CN106575858B - 具有负载端子的自动熔断保护接地的马达控制中心 - Google Patents

Abstract

一种马达控制中心系统，包括：电气外壳(10)，所述电气外壳具有用于将电力传输至部件单元(20)的总线(22)；部件单元(20)，所述部件单元设置在所述电气外壳的隔室(12)中，其中，所述部件单元包含用于对通向设置在所述外壳外部的负载的电力供给进行管理的设备件(26)；以及接地元件(38)，所述接地元件沿着所述隔室的支承壁(40)设置，其中，当所述部件单元被从所述电气外壳取出时，所述接地元件提供与所述电气外壳的负载端子(42)的熔断保护(53)接地连接。

Description

具有负载端子的自动熔断保护接地的马达控制中心

背景技术

本发明总体上涉及电气外壳领域，比如在工业和商业环境中使用的马达控制中心(MCC)的外壳。更具体地，本发明的实施方式涉及用于使负载连接件接地的系统和方法。

对于封装的电气和电子部件——特别是电力电子部件，比如用于工业应用中的电力负载的电力电子部件——存在一系列应用。在一种类型的封装系统——通常称为MCC——中，各种开关装置、控制装置、保护电路装置、可编程逻辑或自动化控制器、马达驱动器等被容纳在大型外壳中，该大型外壳可以被细分成隔室、隔间、抽屉等(例如，有时称为“桶”)。外壳供给有电源总线，所述电源总线大致在朝向外壳的后部的平面中延伸。各个隔室通常容纳相关联的电路，该相关联的电路可以从外壳中取出以进行维修和更换。这种系统的划分大大增强了维修系统部件的能力，并且还用于将系统部件彼此隔离。因而，在需要访问或维修外壳的一个隔室内的部件的情况下，部件单独地可以被打开并且部件支承件被取出进行必要的维修。

典型的MCC包括访问位于外壳的后部区段中的某些位置处的电源总线结构。例如，可以有位于外壳的后部中的多个位置，在所述多个位置中，隔室支承件(例如，桶)可以滑动就位并且插入电源总线中。常规的外壳例如可以包括十二排狭槽，插头触点在隔室被放置在外壳中时延伸穿过所述十二排狭槽。在一些情况下，当各种装备(例如，马达)仍在操作时，隔室被从外壳中取出或与外壳断开。在这种情况下，即使电源断开，马达仍然可以产生称为反电动势(EMF)的电压。这样，可能期望包括当隔室被部分地或完全地从外壳移除或取出时使隔室的连接件接地的机构。

发明内容

下面总结了与原始要求保护的发明在范围上相称的某些实施方式。这些实施方式仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可以包括可以与下面阐述的实施方式相似或不同的各种形式。

在一个实施方式中，提供了一种马达控制中心系统。该系统包括具有用于将电力传输至部件单元的总线的电气外壳。系统还包括设置在电气外壳的隔室中的部件单元。部件单元包含用于对通向设置在外壳的外侧的负载的电力供给进行管理的部件。另外，系统包括沿着隔室的支承壁设置的接地元件，其中，当部件单元被从电气外壳中取出时，接地元件提供与电气外壳的负载端子的熔断保护接地连接。

在另一个实施方中，提供了一种方法。该方法包括将部件单元插入电气外壳的隔室中，以将部件单元上的插头壳体接合至构造成传输电力的总线。该方法还包括将电力经由总线供给至部件单元。部件单元包含用于对通向设置在外壳外部的负载的电力供给进行管理的部件。此外，方法包括从电气外壳中移除部件单元，以使部件单元上的插头壳体与总线断开接合，以及通过在接地元件与负载端子之间形成熔断保护接地连接来使电气外壳的负载端子接地。

在另一个实施方中，提供了一种供电系统。该供电系统包括将多相电源联接至电力部件的多个电连接器以及构造成将供电系统联接至外部负载的多个负载端子。系统还包括包括多个延伸件的接地元件。接地元件在每个延伸件与负载端子之间形成熔断保护接地连接，以使负载端子接地。其中，供电系统包括马达控制中心，并且多个电连接器包括通过电源母线联接至所述多相电源的插头壳体。供电系统还包括设置在马达控制中心内的部件单元，其中，当部件单元被从马达控制中心取出时，接地元件提供与负载端子的熔断保护接地连接。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中，贯穿附图相同的附图标记表示相同的零部件，在附图中：

图1是根据实施方式的电气外壳的实施方式的立体图；

图2是图1的电气外壳的实施方式的立体图，其图示了设置在电气外壳的后部附近的竖向母线和马达总线；

图3是图1的电气外壳和单元的实施方式的立体图，其图示了插入电气外壳的隔室中的单元；

图4是设置在图1的电气外壳内的接地元件的实施方式的立体图，其图示了当单元未连接至外壳的竖向母线和马达总线时，接地元件与马达负载端子接合；

图5是图4的设置在图1的电气外壳内的接地元件的实施方式的立体图，其图示了当单元连接至外壳的竖向母线和马达总线时，接地元件不接合马达负载端子；

图6是图4的图示了接地元件的致动器侧和支承侧的实施方式的立体图，其中，支承侧包括构造成将马达负载端子接地的延伸部；以及

图7是描绘了当与图1的外壳连接和断开连接时图4的接地元件的电位的曲线图。

具体实施方式

现在转向附图，图1描绘了被细分为多个隔室12的电气外壳10的实施方式。如上所述，外壳10可以在每个隔室12内容纳一系列电路，比如电气和电子部件、开关装置等。在某些实施方式中，外壳10可以构造为MCC，比如用于马达和其他负载的工业控制。应当指出的是，如本文所使用的，术语“马达控制中心”和“MCC”应当包括任何适当类型的工业外壳、船舶外壳、商业外壳和其他外壳，在所述外壳中，支承件以分区方式被提供用于部件并且与设置在外壳10中的总线结构相互作用。

外壳10可以是任何适当的类型和尺寸。在常规MCC中，例如，外壳10可以限定壳体14，该壳体14包围其中隔室12被细分的内部容积16。壳体14可以由例如通过凸缘和紧固件连接在一起的大尺寸金属板的一个或更多个面板形成。每个隔室12通常具有标准尺寸，特别是各种标准高度。壳体14内的隔室12的相对形状、尺寸和数量可以变化。根据待安装在每个隔室12中的相关联部件，外壳10可以设置有门18，所述门18允许单独的隔室12被打开用以访问位于隔室12中的部件。具体地，外壳10可以包括可以插入隔室12中的部件单元20(例如，插入单元20或者桶(bucket)20)。闩锁可以设置在桶20上，并且闩锁可以用于将各个桶20固定在外壳10的隔室12内。

在某些实施方式中，外壳10包括一系列电源总线22(在图1中以虚线示出)，所述一系列电源总线22将外壳10的后端处的三相电力传输至各个隔室12。如将由本领域技术人员所理解的，总线22可以设置在总线盖23后面，该总线盖23在通电时限制对总线的访问。另外，狭槽24可以成对地设置，其中，多个这样的排的这种狭槽被提供用于将部件20的支承件插入成与总线电接触。一般来说，常规的部件支承件将包括延伸穿过狭槽24以与总线22相接触的插头(stab)。

例如，每个部件20可以包括提供用于控制系统的功能或过程的一个或更多个设备件26，比如继电器、马达起动器、断路器、变频驱动器、可编程逻辑控制器(PLC)等。每个部件20还可以包括一个或更多个插头壳体28，所述一个或更多个插头壳体28隔离与设置在外壳10的后部内的竖向母线22接合的电连接器，比如金属电源插头。例如，插头壳体28可以隔离电源插头，所述电源插头延伸穿过总线盖23中的狭槽24以接合位于外壳10的后部中的竖向母线22。总线盖23可以将电气外壳10的内部纵向地分成容纳隔室12的前部部分和在总线盖23与外壳10的后面板之间延伸、以容纳电力母线和相关部件的后部部分。部件单元20内的电线30可以连接到插头壳体28中，以接入电源插头并且将来自电源插头的电力提供至部件26。

在某些实施方式中，部件20可以包括接合位于外壳10的后部中的负载总线32(例如，马达总线，马达负载总线等)的一个或更多个连接件。例如，插头壳体28可以接合外壳10的负载总线32。外壳10还包括竖向电缆槽34，门36可以在该竖向电缆槽34上关闭。如可以理解的是，电气系统部件通常设置在隔室12的内部容积内，而控制和通信布线可以传输通过电线槽34。因此，外壳10可以管理至负载——所述负载通常包括各种机器或马达——的电力的施加以及数据通信。此外，如上所述，在外壳10内可以设置在负载的操作和控制中使用的各种部件或装置。包含在外壳10内的示例性装置是马达起动器、过载继电器、断路器和固态马达控制装置，所述固态马达控制装置为比如可变频率驱动器、可编程逻辑控制器等。外壳10还可以包括继电器面板、插件板、馈线-抽头元件(feeder-tap elements)等。具体地，这些装置可以设置在外壳10的部件单元20(例如，桶)内。

在一些情况下，当各种装备(例如，马达，负载等)仍在操作时，单元20部分地或完全地从外壳10取出或断开。例如，当单元20从外壳10取出或断开时，单元的插头壳体28可以与位于外壳的后部的竖向母线22断开接合，因而断开通向单元20的电力供给。在这种情况下，即使电源断开，马达仍可以产生电磁干扰。如此，可能期望包括当单元20被从外壳10取出时使单元20的连接件接地的机构。

因此，在一些实施方式中，外壳10可以包括接地元件38，比如接地支架，该接地元件38构造成在单元20被从外壳10取出时使马达总线32接地。接地元件38可以设置在外壳10内的支承壁40上，使得当单元20插入或从外壳10取出时，接地元件38和支承壁40与单元20接合，如关于图2至图3进一步描述的。

图2是图1的电气外壳10的实施方式的立体图，其图示了竖向母线22和设置在外壳10的后部附近的马达总线32。马达总线32可以联接至负载端子42(例如，负载侧端子)，该负载端子42可以连接至各种类型的负载或装置，诸如例如各种机器或马达。具体地，负载端子42可以构造成将电力传送至负载。负载端子42可以包括任何数量的导体，比如连接螺栓44，所述连接螺栓44可以与单元20和/或接地元件38接合，如关于图3至图4进一步详细描述的。

图3是图1的外壳10和单元20的实施方式的立体图，其图示了单元10插入电气外壳10的隔室12中。具体地，在某些实施方式中，部件单元20(例如，插入单元20或桶20)可以插入电气外壳10的隔室12中或从电气外壳10的隔室12中取出。例如，当单元20插入外壳10中时，单元20的插头壳体28可以接合设置在外壳10的后部内的竖向母线22。当单元20与母线22接合时，母线22可以配置成将三相交流电经由所形成的电连接传递至单元20。同样地，当单元20与母线22断开连接(例如，单元20被从外壳10取出)时，电连接可以被终止，使得单元20不再接收电力。类似地，当单元20被插入外壳10或从外壳10取出时，单元20上的各种连接件可以与设置在外壳10的后部内的马达总线32接合或断开接合。马达总线32可以由外壳10使用用以对通向设置在外壳10的外侧的负载(例如，装置，马达等)的电力供给进行管理。

如上所述，在某些情况下，单元20从外壳10取出或与外壳10断开连接，而设置在外壳10外部的各种装备(例如，马达，负载等)可以仍在操作，从而产生被称为反电动势(EMF)的电压。因此，在某些实施方式中，接地元件38可以构造成当单元20被从外壳10取出时使负载端子42接地，以帮助保护操作者移除单元20，如下面关于图3至图4进一步描述的。

图4是沿着图1的外壳10内的支承壁40设置的接地元件38的实施方式的立体图。特别地，接地元件38(例如，接地支架)可以构造成当单元20从外壳10中取出时与马达负载端子42接合。具体地，在某些实施方式中，接地元件38可以包括致动器侧46、弹簧系统48和支承侧50。接地元件38的弹簧系统48可以包括一个或更多个弹簧、线圈、双螺旋弹簧、闩锁、弹簧铰链、扭转弹簧或允许接地元件38沿着支承壁40的开口枢转的任何其他形式的结构。在一些情况下，接地元件38的致动器侧46可以被偏置以响应于单元20的插入而致动。例如，当单元20插入外壳10中时，单元20使接地元件38的致动器侧46偏置抵靠支承壁40。在其他情况下，接地元件38的弹簧系统48可以构造成沿相反方向提供力(例如，扭转力)，使得致动器侧48不再偏置抵靠支承壁40。例如，当单元20被从外壳10取出时，弹簧系统48使致动器侧46旋转远离支承壁40。因此，接地元件38的支承侧50可以构造成当单元20被从外壳10取出时与马达负载端子42接合，并且接地元件38的支承侧50可以构造成当单元20被插入外壳10中时与马达负载端子42断开接合。

例如，在图示的实施方式中，单元20的插头壳体28不与外壳10的竖向母线22和马达总线32接合。在这种情况下，单元20可以处于被从外壳10取出的过程中或者可以处于正被插入外壳10中的过程中。在任一情况下，单元20的插头壳体28与竖向母线22断开接合，从而使单元20与电源断开连接。同样地，单元20与负载总线32断开接合。在这种情况下，单元20可以不偏置接地元件38的致动器侧46，使得致动器侧46沿着支承壁40。因此，接地元件38的弹簧系统48可以构造成在相反方向上提供力，使得支承侧50与负载端子42接合。以这种方式，当单元20的插头壳体28不与竖向母线22和马达总线32接合时，接地元件38的支承侧50可以构造成接合负载端子42并使负载端子42接地。

图5是沿着图1的外壳10内的支承壁40设置的接地元件38的实施方式的立体图。特别地，接地元件38(例如，接地支架)可以构造成当单元20插入外壳10中时与马达负载端子42断开接合。例如，在图示的实施方式中，单元20的插头壳体28与外壳10的竖向母线22和马达总线32接合。在这种情况下，单元20可以插入外壳10中，并且单元20可以经由母线22接收电力。同样地，单元20与负载总线32接合。在这种情况下，单元20可以偏置接地元件38的致动器侧46，使得致动器侧46被推靠在支承壁40上。因此，支承侧50枢转远离负载端子42并且与负载端子42断开接合。以这种方式，当单元20的插头壳体28与竖向母线22和马达总线32接合时，接地元件38的支承侧50可以构造成与负载端子42断开接合，从而当单元20接合在外壳10内时不使负载端子42接地。

应当指出的是，在其他实施方式中，接地元件38可以以不同的方式构造，但是是以这样的方式，即，当单元20从外壳10中取出或插入外壳10中时允许接地元件38的部件与马达负载端子42相应地自动接合或断开接合。例如，在某些实施方式中，接地元件38和/或接地元件38的部件(例如，致动器侧46、弹簧系统48或支承侧50)可以是不同的形状或尺寸。此外，接地元件38可以结合到支承壁40中，使得接地元件38的部件(例如，致动器侧46、弹簧系统48或支承侧50)是支承壁40的延伸部。在其他实施方式中，接地元件38可以是电气外壳10的自动化部件。例如，将单元20从外壳10中抽出和/或插入外壳10中可以触发和/或激活开关，该开关使接地元件38与马达负载端子42自动地接合或断开接合，从而当单元20被断开接合时使负载端子42接地并且当单元20被接合时使负载端子42不接地。

图6是图4的图示了具有致动器侧46和支承侧50的接地元件38的实施方式的立体图，其中，支承侧50包括一系列延伸部52，所述一系列延伸部52构造成在与马达负载端子42相接触时使马达负载端子42接地。在某些实施方式中，接地元件38可以是连续的金属片，其可以弯曲以形成致动器侧46和支承侧50。在其他实施方式中，接地元件38可以由焊接或以其他方式联接在一起的一个或更多个件形成。支承侧50可以构造成支承由壳体54(例如，保险丝壳体)包围的一根或更多根保险丝53。壳体54可以构造成电隔离和支承位于支承侧50上的每根保险丝53。特别地，每个延伸部52可以具有在壳体54内的对应的保险丝53。在某些实施方式中，壳体54可以是构造成围绕和支承保险丝53的整体式壳体结构。延伸部52可以由钢或适于将使负载端子42接地的任何其他类型的材料形成。特别地，位于支承侧50上的每个延伸部52可以构造成接触位于负载端子42上的导体(例如，螺栓)，使得位于支承侧50上的各个延伸部52在负载端子42上具有对应的接触位置。在延伸部接触负载端子42时，在负载端子42与接地元件18之间形成有熔断保护接地连接，使得负载端子42接地至接地元件38和外壳10。

特别地，接地元件38的延伸部52可以构造成提供与负载端子42的熔断保护连接。例如，在延伸部52与负载端子42相接触时，负载端子42被熔断保护(fused)使得当负载仍在操作时接地元件38不能产生对外壳10的短路。因此，接地元件38可以额外地构造成保护外壳10免受由短路引起的潜在机械故障。以这种方式，由接地元件38形成的熔断保护连接可以构造成有助于外壳10的附加特征。

图7是描绘了图4的接地元件38的电位58在一段时间60内——比如在图1的单元20与外壳10连接和断开连接时的一段时间内——的曲线图56。特别地，曲线图56可以表示当单元20被从外壳10插入和/或取出时的电位变化，从而相应地断开接合和/或接合接地元件38。例如，第一时间段62可以指示单元20的插头壳体28与外壳10的竖向母线22和马达总线32接合的情况。在这种情况下，单元20可以经由母线22接收电力，并且单元20与负载总线32接合。因此，在第一时间段62期间的电位可以是高的。同样地，在一些情况下，第二时间段64可以指示单元20的插头壳体28不与外壳10的竖向母线22和马达总线32接合的情况，比如单元20处于正插入外壳10或从外壳10取出的过程中的情况。如上所述，在这种情况下，接地元件38可以与负载端子42接合以提供熔断保护接地连接。因此，在第二时间段64期间的电位可以是低的。

在一些情况下，当单元20未被供电或接地时，可能存在一段时间66，比如在插头壳体未与竖向母线22或马达总线32接合(例如，单元20被取出)的情况与在接地元件38尚未与负载端子42形成熔断保护连接的情况之间的时间段。例如，时间点68可以指示单元20从外壳的母线22断开接合的时刻，并且时间点70可以指示接地元件38与负载端子42接合的时刻。

如此，当单元20被从外壳10取出时，接地元件38可以用于使外壳10内的负载端子42接地。特别地，接地元件38包括具有多个延伸部52的支承侧，所述多个延伸部52构造成接触负载端子42。此外，每个延伸部52具有设置在整体式壳体54中的对应的保险丝53。接地元件38构造成当单元20被从外壳10取出时形成与负载端子42的熔断保护接地连接，并且可以保护移除单元20的操作者免受由继续在外壳10外部操作的负载所产生的EMF。

虽然本文中已经图示和描述了本发明的仅某些特征，但是本领域技术人员可以进行许多修改和改变。因此，应当理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (20)

1.一种马达控制中心系统，包括：

电气外壳，所述电气外壳具有用于将电力传输至部件单元的总线；

部件单元，所述部件单元设置在所述电气外壳的隔室中，其中，所述部件单元包含用于对通向设置在所述电气外壳外部的负载的电力供给进行管理的部件；以及

接地元件，所述接地元件沿着所述隔室的支承壁设置，其中，当所述部件单元被从所述电气外壳取出时，所述接地元件提供与所述电气外壳的负载端子的熔断保护接地连接。

2.根据权利要求1所述的马达控制中心系统，其中，所述部件单元包括一个或更多个插头壳体，所述一个或更多个插头壳体构造成与所述总线接合以为所述部件单元提供多相电源。

3.根据权利要求1所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件包括具有延伸件的支承侧，所述延伸件构造成与所述电气外壳内的所述负载端子的导体相接触。

4.根据权利要求3所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件包括壳体结构，所述壳体结构构造成容纳用于多相电源的所述接地元件的多根保险丝，其中，各个延伸件具有位于所述壳体结构内的对应的保险丝。

5.根据权利要求3所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件包括致动器侧，所述致动器侧构造成致动所述接地元件的所述支承侧使得所述延伸件接触所述负载端子。

6.根据权利要求3所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件包括弹簧系统，所述弹簧系统构造成致动所述接地元件的所述支承侧使得所述延伸件被致动远离所述负载端子。

7.根据权利要求1所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件设置在位于所述隔室的所述支承壁上的开口内。

8.根据权利要求7所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件构造成在所述支承壁的所述开口内枢转。

9.根据权利要求1所述的马达控制中心系统，其中，所述接地元件由连续金属板形成，所述连续金属板被弯曲以形成致动器侧和支承侧。

10.一种方法，包括：

将部件单元插入到电气外壳的隔室中，以将位于所述部件单元上的插头壳体接合至构造成传输电力的总线；

将电力经由所述总线供给至所述部件单元，其中，所述部件单元包含用于对通向设置在所述电气外壳外部的负载的电力供给进行管理的部件；

将所述部件单元从所述电气外壳中取出，以使位于所述部件单元上的所述插头壳体与所述总线断开接合；以及

通过在接地元件与所述电气外壳的负载端子之间形成熔断保护接地连接来使所述负载端子自动接地。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述部件单元插入到所述电气外壳的所述隔室中包括：

偏置所述接地元件的致动器侧；以及

致动所述接地元件的支承侧远离所述负载端子以移除所述接地元件与所述负载端子之间的所述熔断保护接地连接。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述电气外壳的所述负载端子接地包括经由所述接地元件的弹簧系统提供力以致动所述接地元件的支承侧与所述负载端子相接触。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述接地元件包括构造成接触所述负载端子以形成所述熔断保护接地连接的延伸件。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述接地元件包括构造成容纳一根或更多根保险丝的整体式壳体结构。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述部件单元插入到所述电气外壳中包括偏置所述接地元件的所述致动器侧抵靠所述电气外壳的支承壁。

16.一种供电系统，包括：

多个电连接器，所述多个电连接器将多相电源联接至电力部件；

多个负载端子，所述多个负载端子构造成将所述供电系统联接至外部负载；以及

接地元件，所述接地元件包括多个延伸件，其中，所述接地元件在各个延伸件与负载端子之间形成熔断保护接地连接以使所述多个负载端子接地。

17.根据权利要求16所述的供电系统，其中，

所述供电系统包括马达控制中心，并且

所述多个电连接器包括通过电源母线联接至所述多相电源的插头壳体。

18.根据权利要求16所述的供电系统，其中，所述接地元件包括整体式壳体结构，所述整体式壳体结构构造成容纳所述接地元件的多根保险丝，其中，各个延伸件具有位于所述壳体结构内的对应的保险丝。

19.根据权利要求18所述的供电系统，其中，所述壳体结构的各根保险丝构造成帮助防止所述供电系统的马达控制中心的电气外壳内的短路。

20.根据权利要求17所述的供电系统，还包括设置在所述马达控制中心内的部件单元，其中，当所述部件单元被从所述马达控制中心取出时，所述接地元件提供与所述负载端子的所述熔断保护接地连接。