本实用新型涉及低压供电设施领域，具体地说，是关于一种大容量智能换相开关。
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，实用新型创造名称为一种大容量智能换相开关，该申请案公开了一种大容量智能换相开关，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，总体负荷容量低，单位功率成本高；换相开关只有一组火线和零线输出，对三相不平衡度的调节精度差；不具有过零点灭弧的功能，换相过程中弧光大；没有设置控制显示系统，控制操作不方便。
技术实现要素：
本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种负荷容量更大，集成化、智能化程度更高，更适于加工制造和批量生产的大容量智能换相开关。
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：一种大容量智能换相开关，包括由前至后依次安装的上壳、底壳、底板，所述上壳外表面设有显示控制板，底壳中心位置固定有电机，电机的转轴连接电磁继电器，电磁继电器上方设有角度传感器，底壳内固定有主控制板、电源模块，电磁继电器的外周至少均匀分布有一组动触头，动触头一侧设有分闸检测电路，动触头下方设有锁止滑片，动触头穿过动头支撑，动头支撑固定于底壳上，动头支撑外侧设有与动触头对应的静触头；
一组动触头分为3只动触头，分别为A相动触头、B相动触头、C相动触头；对应一组中各相动触头的静触头分别为A相静触头、B相静触头、C相静触头；
底壳一端设有进线端子，另一端设有出线端子；进线端子包括A相进线端子、B相进线端子、C相进线端子、零线进线端子；A相进线端子、B相进线端子、C相进线端子通过导线分别与各组动触头中的A相动触头、B相动触头、C相动触头对应连接；出线端子包括若干火线出线端子、零线出线端子，零线出线端子与零线进线端子导线连接，每组静触头中的ABC相静触头串联后与一个火线出线端子导线连接；
A相进线端子、B相进线端子、C相进线端子、零线进线端子分别与主控制板连接；
所述显示控制板、电源模块、电机、电磁继电器、角度传感器、分闸检测电路分别与主控制板连接。
所述动触头与静触头之间连接有压敏电阻灭弧电路。
所述动触头包括导杆，导杆上设有连线端子、导杆内端下方设有锁止块，导杆中部设有空腔，空腔内设有动头复位弹簧；所述动头支撑上设有支撑孔，支撑孔内设有限位档块；导杆穿过支撑孔，限位档块嵌入空腔内；导杆外端设有动触点；所述静触头包括静头导杆，静头导杆一端设有静触点，静头导杆上套有壳套，壳套外套有静头缓冲弹簧，静头缓冲弹簧两端设有静头弹簧垫圈；静头导杆另一端连接火线连接端子并固定于静头支撑上，静头支撑固定于底壳；火线连接端子与火线出线端子连接；所述动触点与静触点相对布置。
所述底壳包括底壳上腔、底壳下腔、隔板；隔板上表面设有锁止型槽，锁止滑片设于锁止型槽内；电机固定于隔板中央位置；主控制板、电源模块、压敏电阻灭弧电路设于底壳下腔内；
所述分闸检测电路包括磁铁、霍尔元件；磁铁固定于动触头的一侧面；霍尔元件固定在动头支撑上，且固定位置与磁铁位置相对应。
所述电磁继电器包括固定支架、固定支架内的骨架、骨架内的线圈、穿过线圈的衔铁、衔铁上套设的复位弹簧；固定支架上方设有角度传感器固定轴，角度传感器固定轴与轴承内圈固连，轴承外圈与上壳固连。
所述火线出线端子集成有电阻分流器，该电阻分流器与主控制板连接。
所述锁止滑片内侧设有跳闸总成，所述跳闸总成包括位于锁止滑片内侧上部的跳闸滑环，跳闸滑环上表面设有跳闸斜面，跳闸滑环下表面周边均布凸起，凸起与锁止滑片对应接触，跳闸滑环内圈设有均布的滚针，跳闸滑环上部设有固定盖板。
所述锁止滑片为扇形结构，上部由右至左依次均匀分布有A相斜面、B相斜面、C相斜面；A相斜面、B相斜面、C相斜面下方分别设有A相锁止口、B相锁止口、C相锁止口；A相斜面与B相斜面对应设有导向支撑；导向支撑分别套有滑片复位弹簧。
所述主控制板为PCB集成电路板，主控制板固定安装于电路板支撑上，固定板支撑固定安装于隔板下表面。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将原有一组火线输出增加为多组火线输出，负荷功率更高；多组火线输出，使得电压不平衡度调节更加精细化；取消了联接板、防错滑片，电磁铁的用量由四个减少为一个，使其结构更加简单合理，制造加工步骤更少，另外本实用新型集成化程度和安装精度更高，机械性能更好；采用显示控制板和主控制板，使本实用新型在换相和跳闸方面既能实现手动控制也能实现自动控制，控制精度更高，可靠性更好，智能化程度更高；此外，本实用新型在不设置跳闸总成的情况下，依然可以通过控制系统控制电磁继电器进行全自动跳闸控制；压敏电阻灭弧电路的设计，是对过零点灭弧设计的补充，增加灭弧效果的可靠性；本实用新型能够控制和调节电磁继电器的动作时间，从而能够实现过零点灭弧，增加了产品可靠性及使用寿命；本实用新型通过电子和机械结构的系统调节，能够均衡三相电源间的功率分配，达到提高电源功率利用效率，改善三相交流电源相间功率不平衡的问题；本实用新型总体结构更加简单、合理，集成化、智能化程度更高，更加适于加工制造和批量生产。
附图说明
图1是一种大容量智能换相开关的轴测图；
图2是图1的主视图；
图3是一种大容量智能换相开关背面轴测图；
图4是图3的主视图；
图5是图1去掉上壳后的轴测图；
图6是图5的主视图；
图7是图5去掉动头支撑和静头支撑的轴测图；
图8是图7的主视图；
图9是动头支撑的轴测图；
图10是图9的主视图；
图11是动头支撑为4个时的分布图
图12是图11的俯视图；
图13是图7去掉动静触头的轴测图；
图14是图图13的主视图；
图15是一种大容量智能换相开关去掉底壳的背面轴测图；
图16是图15的主视图；
图17是图15去掉主控制板的轴测视图；
图18是图17的主视图；
图19是图17去掉电路板支撑的轴测图；
图20是图19的主视图；
图21是底壳的轴测图；
图22是底壳背面轴测图；
图23是动触头的轴测图；
图24是图23的俯视图；
图25是图24沿线A-A的剖视图；
图26是静触头的轴测视图；
图27是图26的俯视图；
图28是图27沿线B-B的剖视图；
图29是电磁继电器和电机的轴测图；
图30是图29的主视图；
图31是图29的俯视图；
图32是图31沿线C-C的剖视图；
图33是锁止滑片的主视图；
图34是多只锁止滑片圆周均布；
图35是跳闸总成上视轴测图；
图36是跳闸总成仰视轴测图。
图中，1上壳、2底壳、201底壳上腔、202底壳下腔、203隔板、2011锁止型槽、3底板、4显示控制板、5电机、6电磁继电器、601固定支架、602骨架、603线圈、604衔铁、605复位弹簧、606角度传感器固定轴、7角度传感器、8主控制板、9动触头、901 A相动触头、902 B相动触头、903 C相动触头、904导杆、905连线端子、906锁止块、907动头复位弹簧、908空腔、909动触点、10动头支撑、1001支撑孔、1002限位档块、11锁止滑片、1101 A相斜面、1102 B相斜面、1103 C相斜面、1104 A相锁止口、1105 B相锁止口、1106 C相锁止口、1107导向支撑、1108滑片复位弹簧、12静触头、1201 A相静触头、1202 B相静触头、1203 C相静触头、1204静头导杆、1205静触点、1206壳套、1207静头缓冲弹簧、1208静头弹簧垫圈、1209火线连接端子、13进线端子、1301 A相进线端子、1302 B相进线端子、1303 C相进线端子、1304零线进线端子、14出线端子、1401火线出线端子、1402零线出线端子、15跳闸总成、1501跳闸滑环、1511跳闸斜面、1512凸起、1513滚针、1514固定盖板、16分闸检测电路、1601磁铁、1602霍尔元件、17压敏电阻灭弧电路、18静头支撑、19轴承、20电源模块。
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32所示，一种大容量智能换相开关，包括由前至后依次安装的上壳1、底壳2、底板3，所述上壳1外表面设有显示控制板4，底壳2中心位置固定有电机5，电机5的转轴连接电磁继电器6，电磁继电器6上方设有角度传感器7，底壳2内固定有主控制板8、电源模块20，电磁继电器6的外周至少均匀分布有一组动触头9，动触头9一侧设有分闸检测电路16，动触头9下方设有锁止滑片11，动触头9穿过动头支撑10，动头支撑10固定于底壳2上，动头支撑10外侧设有与动触头9对应的静触头12；
一组动触头9分为3只动触头，分别为A相动触头901、B相动触头902、C相动触头903；对应一组中各相动触头的静触头12分别为A相静触头1201、B相静触头1202、C相静触头1203；
底壳2一端设有进线端子13，另一端设有出线端子14；进线端子13包括A相进线端子1301、B相进线端子1302、C相进线端子1303、零线进线端子1304；A相进线端子1301、B相进线端子1302、C相进线端子1303通过导线分别与各组动触头9中的A相动触头901、B相动触头902、C相动触头903对应连接；出线端子14包括若干火线出线端子1401、零线出线端子1402，零线出线端子1402与零线进线端子1304导线连接，每组静触头12中的ABC相静触头串联后与一个火线出线端子1401导线连接；
A相进线端子1301、B相进线端子1302、C相进线端子1303、零线进线端子1304分别与主控制板8连接；
所述显示控制板4、电源模块20、电机5、电磁继电器6、角度传感器7、分闸检测电路16分别与主控制板8连接；
所述动触头9与静触头12之间连接有压敏电阻灭弧电路17。
如图23至25所示，所述动触头9包括导杆904，导杆904上设有连线端子905、导杆904内端下方设有锁止块906，导杆904中部设有空腔908，空腔908内设有动头复位弹簧907，导杆904外端设有动触点909；如图9至图10所示，所述动头支撑10上设有支撑孔1001，支撑孔1001内设有限位档块1002；导杆904穿过支撑孔1001，限位档块1002嵌入空腔908内；如图16至28所示，所述静触头12包括静头导杆1204，静头导杆1204一端设有静触点1205，静头导杆1204上套有壳套1206，壳套1206外套有静头缓冲弹簧1207，静头缓冲弹簧1207两端设有静头弹簧垫圈1208；静头导杆1204另一端连接火线连接端子1209并固定于静头支撑18上，静头支撑18固定于底壳2；火线连接端子1209与火线出线端子1401连接；所述动触点909与静触点1205相对布置。
如图21至22所示，所述底壳2包括底壳上腔201、底壳下腔202、隔板203；隔板203上表面设有锁止型槽2011，锁止滑片11设于锁止型槽2011内；电机5固定于隔板203中央位置；主控制板8、电源模块20、压敏电阻灭弧电路17设于底壳下腔202内；
所述分闸检测电路16包括磁铁1601、霍尔元件1602；磁铁1601固定于动触头9的一侧面；霍尔元件1602固定在动头支撑10上，且固定位置与磁铁1601位置相对应。
如图29至图32所示，所述电磁继电器6包括固定支架601、固定支架601内的骨架602、骨架内的线圈603、穿过线圈603的衔铁604、衔铁604上套设的复位弹簧605；固定支架601上方设有角度传感器固定轴606，角度传感器固定轴606与轴承19内圈固连，轴承19外圈与上壳1固连。
所述火线出线端子1401集成有电阻分流器，该电阻分流器与主控制板8连接。
如图35至36所示，所述锁止滑片11内侧设有跳闸总成15，所述跳闸总成15包括位于锁止滑片11内侧上部的跳闸滑环1501，跳闸滑环1501上表面设有跳闸斜面1511，跳闸滑环1501下表面周边均布凸起1512，凸起1512与锁止滑片11对应接触，跳闸滑环1501内圈设有均布的滚针1513，跳闸滑环1501上部设有固定盖板1514。
如图33至34所示，所述锁止滑片11为扇形结构，上部由右至左依次均匀分布有A相斜面1101、B相斜面1102、C相斜面1103；A相斜面1101、B相斜面1102、C相斜面1103下方分别设有A相锁止口1104、B相锁止口1105、C相锁止口1106；A相斜面1101与B相斜面1102对应设有导向支撑1107；导向支撑1107分别套有滑片复位弹簧1108。
所述主控制板8为PCB集成电路板，主控制板8固定安装于电路板支撑21上，固定板支撑21固定安装于隔板203下表面。
本实用新型中电阻分流器为锰铜电阻分流器；电机5为直流减速电机；静触点1205为银触点，静头导杆1204为紫铜导杆、壳套1206为不锈钢套；角度传感器7可检测360度转角，并能进行正反转角度检测；火线出线端子的个数1401与动触头9的组数相同；角度传感器7所采用的电路为点位检测电路；霍尔元件1602为霍尔传感器；衔铁604尾端设有外螺纹，外螺纹根部设有限位螺母；电机5通过支架与底壳固定连接；电磁继电器6的固定支架601下部与电机5输出轴固定连接，固定支架601上部通过轴承19与上壳1固定连接；静触头12上还设有缓冲垫片；动触点909、锁止块906预埋在导杆904本体内，动触点909伸出导杆904本体的端面。
本实用新型设有通讯接口，且该通讯接口为射频无线电通讯模块。
本实用新型中，主控制板8为PCB集成电路板，该集成电路板内设有供电模块。
本实用新型具备自适应功能，可根据当前电网电压不平衡度与换相开关负载功率大小，预估换相后电压不平衡度是否能够降低，自动判断是否执行换相。
本实用新型用于供电台区网络内，该网络内具有多个大容量智能换相开关，各个大容量智能换相开关协同工作，实现台区供电网络的电压平衡。
本实用新型启动工作前，首先设置包括开关序号、工作时区、电压不平衡度阈值等参数；本实用新型启用工作后，自身根据系统设定，进行初始化运行，电机5转动调整转角位置至跳闸位置，然后根据系统检测到的电压不平衡度情况，依次导通各组动静触头ABC三相中的某一相；导通过程如下：
1.系统初始化，将电机5转角起始位置调整在跳闸位置；
2.根据系统检测到的入户处三相电压不平衡度，系统指令电机5旋转，依次导通各组动静触头ABC三相中的某一相，此时，各路负载均处于合闸状态；
3.当对应大容量智能换相开关的工作时序到来后，大容量智能换相开关再次检测入户处三相电压、相位角、判别相序，检测负载相电流值，并据此预估换相后电压不平衡度是否较当前减小，若是，则在各组负载中选择换相后电压不平衡度降低最多的一组实施换相，执行相应的换相动作；之后再次检测相关数据并预估换相后的电压不平衡度，根据预估的情况，重复上述步骤判断是否执行和如何执行后续三组负载的换相动作；
4.大容量智能换相开关将工作时间段划分为多个区间，每个区间内，只能对一组负载实施换相动作，其余组别不能实施换相动作。
本实用新型换相动作的具体过程为：
1.电机5得到系统指令，按照既定角度完成旋转后暂停，系统指令在特定时刻为电磁继电器6通断电，衔铁604运动，推动相应位置的动触头9移动，动触头9所带锁止块906随动触头9移动，经过锁止滑片11上相应的换相斜面，推动锁止滑片11旋转一定角度，此时，当前工作相的动触头9的锁止块906从相应锁止滑片11的锁止口内脱离，锁止块906受动触头9内部动头复位弹簧907的作用力做复位运动，当前工作相分闸完成后的极短时间内，目标工作相动静触头实现合闸；当前工作相分闸与目标工作相合闸之间的时间间隔小于20ms；
2.在目标工作相完成合闸动作后，锁止滑片11在滑片复位弹簧1108的推动下，做复位旋转运动，将目标工作相的动触头总成锁定在导通位置，此时，目标工作相的锁止块906被卡固在相应的锁止口内。此时完成一组的换相动作；
3.同理，系统按照程序和检测结果，根据实际需要指令电机5旋转和电磁继电器6通断电，完成其余组的换相动作。
4.每一组别内最多只能有一相处于合闸状态，其余两相处于分闸状态；或者同一组别内三相均处于分闸状态。
当系统检测负载电流超出设定范围时，启动跳闸程序，各组中相线同时分闸，跳闸过程如下：
1.各组火线输出额定负载电流相同，当系统检测负载电流超过额定电流的1.5倍且持续时间超过设定值时，系统启动跳闸程序；
2.系统向电机5发送指令，根据当前停留的角度位置，旋转至跳闸位置；
3.系统控制电磁继电器6通断电，线圈603得电，衔铁运604动，进入跳闸斜面1511内，推动跳闸滑环1501旋转一定角度，跳闸滑环1501依靠自身的凸起1512推动锁止滑片11做相同方向的转动，转动一定角度后，各组所有导通相的锁止块906均脱离相应锁止口，完成复位动作，实现分闸。
在换相过程中，系统芯片通过检测分闸检测电路16的信号，判断对应的相是否完成分闸动作，以及完成分闸动作的时间长度，并对分闸时刻与交流电波形的过零点时刻对比，若分闸时刻处于过零点时刻之前的0.5ms时间范围内，则属于正常分闸，若分闸时刻偏离此时间范围，则系统记录并计算偏离时间，在执行下次换相动作时，对电磁继电器6通电时刻给予相应的调整，使得分闸时刻始终处于交流电波形过零点之前的0.5ms时间范围内，从而实现良好的灭弧效果。
换相过程中，电机5受主控制板8控制转动既定角度，并经角度传感器7检测实际转角反馈给系统判断，实现电机5旋转角度的闭环控制，从而精确控制换相及跳闸动作准确无误。
下面以具有四组动触头9的大容量智能换相开关为例进行简要说明，未作说明的部分与上述内容相同，不再赘述。
当电磁继电器6的周围均匀分布有四组动触头9，每组动触头9为3个动触头，分别为A相动触头901、B相动触头902、C相动触头903，每组动触头9的A相动触头901、B相动触头902、C相动触头903通过导线汇集在一起，作为一相火线输出连接火线出线端子1401；静触头12具有四组，每组静触头12对应设有A相静触头1201、B相静触头1202、C相静触头1203，每一组动触头9与一组静触头12相对应，每一组动触头9中的A相动触头901、B相动触头902、C相动触头903与相应组的静触头12中的A相静触头1201、B相静触头1202、C相静触头1203分别对应形成一个大组；每一组静触头12中的A相静触头1201、B相静触头1202、C相静触头1203通过导线串联，形成一相火线输出，连接至火线出线端子1401。在工作时，大组之间独立工作。
所述动触头9的导杆904下方设有锁止滑片11；锁止滑片11共四只，圆周均布于电磁继电器6周围，并固定于底壳2上的锁止型槽2011内；四只锁止滑片11圆周均布如图34所示；如图33至34所示，锁止滑片11为扇形结构，包括两个导向支撑1107、三个换相斜面和三个锁止口，每只锁止滑片11配有2个滑片复位弹簧1108；锁止滑片11的内侧上部设有跳闸滑环1501，跳闸滑环1501为圆形，跳闸滑环1501周边均布有4个凸起1512和1个跳闸斜面1511，跳闸滑环1501内圈设有均布的滚针1513，跳闸滑环1501上部设有固定盖板1514，如图35至36所示；4个凸起1512与4个锁止滑片11对应接触；锁止滑片11为整体结构，四只锁止滑片11独立工作；当跳闸动作产生时，跳闸滑环1501推动四只锁止滑片11同时转动，实现四组火线输出同时跳闸。
所述底壳2上端从左至右依次设有A相进线端1301，B相进线端1302，C相进线端1303和零线进线端1304，ABC相进线端通过导线与4组动触头的ABC相分别连接；底壳2下端从左至右依次为4只火线出线端子1401和一只零线出线端子1402，4只火线出线端子1401分别与静触头12相连，零线出线端子1402经由导线直接与零线进线端子1304相连；火线出线端子1401集成有锰铜电阻分流器。所述A相进线端子1301与4只A相动触头901导线连接，同理，BC相进线端子与相应相的动触头导线连接。
所述显示控制板4包括显示屏、指示灯和调试按键；调试按键包括OK键、ESC键、左方向键、右方向键、上方向键和下方向键、系统复位键等。
本实用新型中，也可以不设置跳闸总成15进行跳闸，在这种无跳闸总成15的情况下，通过控制电磁继电器6转动既定角度，停留在某一组需要跳闸的非导通相位置，由控制系统给电磁继电器6通电，衔铁604推动导杆904，从而推动锁止滑片11旋转一定角度，使得导通相的锁至块906与锁止滑片11的锁止口相分离，实现本组别的跳闸。在此过程中，电磁继电器6的通电时间由控制系统分配，其通电时间长度小于换相动作的通电时间长度（约为2/3-1/3的换相动作的通电时长），在使得锁止滑片11旋转一定角度，导通相分闸，并且衔铁604推动导杆904进而推动锁止块906进入锁止位置前，电磁继电器6断电，衔铁604复位，且同时衔铁604所推动的导杆904亦相应复位，跳闸动作完成。
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。