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，特别涉及一种智能换相开关。

（二）

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，换相电磁开关触点为单触点结构、无减震及消音结构，灭弧效果差、噪音大；无分闸位置开关，不能够检测判断是否处于分闸位置，无明显机械断开指示。

（三）

技术实现要素：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单合理、噪音小、性能稳定、适于批量生产的智能换相开关。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种智能换相开关，包括由上壳和底壳组合而成的壳体，上壳和底壳之间设置有由显示控制板、主控制板和绝缘板上下叠加组成的电路板，上壳上设置分闸把手和端子盖，其特征在于：所述底壳顶端由左至右依次设置有N进线端、L1进线端、L2进线端和L3进线端，底壳底端设置有零线端子和火线端子；底壳内设置有对应N进线端的跳闸电磁开关、分别对应L1进线端、L2进线端、L3进线端的三个并列换相电磁开关、位于跳闸电磁开关下方的防错锁止系统以及位于防错锁止系统下方并连接分闸开关的分闸机构；换相电磁开关的衔铁端部连接有换相导杆，换相导杆端部连接安装在动头滑座上的动触头，动触头下方对应设有静触头，静触头通过导线连接火线端子；N进线端通过导线与零线端子连接，L1进线端、L2进线端、L3进线端分别连接动触头，零线上穿有电流互感器；跳闸电磁开关的衔铁端部连接有跳闸导杆；N进线端、L1进线端、L2进线端、L3进线端、换相电磁开关、跳闸电磁开关、显示控制板、电流互感器分别连接主控制板。

本实用新型针对现有技术的基础上进行改进，设置多个连接火线端子的进线端，并通过独立的换相电磁开关进行控制，为保证换相电磁开关和跳闸电磁开关的稳定运行，设计安装了用于控制的防错锁止系统，并通过外置与上壳表面的分闸把手实现通过分闸机构与防错锁止系统的控制。

本实用新型的更优技术方案为：

所述显示控制板嵌于上壳上，显示控制板包括显示屏、工作指示灯、调试按键和复位按键，其中调试按键包括确认按键、模式选择按键、L1合闸按键、L2合闸按键和L3合闸按键。

所述端子盖上设置有两处安装孔，且在一侧面上设置有穿线凹槽；端子盖下方设置有连接主控制板的测试接口、两个USB读写接口以及一个485外接接口。

所述跳闸电磁开关和换相电磁开关结构相同，均为吸合式电磁铁，包括置于壳架上缠绕线圈的衔铁，衔铁上设置有衔铁定位套并在两端分别设置复位弹簧及回程减震弹簧。

所述防错锁止系统包括并列连接的三个联接板，联接板上设有固定空间，固定空间由内向外依次设置有防错滑片和锁止滑片，锁止滑片上部由左至右依次均匀分布于跳闸斜面、L1斜面、L2斜面和L3斜面，L1斜面、L2斜面和L3斜面下方分别设有L1锁止口、L2锁止口和L3锁止口；L1斜面与跳闸斜面之间靠近跳闸斜面处设有L1导向支撑，L2斜面与L1斜面之间靠近L1斜面处设有L2导向支撑，L3斜面与L2斜面之间靠近L2斜面处设有L3导向支撑；L1导向支撑、L2导向支撑、L3导向支撑上分别套有滑片复位弹簧；锁止滑片为整体结构，防错滑片为位于L1斜面与L3斜面之间的两块对称结构，防错滑片与锁止滑片的贴合面上设置有凸起结构。其中，防错滑片、锁止滑片及滑片复位弹簧均采用防锈金属材料。

前面相邻的两联接板之间通过定位孔结构对正，后面两联接板之间通过螺钉固定。

所述N进线端、L1进线端、L2进线端、L3进线端分别引出一条导线与主控制板连接；零线、L1进线、L2进线、L3进线经底壳背部走线，火线及零线的出线端与底壳之间填充密封隔音材料，零线进线端与出线端、L1进线端、L2进线端、L3进线端与动触头之间由软铜线连接；电流互感器设置于底壳背面，由零线穿过线圈中心孔。

所述动触头为双触点结构，其包括焊接在铜基上的银点，铜基通过铆钉与动头滑座连接，动头滑座卡入换相导杆的滑槽内与换相导杆滑动连接；静触头为一体化双触点结构，包括焊接在铜基上的六个银点。

所述换相导杆下端设有滑槽和限位卡扣，限位卡扣与换相导杆铆接；衔铁细端设有铆接孔用于与换相导杆连接，换相导杆下端通过滑槽与动触头滑动连接。

所述跳闸电磁开关和换相电磁开关上设置有固定于底壳上的导杆位置开关，分闸机构上设置有固定于上壳的把手位置开关；当分闸把手运动至分闸位置时，使得把手位置开关闭合，把手位置开关将分闸信号传送至主控制板，控制系统切断换相电磁开关的电源，防止开关误动闭合。

所述分闸机构包括连接防错锁止系统的锁止滑片的顶杆，顶杆上安装压板和连接转轴的复位弹簧，转轴连接伸出上壳的斜面，斜面上设置有分闸把手；顶杆可推动锁止滑片运动，解除导通相导杆的锁止状态，使得开关的动静触点在分闸时具有明显的断口标识。

所述动触头和静触头四周包围有灭弧罩。

本实用新型采用了降噪音结构，可大大降低开关噪音；所述上壳与底壳之间、N进线端/L1进线端/L2进线端/L3进线端上方、分闸把手与上壳之间、跳闸电磁开关/换相电磁开关与底壳之间均设置有密封软垫及减震隔音软垫，用于降低开关噪音；底壳上设置有迷宫式降噪结构，防错锁止系统的联接板采用蜂窝式降噪结构且设置有减震软垫；静触头周边采用软垫隔离，避免静触头震动和噪音直接通过壳体传导至外部空间；底壳背面安装有绝缘板，起到隔离噪音和保护底部导线不受损坏的作用。

所述主控制板为由3-12V供电系统双相供电的PCB集成电路板，该电路板采用加密芯片设计，有效防止内部程序信息被窃取；开关的主控回路电源同样采用双向供电。

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。

本实用新型在原有电磁开关基础上增加减震软垫和导向轴套，使得电磁开关运动噪音更低，运动精度更高，机械性能更好；本实用新型通过在底壳、上壳和端子盖之间增加密封软垫和减震软垫，底壳设置噪音衰减沟槽，联接板设置蜂窝状吸音结构，静触头周边设置减震软垫，可大大降低产品噪音；动静触头改为双银点结构，增强了灭弧效果和载流能力，静触头改为一体化冲压结构，增加了结构的可靠性和耐用性；本实用新型增加了分闸把手机构，能够对开关触点分合状况进行明确的物理指示，提高开关使用的安全性；本实用新型爱极了位置开关结构，由原来的霍尔传感器开关改为机械式触点开关，分合闸信号采集更精确可靠；主回路的进线结构改为软铜线连接，制造安装工艺更加简便、成本更低；本实用新型改进了导杆与衔铁的连接结构，由原来的螺纹连接改为铆接连接，使得连接结构更加牢靠，连接几何精度更高；本实用新型改进了导杆结构，将导杆和动触头原有的固定连接改为滑动连接，使得安装更加方便。

本实用新型结构简单合理，产品噪音小，灭弧性能好，机械性能佳，运动机构可靠性和精确度高，适于加工制造和批量生产。

（四）附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的外部轴侧结构示意图；

图2为图1所示的主视结构示意图；

图3为本实用新型去掉端子盖的结构示意图；

图4为本实用新型去掉端子盖、上壳的结构示意图；

图5为本实用新型去掉上壳、电路板的结构示意图；

图6为图5所示的主视结构示意图；

图7为分闸机构的结构示意图；

图8为本实用新型去掉上壳、电路板、防错锁止系统后的结构示意图；

图9为图8所示的主视结构示意图；

图10为位置开关的安装位置示意图；

图11为本实用新型去掉绝缘板的背面结构示意图；

图12为防错锁止系统的结构示意图；

图13为去掉最右侧联接板的防错锁止系统的结构示意图；

图14为图13所示的主视结构示意图；

图15为图13所示的A-A面剖面示意图；

图16为图13所示的 B-B面剖面示意图；

图17为电磁开关与导杆的结构示意图；

图18为图17所示的剖面结构示意图；

图19为导杆与动触头的剖面结构示意图；

图20为跳闸导杆的结构示意图；

图21为锁止滑片的结构示意图；

图22为防错滑片的结构示意图；

图23为静触头的结构示意图。

图中，1端子盖，2上壳，3底壳，4分闸把手，5调试按键，6复位按键，7显示屏，8指示灯，9显示控制板，10主控制板，11绝缘板，12 N进线端，13 L1进线端，14 L2进线端，15 L3进线端,16零线端子，17火线端子，18跳闸电磁开关，19换相电磁开关，20防错锁止系统，21分闸机构，22换相导杆，23动头滑座，24动触头，25静触头，26电流互感器，27跳闸导杆，28密封软垫，29测试接口，30 USB读写接口，31 485外接接口，32衔铁，33衔铁定位套，34复位弹簧，35回程减震弹簧，36联接板，37防错滑片，38锁止滑片，3801 L1斜面，3802 L2斜面，3803 L3斜面,3804 L1锁止口，3805 L2锁止口，3806 L3锁止口，3807 L1导向支撑，3808 L2导向支撑，3809 L3导向支撑，3810跳闸斜面，39铜基，40银点，41导杆位置开关，42把手位置开关，43顶杆，44压板，45转轴，46灭弧罩。

（五）具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括由上壳2和底壳3组合而成的壳体，上壳2和底壳3之间设置有由显示控制板9、主控制板10和绝缘板11上下叠加组成的电路板，上壳2上设置分闸把手4和端子盖1，所述底壳3顶端由左至右依次设置有N进线端12、L1进线端13、L2进线端14和L3进线端15，底壳3底端设置有零线端子16和火线端子17；底壳3内设置有对应N进线端12的跳闸电磁开关18、分别对应L1进线端13、L2进线端14、L3进线端15的三个并列换相电磁开关19、位于跳闸电磁开关18下方的防错锁止系统20以及位于防错锁止系统20下方并连接分闸开关4的分闸机构21；换相电磁开关19的衔铁端部连接有换相导杆22，换相导杆22端部连接安装在动头滑座23上的动触头24，动触头24下方对应设有静触头25，静触头25通过导线连接火线端子17；N进线端12通过导线与零线端子16连接，L1进线端13、L2进线端14、L3进线端15分别连接动触头24，零线上穿有电流互感器26；跳闸电磁开关18的衔铁端部连接有跳闸导杆27；N进线端12、L1进线端13、L2进线端14、L3进线端15、换相电磁开关19、跳闸电磁开关18、显示控制板9、电流互感器26分别连接主控制板10。

所述显示控制板9嵌于上壳2上，显示控制板9包括显示屏7、指示灯8、调试按键5和复位按键6，其中调试按键5包括确认按键、模式选择按键、L1合闸按键、L2合闸按键和L3合闸按键；所述端子盖1上设置有两处安装孔，且在一侧面上设置有穿线凹槽；端子盖1下方设置有连接主控制板10的测试接口29、两个USB读写接口30以及一个485外接接口31；所述跳闸电磁开关18和换相电磁开关19结构相同，均为吸合式电磁铁，包括置于壳架上缠绕线圈的衔铁32，衔铁32上设置有衔铁定位套33并在两端分别设置复位弹簧34及回程减震弹簧35。

所述防错锁止系统20包括并列连接的三个联接板36，联接板36上设有固定空间，固定空间由内向外依次设置有防错滑片37和锁止滑片38，锁止滑片38上部由左至右依次均匀分布于跳闸斜面3810、L1斜面3801、L2斜面3802和L3斜面3803，L1斜面3801、L2斜面3802和L3斜面3803下方分别设有L1锁止口3804、L2锁止口3805和L3锁止口3806；L1斜面3801与跳闸斜面3810之间靠近跳闸斜面3810处设有L1导向支撑3807，L2斜面3802与L1斜面3801之间靠近L1斜面3801处设有L2导向支撑3808，L3斜面3803与L2斜面3802之间靠近L2斜面3802处设有L3导向支撑3809；L1导向支撑3807、L2导向支撑3808、L3导向支撑3809上分别套有滑片复位弹簧；锁止滑片38为整体结构，防错滑片37为位于L1斜面3801与L3斜面3803之间的两块对称结构，防错滑片37与锁止滑片38的贴合面上设置有凸起结构。

所述N进线端12、L1进线端13、L2进线端14、L3进线端15分别引出一条导线与主控制板10连接；零线、L1进线、L2进线、L3进线经底壳3背部走线，火线及零线的出线端与底壳3之间填充密封隔音材料，零线进线端与出线端、L1进线端13、L2进线端14、L3进线端15与动触头24之间由软铜线连接；电流互感器26设置于底壳3背面；所述动触头24为双触点结构，其包括焊接在铜基39上的银点40，铜基39通过铆钉与动头滑座23连接，动头滑座23卡入换相导杆22的滑槽内与换相导杆22滑动连接；静触头25为一体化双触点结构，包括焊接在铜基39上的六个银点40。

所述换相导杆22下端设有滑槽和限位卡扣，限位卡扣与换相导杆22铆接；所述跳闸电磁开关18和换相电磁开关19上设置有固定于底壳3上的导杆位置开关41，分闸机构21上设置有固定于上壳2的把手位置开关42。所述分闸机构21包括连接防错锁止系统20的锁止滑片38的顶杆43，顶杆43上安装压板44和连接转轴45的复位弹簧，转轴45连接伸出上壳2的斜面，斜面上设置有分闸把手4；所述动触头24和静触头25四周包围有灭弧罩46。

所述上壳2与底壳3之间、N进线端12/L1进线端13/L2进线端14/L3进线端15上方、分闸把手4与上壳2之间、跳闸电磁开关18/换相电磁开关19与底壳3之间均设置有密封软垫28及减震隔音软垫；底壳3上设置有迷宫式降噪结构，防错锁止系统20的联接板36采用蜂窝式降噪结构且设置有减震软垫；静触头25周边采用软垫隔离，底壳3背面安装有绝缘板；所述主控制板10为由3-12V供电系统双相供电的PCB集成电路板。

在换相过程中，首先跳闸电磁开关18的衔铁32运动，带动跳闸导杆27下移，跳闸导杆27推动锁止滑片38移动至最右侧位置，然后跳闸导杆27与当前换相导杆22在复位弹簧34推力下回复至初始位置，当前导通相的动触头24和静触头25分离。在跳闸线圈通电后的极短时间内，目标导通相的换相线圈通电，对应的换相电磁开关19的衔铁32向下运动，带动相应的换相导杆22向下运动，实现动触头24与静触头25结合，完成动触头24和静触头25闭合之后，锁止滑片38被固定在对应的锁止口内。在防错滑片37的作用下，L1/L2/L3三相最多只有一相的动触头24与静触头25接通。

本实用新型的防错锁止系统20中，防错滑片37和锁止滑片38定位于联接板36的固定空间内左右运动，起到防止相间短路和定位跳闸导杆37和换相导杆22的作用；即在L1/L2/L3三相任意两相切换过程中，只允许其中的一相处于导通状态，或者处于因故障所有相线均不导通的状态。

本实用新型在完成进线和出线的安装后，首先，将分闸把手4推至合闸位置，开关进入自检模式，自检完成且无错误报警后，进入自动运行状态。

当开关需要调整运行参数时，通过显示控制板9的按键调节，可以完成相应的参数设置。

本实用新型在运行过程中，当主控制板10检测到电路过流或过压/欠压的时候，控制跳闸电磁开关18动作，实现跳闸动作；当故障排除/电压恢复正常后，开关根据检测到的电流或电压情况，确定L1/L2/L3三相中的某一相导通。

本实用新型中，包括电子防错和机械防错两部分，防错锁止系统20为机械防错部分，电子防错部分是在主控制板10中设计相应电路，使得在同一时间内只允许3个换相电磁开关19中的1个得电，或者在分闸状体下，所有电磁开关均不能动作，避免换相过程或检修过程中电磁开关误动作。

当需要检修开关下游电路或者紧急情况下需要断电时，则手动扳动分闸把手4，使得分闸把手4位于分闸位置，此时把手推动顶杆43，顶杆43推动锁止滑片38，使得当前导通相的动触头24和静触头25分离，开关跳闸。当检修完成或者紧急情况排除后，手动扳动分闸把手4至合闸位置，此时把手位置开关42开路，控制系统开始重新启动、进入正常工作状态。

本实用新型具有多处密封软垫28及减震软垫，在端子盖1与上壳2之间设置有密封软垫28，在上壳2与底壳2之间设置有密封软垫28及密封胶条，在电磁开关与底壳3之间设置有减震软垫；在底壳3左下部设施有消音弯道；在电磁开关的衔铁32和复位弹簧34之间设置有减震软垫，壳架的另一端设有回程减震弹簧35，降低电磁开关动作时的震动噪音；在静触头25的周围设置有减震软垫，降低动触头24和静触头25闭合时震动噪音。

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；安装更方便、精确，机械性能更好，噪音更低；采用显示控制板9和底板双层结构，使本实用新型电路板高压低压分离设计，增强了主控制板10的使用安全性；在开关换相和跳闸动作既能实现手动控制也能实现自动控制，本实用新型控制精度更高，可靠性更好，智能化程度更高且噪音更小；本实用新型能够单独控制跳闸电磁开关18和换相电磁开关19，即能够控制和调节电磁开关的动作时间，从而能够控制分闸动作时动触头24和静触头25分离和结合的时间，从而可实现动触头24和静触头25在交流电波形的零点附近分断或结合，实现过零点灭弧的功能，增加了产品可靠性及使用寿命；本实用新型增加了密封结构和减震隔音结构，使得产品使用噪音大大减小；本实用新型还具有很好的防止误动作、卡死、相间短路、电网过载的性能；总之，本实用新型新增了电子控制显示功能，机械防错和电子防错两种防错方式，自动化、智能化程度更高，可靠性和可操作性更好；机械结构方面更加简单、合理，提高了可靠性和安装精度，降低了使用时的噪音，更加适于加工制造和批量生产。

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。