CN201374583Y - 双电源自动转换开关 - Google Patents

Abstract

一种双电源自动转换开关，其可对常用电源和备用电源进行切换，该开关由控制器、电源盒、机械转换操作机构及常用和备用断路器组成，其中电源盒包括电压取样电路以及控制器供电电路；常用和备用断路器与机械转换操作机构相连接，用以控制常用电源和备用电源与负载之间的电路连接；控制器包括单片机、驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路，单片机用以控制驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路，控制器对正在运行的常用电源和准备切换的备用电源进行监视，控制器内只有自身的供电12V弱电和电压取样弱电部分，即采用了强电、弱电分离技术，可以起到很好的安全保护作用。

Description

双电源自动转换开关

技术领域

本实用新型涉及一种开关装置，特别是一种可以自动在两种电源间自动转换的开关。

背景技术

目前可作为应急电源的设备包括使用自动转换开关电器(Automatictransfer Switching equipment；ATS，俗称双电源自动转换开关)进行两路市电供电自动切换的方式、柴油发电机供电方式、不间断电源(UPS)供电方式、蓄电池供电方式等。双电源自动转换开关产品的国标标准定义为由一个(或几个)转换开关电器和其它必需的电器组成，用于检测电源电路，并将一个或多个负载电路从一个电源自动转换到另一个电源的电器。

随着社会的发展，许多行业和部门对供电的可靠性都有了非常高的要求。为了保证供电的连续性，许多重要的场合都应采用双电源供电，作为电能切换的必备器件，双电源自动切换开关的应用需求越来越广泛，技术性能要求也越来越高。

专利号为200420011262.X的实用新型专利，其公开了一种缺点保护的单负载-双电源切换控制器。该实用新型公开的控制器具有三相供电电源的缺相检测和保护切换功能，在正常电源发生故障时能自动切换到备用电源继续对负载供电，在电源恢复正常后能自动进行反切换。能够满足低压供电***对电源切换的技术要求。

但是由于该控制器通过采用大量的中间继电器等元器件构成，体积较大，接线繁琐、可靠性低，推广应用受到一定限制，寿命也较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双电源自动转换开关，其切换可靠、平稳、，且结构简单，操作方便，寿命较高。

为达到上述目的，本实用新型提供一种可对常用电源和备用电源进行切换的双电源自动转换开关，其与常用电源和备用电源相连，对常用电源和备用电源进行切换，该开关由控制器、电源盒、机械转换操作机构及常用和备用断路器组成，常用和备用断路器与机械转换操作机构相连接，用以控制常用电源和备用电源与负载之间的电路连接；控制器包括单片机、驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路，单片机用以控制驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路，控制器对正在运行的常用电源和准备切换的备用电源进行监视，其特征在于：其中电源盒包括电压取样电路以及控制器供电电路，电源盒与控制器相连对控制器供电，同时与常用电源和备用电源相连对其电压进行初次取样；控制器还包括电压取样信号电路，控制器内的电压只包括自身的供电电压和电网取样信号电压。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器还包括一个RAM可改写存储器，用以设置控制器的参数。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器还包括一个LCD液晶显示屏用以显示当前控制状态及设置时状态。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器内的供电电压为12V。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器还包括确认键、设置键、手动键、自动键及双分键，其中确认键为参数设置时确认数值功能键；设置键为控制器进入参数设置状态功能键；手动键为控制器进入手动控制状态的功能键，设置状态下为数值减小键；自动键为控制器进入自动控制状态功能键，设置状态下为数值增加键；双分键为同时切断两路电源的功能键。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源盒还包括一个开关、通讯接口及罩在外面的外壳组成，电压取样电路及电源经通讯接口连接到控制器内，其中开关为控制器供电开关。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源盒还包括一个保险座电源开关，其为控制器的供电电源的保险开关。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械操作机构包括一个外壳、位于外壳内的传动凸轮、与传动凸轮连接用以带动传动凸轮的单电机、位于凸轮两边与用以拨动凸轮的传动拔杆、导向轴、套在导向轴上的轴套，其中传动拔杆与两边的断路器连接，传动拔杆采用轴式导向，拔杆上导向的轴套沿着机构上的导向轴来做前后运动来带动断路器合闸或分闸。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动拔杆上的轴套采用铜材料，导向轴采用的是不锈钢材料。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械操作机构还包括位于传动凸轮一侧的限位件，常用电源合闸时电机带动传动凸轮及常用传动拔杆将断路器转到合闸位置时，限位件将备用传动拔杆压住使其不能转动；当备用电源合闸时电机带动传动凸轮及备用传动拔杆将备用断路器转到合闸位置时，限位件将常用传动拔杆压住使其不能转动

相较于下现有技术，本实用新型具有如下有益效果：该双电源自动转换开关结构简单，操作方便；具有显示屏，监控并显示当前状态及设置时状态，真正实现了人机对话界面等，机械操作机构的传动拔杆采用轴式导向，拔杆上导向的轴套沿着机构上的导向轴来做前后运动来带动断路器合闸或分闸，运动阻力很小，且由于传动拔杆上的轴套采用铜材料，导向轴采用的是不锈钢材料，耐磨，使用寿命大大提高；并且传动机构在防止两断路器同时合闸方面做了专门的设计，以至于采用此类操作机构的自动转换开关，无论在任何情况下，都不可能出现同时合闸现象。

附图说明

图1是本实用新型的双电源自动转换开关的结构示意图；

图2是本实用新型的双电源自动转换开关的控制器与电源盒的连接时示意图；

图3是本实用新型的双电源自动转换开关的工作原理示意图；

图4-A是本实用新型的双电源自动转换开关的显示器在通电瞬间显示的全部字的示意图；

图4-B是本实用新型的双电源自动转换开关的显示器显示控制器某一工作状态及电压误差值时的示意图；

图5是本实用新型的双电源自动转换开关的机械转换操作结构的示意图；

图6是本实用新型的双电源自动转换开关的控制面板的放大图。

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和图2所示，双电源自动转换开关是由控制器10、电源盒20、机械转换操作机构30、常用和备用断路器48、安装板50和二次控制回路27、辅件49及手动操作手柄55组成，其与常用电源和备用电源相连，对常用电源和备用电源进行切换。其中常用和备用断路器48与机械转换操作机构30相连接，用以控制常用电源和备用电源与负载之间的电路连接；安装板50用于固定常用和备用断路器48和电源盒20；二次控制回路27主要用以连接辅件49及常用、备用电源的各相，给控制器10提供电压取样及供电和驱动电路以及辅件49中的用户指示灯连接用；辅件49的主要用以供用户外接指示灯用。其中控制器10包括单片机、驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路、RAM可改写存储器(未图示)及显示屏11，单片机用以控制驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路。控制器10对正在运行的常用电源和准备切换的备用电源进行监视，控制器10还包括电压取样信号电路，本双电源自动转换开关采用了强电、弱电分离技术，电压取样等高压部分全部放在电源盒20内，控制器10内的电压只有电网取样信号电压和其自身的供电电压DC12V的弱电，这样强电、弱电完全分离，可以起到很好的安全保护作用

电源盒20由一个开关21、电压取样电路、控制器供电电路、保险座电源开关22及通讯接口23及罩在外面的外壳24组成。电源盒20主要是给控制器10供电和对常用电源及备用电源的初次取样，取样信号及电源经通讯线及接口23连接到控制器10内。其中开关21为控制器10供电开关；保险座电源开关22为控制器10的供电电源的保险开关；通讯接口23是控制器10的供电及信号取样接口。

参照图6所示，控制器10的面板由显示屏11、确认键12、设置键13、手动键14、自动键15及双分键16组成。其中显示控制器10显示当前控制状态及设置时状态；确认键12为参数设置时确认数值功能键；设置键13为控制器10进入参数设置状态功能键；手动键14为控制器10进入手动控制状态的功能键；自动键15为控制器10进入自动控制状态功能键，设置状态下为数值增加键；双分键16为同时切断两路电源的功能键。控制器10根据电源盒20内的两路电源电压(即常用电源和备用电源)的采样比较来对正在运行的常用电源和备用电源进行监视，当某一电源电压出现异常时控制器10根据单片机内预先写入的程序来驱动各相关机构来实现自动控制。显示屏11为LCD液晶显示屏，用以显示控制器10当前控制状态(图4-B所示)及设置时状态(图4-A所示)，故障时可以显示故障同时声音报警，以及显示两路电源中各相电压的误差值。另外，控制器10还可以输入和修改密码，修改密码时，按设置键，输入正确密码确认后，再按设置键，即进入密码修改状态，数字字符从第一位、第二、三、四位开始闪烁，按数字“∧”或“∨”键，按到所需要的密码确认后，控制器启用新密码。按键1分钟内不按，控制器自动恢复初始状态。

手动操作手柄55主要用于维修人员手动操作来转换双电源自动转换开关。手动设置时的过程如下：如重新修改设置数据，先按设置键13，显示屏11上只显示“设置”和数字“8888”字符，即进入密码输入状态，且数字字符从第一位开始闪烁，再按数字增加“∧”或减小“∨”键，按到正确数字后，按确认键，自动进入第二位，即第二位数字符闪烁，再按数字增加“∧”或减小“∨”键，按到正确数字后，按确认键，自动进入第三位、第四位，确认后，如密码不正确则自动返回到初始状态，如正确，则自动进入参数设置“自复”“不自复”设置，首先，显示前次设置确认“自复”或“不自复”，如不修改按确认，如修改按数字“∧”或“∨”键，“自复”或“不自复”闪烁，确认后，自动进入参数设置常用转备用N→R时间调整，首先显示前次设置时间，且数字开始闪烁，如不修改按确认，如修改按数字“∧”或“∨”键，按到需要修改的数字时，按确认后，自动进入参数设置备用转常用R→N时间调整，首先显示前次设置时间，且数字闪烁，确认后自动进入参数设置电压误差、过压调整，首先显示前次设置数据，上面百分比中数字闪烁，确认后，自动进入参数设置电压误差、欠压调整，首先下面负百分比中数字闪烁，确认后，自动进入参数设置双分时间调整，首先显示器上只显示“双分”“设置”，上面时间数字闪烁，确认后，参数修改设置即完成，控制器采用新数据。控制器自动进入初始状态。

如图3所示，本双电源自动转换开关的工作原理简述如下，(1)：控制器10设定为自动自复状态时，控制器10可以随时对正在运行的常用电源和准备切换的备用电源进行监视，当常用电源的三相中任意一相的电压出现异常(故障)，如过电压(≥120％额定电压)，欠电压(≤80％额定电压)，或电压消失，电压状态经电压取样电路输入自动控制器的电压对比电路，与基准电压对比，由控制器10的逻辑判断电路发出动作或不动作指令，动作或不动作指令经第一延时时间(可按用户需要自行整定，最大为90S，如果用户不提要求，一般设定在3s)，本延时的目的是观察正常电源的异常是短时间内可恢复的，还是无法在延时时间之内恢复正常的。在确认常用电源已恢复正常时，控制器10则发出不转换指令，如无法在延时时间之内恢复正常的。在确认常用电源已无法恢复正常时，控制器10则发出转换指令，指令经控制驱动电路向电动操作机构发出常用电源分闸、备用电源合闸的信号。在备用电源运行一段时间后，如果常用电源的故障已经排除，恢复正常，用户又有意重新使用正常电源(这在常用电网-备用发电机***特别需要，因为发电机的发电成本远高于使用电网电源)，自动控制器经过一定的第二延时时间(为3～90S，可按用户需要整定，延时的目的是监测和判断正常电源是否真正恢复)，在确认常用电源已恢复正常时，控制器10则发出转换指令，指令经控制驱动电路向电动操作机构发出备用电源分闸、常用电源合闸的信号。如两路电源同时发生故障，又无法在延时时间之内恢复正常，在确认两路电源已无法恢复正常时，控制器10则发自动双分指令，双电源自动双分保护(同时切断两路供电)，当常用或备用电源中任一电源恢复正常后，经延时时间确认该电源已恢复正常时，控制器10则发出恢复正常电源合闸指令。(2)：在控制器10设定为自动不自复状态时，若两个电源都来自电网(两个变压器供电)，第一个电源发生故障，切换至另一个电源，以后另一个电源一直处于运行状态，即使第一个电源故障排除恢复正常，也不再切回第一个电源。

参图1及图5，机械转换操作机构30包括一个外壳31、机构底板32、位于外壳内的传动凸轮35、位于传动凸轮35一侧的限位件45、位于传动凸轮35两边与用以拨动传动凸轮35的常用传动拔杆33、备用传动拔杆37、左拨杆附件38、右拨杆附件44、拉伸弹簧39、拨杆附件仪表件40、销子41、导向轴34、套在导向轴34上的轴套43及与凸轮35连接的电机42。其中，左/右拨杆附件38/44主要用于辅助传动拔杆33/37来实现常用断路器48复位；拉伸弹簧39用于带动左拨杆附件38复位；拨杆附件仪表件40用以固定拉伸弹簧39；销子41用以紧固电机42和传动凸轮35；机构底板32主要用来安装和固定机械转换操作机构30的其它零部件；常用传动拔杆33、备用传动拔杆37与两边的常用和备用断路器48连接，导向轴34嵌在外壳31的两侧之间，其与外壳31的两侧壁(未标号)之间设置有垫片36用以保证导向轴34与外壳31侧壁件的安装稳定性。机械转换操作机构30的两边传动拔杆33、37采用“轴式”导向，拔杆33、37上导向的轴套43沿着机构上的导向轴34来做前后运动来带动常用和备用断路器48合闸或分闸。采用这种机械转换操作机构30转换时的阻力非常小。另外，拔杆33、37上的轴套43采用铜材料，导向轴34采用的是不锈钢材料，此二种材料均为耐磨材料，在实际使用寿命中，几乎没有磨损现象，操作机构的机械寿命均能超过10000次。

而且机械转换操作机构30在防止两断路器同时合闸方面做了专门的设计，以至于采用此类操作机构的自动转换开关，无论在任何情况下(控制器故障或机械故障)，都不可能出现同时合闸现象。其工作原理是：当常用电源合闸时电机42带动凸轮35及常用传动拔杆33将相应的常用断路器48转到合闸位置。而此时凸轮35上的限位件45将备用传动拔杆37压住使其不能转动；当备用电源合闸时电机42带动凸轮35及备用传动拔杆37将相应的备用断路器48转到合闸位置。而此时凸轮35上的限位件45将常用传动拔杆33压住使其不能转动，从而起到了防止机构或其它故障引起的常用和备用断路器48同时合闸的故障。

该双电源自动转换开关结构简单，操作方便；采用单片机程序控制，抗干扰能力强，保护精度高、稳定性好、长期无噪音运行，节能降耗；具有显示屏11，监控并显示当前状态，及设置时状态，真正实现了人机对话界面等，机械操作机构30的传动拔杆33、37采用轴式导向，拔杆上导向的轴套43沿着机构上的导向轴34来做前后运动来带动常用和备用断路器48合闸或分闸，运动阻力很小，且由于传动拔杆33、37上的轴套43采用铜材料，导向轴34采用的是不锈钢材料，耐磨，使用寿命大大提高；并且机械转换操作机构30在防止两断路器同时合闸方面做了专门的设计，无论在任何情况下，都不可能出现同时合闸现象。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种双电源自动转换开关，其与常用电源和备用电源相连，对常用电源和备用电源进行切换，该开关由控制器、电源盒、机械转换操作机构及常用和备用断路器组成，常用和备用断路器与机械转换操作机构相连接，用以控制常用电源和备用电源与负载之间的电路连接；控制器包括单片机、驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路，单片机用以控制驱动电路、电压对比电路及逻辑判断电路，控制器对正在运行的常用电源和准备切换的备用电源进行监视，其特征在于：其中电源盒包括电压取样电路以及控制器供电电路，电源盒与控制器相连对控制器供电，同时与常用电源和备用电源相连对其电压进行初次取样；控制器还包括电压取样信号电路，控制器内的电压只包括自身的供电电压和电网取样信号电压。

2、根据权利要求1所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述控制器还包括一个RAM可改写存储器，用以设置控制器的参数。

3、根据权利要求1所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述控制器还包括一个LCD液晶显示屏用以显示当前控制状态及设置时状态。

4、根据权利要求3所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述控制器内的供电电压为12V。

5、根据权利要求2所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述控制器还包括确认键、设置键、手动键、自动键及双分键，其中确认键为参数设置时确认数值功能键；设置键为控制器进入参数设置状态功能键；手动键为控制器进入手动控制状态的功能键，设置状态下为数值减小键；自动键为控制器进入自动控制状态功能键，设置状态下为数值增加键；双分键为同时切断两路电源的功能键。

6、根据权利要求1所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述电源盒还包括一个开关、通讯接口及罩在外面的外壳组成，电压取样电路及常用和备用电源经通讯接口连接到控制器内，其中开关为控制器供电开关。

7、根据权利要求1所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述电源盒还包括一个保险座电源开关，其为控制器的供电电源的保险开关。

8、根据权利要求1所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述机械转换操作机构包括一个外壳、位于外壳内的传动凸轮、与传动凸轮连接用以带动传动凸轮的单电机、位于凸轮两边与用以拨动凸轮的常用及备用传动拔杆、导向轴、套在导向轴上的轴套，其中传动拔杆与两边的断路器连接，传动拔杆采用轴式导向，拔杆上导向的轴套沿着机构上的导向轴来做前后运动来带动断路器合闸或分闸。

9、根据权利要求8所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述传动拔杆上的轴套采用铜材料，导向轴采用的是不锈钢材料。

10、根据权利要求8所述的双电源自动转换开关，其特征在于，所述机械转换操作机构还包括位于传动凸轮一侧的限位件，常用电源合闸时电机带动传动凸轮及常用传动拔杆将断路器转到合闸位置时，限位件将备用传动拔杆压住使其不能转动；当备用电源合闸时电机带动传动凸轮及备用传动拔杆将备用断路器转到合闸位置时，限位件将常用传动拔杆压住使其不能转动。

Images