，推动锁止转盘34顺时针转动，当锁止转盘34旋转至特定角度后，A相锁止口二3403与A相拨杆20的上端脱离，A相拨杆20在弹性元件二36的拉力作用下复位，A相线路断开；在A相断开的极短时间内，C相拨杆20上端进入锁止口二3403内，弹性元件二36拉伸储能，C相导通。A相断开和C相导通之间的时间间隔在10-20ms。

本实用新型的跳闸保护过程：当打开电源开关305，智能换相开关上电，控制系统开始检测ABC各相线路电压以及火线输出电流、输出端零序电流，若电源电压、输出电流、输出端零序电流中任意一项数据超出预设阈值，则控制面板26控制跳闸电磁开关38得电，跳闸电磁开关38的衔铁推动锁止转盘，所有相相应的拨杆20实现复位，开关断电。另外，也可以进行手动断电操作。

下面以A相导通为初始状态，对换相过程中的防错过程进行简要说明：如果在换相过程中出现BC相拨杆20同时向外移动的情况，则BC相拨杆20上端分别经过防错分片3301的防错斜面33011时，与BC相拨杆20上端接触的两防错分片3301相向转动，但此时A相拨杆20上端位于锁止口一3302内，导致锁止滑片34不能转动，故BC相拨杆均不能进入导通位置。

本实用新型可设定电压不平衡度阈值，并根据检测到的电网电压不平衡度和开关负载的功率自动判断是否执行换相。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述具体实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述具体实施方式，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应落入本实用新型的保护范围内。