本文公开了自动转换开关和形成这种开关的方法。本文公开的一种自动转换开关包括构造为连接到第一电源的第一源杆、构造为连接到辅助电源的第二源杆以及构造为联接到负载的固定杆。自动转换开关还包括第一活动杆和第二活动杆，该第一活动杆和第二活动杆的每一个电联接并可旋转地连接到固定杆。每个活动杆的长度和每个活动杆相对于固定汇流条的角度被选择为基本平衡每个活动杆上的接触力。因此，可以实现自动转换开关的平稳和可靠的操作。
第一活动杆，所述第一活动杆电连接且可旋转地连接到所述固定杆，其中所述第一活动杆接触所述第一源杆以从所述第一电源向所述负载提供电力，其中所述第一活动杆受到将所述第一活动杆的第一触件朝向所述第一源杆偏置的第一力以及将所述第一活动杆的第一触件远离所述第一源杆偏置的第二力，其中所述第一力包括第一机械力和由流过所述固定杆和所述第一活动杆的电流感应产生的第一电磁力，以及其中所述第二力包括由在所述第一源杆与所述第一活动杆的所述第一触件之间流动的电流感应的第二电磁力；以及第二活动杆，所述第二活动杆电联接并可旋转地连接至所述固定杆，其中所述第二活动杆接触所述第二源杆以从所述辅助电源向所述负载提供电力，其中所述第二活动杆受到将所述第二活动杆的第二触件朝向所述第二源杆偏置的第三力以及将所述第二活动杆的第二触件远离所述第二源杆偏置的第四力，其中所述第三力包括第三机械力和由流过所述固定杆和所述第二活动杆的电流感应产生的第三电磁力，以及其中所述第四力包括由在所述第二源杆和所述第二活动杆的所述第二触件之间流动的电流感应产生的第四电磁力；
其中，所述第一活动杆的长度和所述第一活动杆相对于所述固定杆的角度被选择为对于预定电流水平大致平衡所述第一力和所述第二力。
2.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，大致平衡所述第一力和所述第二力包括使所述第一力和所述第二力的平衡在预定阈值内。
3.根据权利要求2所述的自动转换开关，其特征在于，对应于流过所述自动转换开关的
100KA或更大电流，所述第一力和所述第二力的平衡在1000N以内。
4.根据权利要求2所述的自动转换开关，其特征在于，对应于流过所述自动转换开关的
100KA或更大的电流，所述第一力和所述第二力的平衡略高于零。
5.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，还包括：
第一弹簧和机械连杆机构，所述第一弹簧和机械连杆机构机械联接到所述第一活动杆并施加所述第一机械力；以及第二弹簧和机械连杆机构，所述第二弹簧和机械连杆机构机械联接到所述第二活动杆并施加所述第二力。
6.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，当所述第一活动杆与所述第一源杆接触时，所述第一活动杆与所述固定杆之间的角度在8度至20度的范围内，并且所述第一活动杆在所述固定杆上的投影的长度在8mm至18mm的范围内。
7.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第二活动杆的长度和所述第二活动杆相对于所述固定杆的角度被选择为对于所述预定电流水平大致平衡所述第三力和所述第四力。
8.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一活动杆和所述第二活动杆设置在所述固定杆的相对侧。
9.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一活动杆和所述第二活动杆设置在所述固定杆的同一侧。
10.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述自动转换开关包括弹簧，所述弹簧构造成在闭合位置增加所述第一活动杆和所述第一源杆之间的压缩以防止触件弹开。
11.根据权利要求10所述的自动转换开关，其特征在于，还包括活动连杆机构、T形连杆机构和具有六角杆的凸轮，其中所述第一活动杆通过所述活动连杆机构与所述凸轮连接，所述弹簧围绕所述T形连杆机构缠绕并联接到所述凸轮，所述六角杆被构造成使所述凸轮从初始闭合位置旋转到最终闭合位置，其中在所述初始闭合位置，所述第一活动杆接触所述第一源杆，所述弹簧基本上未被压缩，并且在最终闭合位置，所述第一活动杆压靠所述第一源杆以及所述弹簧被压缩。
第一活动杆，所述第一活动杆可旋转地连接到所述固定杆并且构造成在第一闭合位置和第一打开位置之间旋转，其中在所述第一闭合位置，所述第一活动杆接合所述第一源杆以将所述负载连接到所述第一电源，在所述第一打开位置，所述第一活动杆脱离所述第一源杆以断开所述负载与所述第一电源的连接，所述第一活动杆经受将所述第一活动杆朝向所述第一源杆偏置的第一力以及在所述第一闭合位置处将所述第一活动杆偏置离开所述第一源杆的第二力，并且其中所述第一力和所述第二力对于预定电流水平近似平衡；以及第二活动杆，所述第二活动杆可旋转地连接到所述固定杆并且构造成在第二闭合位置和第二打开位置之间旋转，其中在所述第二闭合位置，所述第二活动杆接合所述第二源杆以将所述负载连接到所述辅助电源，其中在所述第二打开位置，所述第二活动杆脱离所述第二源杆以将所述负载与所述辅助电源断开，其中所述第二活动杆受到将所述第二活动杆朝向所述第二源杆偏置的第三力以及在所述第二闭合位置将所述第二活动杆偏压离开所述第二源杆的第四力，其中所述第三力和第四力对于预定电流水平大致平衡。
13.根据权利要求12所述的自动转换开关盒体，其特征在于，所述第一力包括第一机械力和由流过所述固定杆和所述第一活动杆的电流感应的第一电磁力，其中所述第二力包括由在所述第一源杆与所述第一活动杆的第一触件之间流动的电流感应的第二电磁力，所述第三力包括第三机械力和由流过所述固定杆和所述第二活动杆的电流感应的第三电磁力，所述第四力包括由在所述第二源杆和所述第二活动杆的第二触件之间流动的电流感应的第四电磁力。
14.根据权利要求13所述的自动转换开关盒体，其特征在于，还包括：
第一弹簧和机械连杆机构，所述第一弹簧和机械连杆机构机械联接到所述第一活动杆并且施加所述第一机械力；以及第二弹簧和机械连杆机构，所述第二弹簧和机械连杆机构机械联接到所述第二活动杆并且施加所述第二力。
15.根据权利要求12所述的自动转换开关盒体，其特征在于，所述第一活动杆的长度和在所述第一闭合位置处所述第一活动杆相对于所述固定杆的角度被选择为大致平衡所述第一力和所述第二力，并且其中所述第二活动杆的长度和在所述第二闭合位置的所述第二活动杆相对于所述固定杆的角度被选择为大致平衡所述第三力和第四力。
16.根据权利要求15所述的自动转换开关盒体，其特征在于，在所述第一闭合位置处所述第一活动杆与所述固定杆之间的角度在8度至20度的范围内，以及所述第一活动杆在所述固定杆上的的投影长度的范围为8mm至18mm。
17.根据权利要求12所述的自动转换开关盒体，其特征在于，所述第一力和所述第二力大致平衡，使得所述第一力和所述第二力的平衡在预定阈值内，并且其中所述第三力和所述第四力大致平衡，使得所述第三力和第四力的平衡在预定阈值内。
18.根据权利要求12所述的自动转换开关盒体，其特征在于，还包括活动连杆机构、T形连杆机构、弹簧和具有六角杆的凸轮，其中所述第一活动杆通过所述活动连杆机构连接到所述凸轮，所述弹簧围绕所述T形连杆机构缠绕并联接到所述凸轮，所述六角杆构造成使所述凸轮从初始闭合位置旋转到最终闭合位置，其中在初始闭合位置，所述第一活动杆接触所述第一源杆以及所述弹簧基本上未被压缩，并且其中在所述最终闭合位置，所述第一活动杆压靠所述第一源杆并且所述弹簧被压缩。
19.一种制造自动转换开关的方法，其特征在于，包括：
在盒体上提供第一源杆，所述第一源杆构造成连接到第一电源；
在盒体上提供第二源杆，所述第二源杆构造成连接到辅助电源；
选择第一活动杆的长度和第一活动杆相对于所述固定杆的角度；
将具有所选长度的第一活动杆可旋转地连接到所述固定杆，其中所述第一活动杆构造成在第一闭合位置和第一打开位置之间旋转，在第一闭合位置，所述第一活动杆形成相对于所述固定杆的选定角度并且接合所述第一源杆以将所述负载连接到所述第一电源，其中在所述第一打开位置，所述第一活动杆脱离所述第一源杆以断开所述负载与所述第一电源的连接，其中所述第一活动杆受到将所述第一活动杆向所述第一源杆偏置的第一力以及在所述第一闭合位置将所述第一活动杆偏置远离所述第一源杆的第二力，其中，选择所述第一活动杆的长度和角度包括确定所述第一活动杆的长度和角度以使对于预定的电流水平所述第一力和第二力大致平衡；以及将第二活动杆可旋转地连接到所述固定杆，其中所述第二活动杆构造成在第二闭合位置和第二打开位置之间旋转，其中在所述第二闭合位置，所述第二活动杆接合所述第二源杆以将负载连接到辅助电源，在第二打开位置，所述第二活动杆脱离所述第二源杆以断开所述负载与辅助电源的连接。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述第一闭合位置，所述第一活动杆与所述固定杆之间的角度选择在8度至20度的范围内，并且所述第一活动杆的在所述固定杆的投影的长度选择为8毫米至18毫米范围。
平衡力吹气式接触自动转换开关
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2015年10月23日提交的、申请号为62/245,709、题为“平衡力吹气式接触自动转换开关(Balanced Force Blow-on Contact Automatic Transfer Switch)”的美国临时专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
[0003] 本公开涉及自动转换开关(ATS)。
背景技术
[0004] 自动转换开关用于在诸如公用设施的主电源与诸如发电机的辅助电源之间来回切换电力负载。例如，当公用设施经历停电时，将电力从主电源转移到辅助电源。停电结束后，自动转换开关将电源切换回公用电源。
发明内容
[0005] 一个实施例涉及一种自动转换开关，包括第一源杆、第二源杆和固定杆。第一源杆被造成连接到第一电源。第二源杆构造成连接到辅助电源。固定杆构造成与负载联接。自动转换开关还包括电联接且可旋转地连接到固定杆的第一活动杆和电联接并可旋转地连接到固定杆的第二活动杆。第一活动杆接触第一源杆以从第一电源向负载提供电力。第一活动杆受到将第一活动杆的第一触件朝向第一源杆偏置的第一力以及将第一活动杆的第一触件偏置远离第一源杆的第二力。第一力包括第一机械力和由流过固定杆和第一活动杆的电流感应的第一电磁力。第二力包括由在第一源杆和第一活动动杆的第一触件之间流动的电流感应的第二电磁力。第二活动杆接触第二源杆以从辅助电源向负载提供电力。第二活动杆受到将第二活动杆的第二触件朝向第二源杆偏置的第三力以及将第二活动杆的第二触件远离第二源杆偏置的第四力。第三力包括第三机械力和由流过固定杆和第二活动杆的电流感应的第三电磁力。第四力包括由在第二源杆和第二可移动杆的第二触件之间流动的电流感应的第四电磁力。第一活动杆的长度和第一活动杆相对于固定杆的角度被选择为对于预定电流水平大致平衡第一力和第二力。
[0006] 另一个实施例涉及一种自动转换开关盒体，包括构造成连接到第一电源的第一源杆、构造成连接到辅助电源的第二源杆以及构造成联接到负载的固定杆。自动转换开关盒体还包括第一活动杆，所述第一活动杆可旋转地连接到固定杆并构造成在第一闭合位置和第一打开位置之间旋转。在第一闭合位置，第一活动杆接合第一源杆并将负载连接到第一电源。在第一打开位置，第一活动杆脱离第一源杆并且将负载与第一电源断开。第一活动杆经受将第一活动杆向第一源杆偏置的第一力以及在第一闭合位置偏置第一活动杆远离第一源杆的第二力。对于预定电流水平，第一力和第二力近似平衡。自动转换开关盒体进一步包括可旋转地连接到固定杆并构造成在第二闭合位置和第二打开位置之间旋转的第二活动杆。在第二闭合位置，第二活动杆接合第二源杆并将负载连接至辅助电源。在第二打开位置，第二活动杆脱离第二源杆并且将负载与辅助电源断开。第二活动杆经受将第二活动杆朝向第二源杆偏置的第三力以及在第二闭合位置偏置第二活动杆远离第二源杆的第四力。对于预定电流水平，第三力和第四力大致平衡。
[0007] 又一个实施例涉及制造自动转换开关的方法。该方法包括在盒体上提供构造成连接到辅助电源的第一源杆；在盒体上提供构造成连接到辅助电源的第二源杆；在盒体上提供构造成与负载联接的固定杆；选择第一活动杆的长度和第一活动杆相对于固定杆的角度；并且将所选长度的第一活动杆可旋转地连接到所述固定杆。所述第一活动杆构造成在第一闭合位置和第一打开位置之间旋转。在第一闭合位置，第一活动杆相对于固定杆形成选定角度并且接合第一源杆以将负载连接到第一电源。在第一打开位置，第一活动杆脱离第一源杆以断开负载与第一电源的连接。第一活动杆经受将第一活动杆朝向第一源杆偏置的第一力以及在第一闭合位置偏置第一活动杆远离第一源杆的第二力。长度和角度被选择为对于预定电流水平使第一力和第二力近似平衡。该方法还包括将第二活动杆可旋转地连接到固定杆。第二活动杆构造成在第二闭合位置和第二打开位置之间旋转。在第二闭合位置，第二活动杆接合第二源杆以将负载连接到辅助电源。在第二打开位置，第二活动杆脱离第二源杆以断开负载与辅助电源的连接。
[0008] 这些和其他特征连同其组织和操作方式将从以下结合附图的详细描述中变得明显。
附图说明
[0009] 图1是吹气式接触自动转换开关盒体的示意图。
[0010] 图2是图1的自动转换开关在闭合位置的活动杆上的吹气力和放气力的示意图。
[0011] 图3是示出流过图1的自动转换开关的触件的电流的示意图。
[0012] 图4是示出图1的自动转换开关的参数的示例示意图。
[0013] 图5是示出图1的自动转换开关的活动杆上的一个点处的单位长度上的吹气力与该点至固定杆的预定长度之间的关系的示例曲线图。
[0014] 图6A是示出流过图1的自动转换开关的电流水平随着时间变化，以及活动杆的近端和远端的单位长度上的吹气力随时间变化的示例曲线图。
[0015] 图6B是示出流过图1的自动转换开关的电流水平随时间变化，以及活动杆远端的磁通密度随时间变化的示例曲线图。
[0016] 图7是示出图,1的自动转换开关的接触力和参数之间的关系的示例曲线图。
[0017] 图8A是处于打开位置的防反弹吹气式接触自动转换开关盒体的示意图。
[0018] 图8B是图8A的防反弹吹气式接触自动转换开关盒体处于初始闭合位置的示意图。
[0019] 图8C是图8A和8B的防反弹吹气式接触自动转换开关盒体处于最终闭合位置的示意图。
具体实施方式
[0020] 在下面的详细描述中，参考了形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另有指示，否则相同的标记通常标识相同的组件。在具体实施方式、附图和权利要求部分描述的说明性实施例是非限制性的。可以使用其他实施例，并且可以做出其他改变，而不脱离本文呈现的主题的精神或范围。将容易理解的是，如本文一般性描述的以及在附图中示出的本公开的方面可以以各种各样的不同配置进行布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地考虑并作为本公开的一部分。
[0021] 一种吹气式接触自动转换开关利用由流过开关的电流感应的“吹气”电磁力，以将连接电力负载和电源的触件保持在一起。如本文所使用的，吹气力是指将开关触件朝向彼此偏置(例如，将活动构件的触件朝向诸如源杆/端子的固定构件的触件偏置)的力。随着电流水平的增加，吹气力可能非常强，从而防止开关平稳和可靠地运行和/或导致触件损坏。在某些情况下，感应电磁力可能足够大，以致使得触件物理弯曲或将触件接触焊接。确保开关的可靠运行并避免在大过载电流的情况下触件损坏的设计是理想的。
[0022] 通常参照附图，本文公开的各种实施例涉及具有平衡吹气力和放气力的自动转换开关。自动转换开关通过将电力负载连接到电源的触件在两个或更多个电源之间切换电力负载。根据负载类型(例如电阻负载或电动机负载)，当发生故障状况(例如过电流)时，开关触件上的电流流动水平可达到标称电流水平的一至六倍。当负载或端子发生短路时，根据电源变压器输出阻抗的不同，电流水平可能会上升到标称电流的20倍或更高。例如，当发生短路时，2000A转换开关可能携带40KA电流。利用输出阻抗较低的电源或电源变压器时，输出电流可达100KA或更高。
[0023] 通过开关的电流感应的开关触件上的吹气力随着电流量而增加。非常强的吹气力可能使触件难以断开，从而妨碍开关的平稳和可靠的操作。此外，由于触件电阻产生的过量热量，触件的温度会升高。当温度达到或接近可由银合金制成的触件的熔点时，触件可在短路期间焊接在一起。在触件之间利用适当接触力将触件保持在一起，但不应该过强以至于在过电流情况发生时影响开关的操作或损坏触件。在本文公开的实施例中，选择吹气式接触自动转换开关的参数，使得对于预定电流水平(例如针对最大预期过电流)，吹气力和放气力的平衡保持在期望的范围以允许通过机械连杆机构正确操作触件并且有助于防止触件焊接。
[0024] 参考图1，示出了吹气式接触自动转换开关盒体100的示意图。盒体100包括具有第一源接触垫103的第一源杆102、具有第二源接触垫105的第二源杆104、固定杆106、具有第一活动接触垫109的第一活动杆108、具有第二活动接触垫111的第二活动杆110、第一弹簧和机械连杆机构114以及第二弹簧和机械连杆机构116。在一些实施例中，第一源杆102和第二源杆104固定在盒体100上。第一源杆102可以联接到主电源(在本图中未示出)，例如公用设施。第二源杆104可以联接到辅助电源(在本图中未示出)，例如发电机。在一些实施例中，固定杆106也固定在盒体100上。固定杆106可以联接到电力负载(在本图中未示出)，例如电阻负载和/或电动机负载。负载可能包括家用电器、照明设备或其他在公用电网发生故障时需要供电的负载。在一些实施例中，固定杆106是T形杆。应注意的是，在各种实施例中，可省略第二源杆104、第二活动杆110、第二源接触垫105、第二活动接触垫111以及第二弹簧和机械连杆机构116。在其他实施例中，可以将固定杆106加长，并且可以将第二源杆104、第二活动杆110、第二源接触垫105、第二活动接触垫111以及第二弹簧和机械连杆机构116进一步沿固定杆106的长度在与第一源杆102、第一活动杆108、第一源接触垫103、第一活动接触垫109以及第一弹簧和机械连杆机构114相同的一侧以及相同的方向上放置。
[0025] 第一活动杆108和第二活动杆110分别电联接并可旋转地连接到固定杆106。第一活动杆108和第二活动杆110各自在闭合位置和打开位置之间旋转。如本文所使用的，“闭合位置”是指活动杆接合供应电力的电源的对应源杆的情况。“打开位置”是指活动杆脱离与负载断开连接的电源的对应源杆的情况。当从主电源供电时，第一活动杆108的一端处的第一活动接触垫109接合第一源接触件102的一端处的第一源接触垫103。第一活动杆108处于闭合位置和电力负载电连接到主电源。当主电源中断时，第一活动杆108从闭合位置旋转到打开位置，以使第一活动接触垫109从第一源接触垫103脱离。第二活动杆110从打开位置旋转到闭合位置以允许在第二活动杆110的一端的第二活动接触垫111在第二源接触件104的一端接合第二源接触垫105。电力负载电连接到辅助电源。当中断结束时，执行类似的操作以从辅助电源切换回主电源。在一些实施例中，接触垫103、105、109和111由银合金或铜合金制成。
[0026] 参考图2，处于闭合位置的图1的自动转换开关的活动杆上的吹气力和放气力的示意图被示出。电流流动路径是固定杆106中的A-A'、第一活动杆108中的B-B'以及第一源触件102中的C-C'。由于电流流动方向在固定杆106和第一活动杆108中相反，感应出电磁力，该电磁力使第一活动杆108偏离固定杆106。这是将第一活动接触垫109朝向第一源接触垫103偏置的吹气力。图3示出流过第一活动接触垫109和第一源接触垫103的电流。如图所示，第一活动接触垫109和第一源接触垫103之间的输入和输出电流不在同一轴上，而是形成角度。结果，向内电流和向外电流在第一活动接触垫109和第一源接触垫103之间感应出排斥电磁力，第一源极接触垫103将第一活动接触垫109偏置远离第一源极接触垫103。这是将触件分开的放气力。
[0027] 返回来参考图1，盒体100还包括弹簧以帮助在操作期间保持接触力。如图所示，第一弹簧和机械连杆机构114包括作为从第一活动杆108的底部拉出的机械连杆机构的一部分的弹簧114a和压在第一活动杆108的顶部上的弹簧114b。第二弹簧和机械连杆机构116包括作为从第二活动杆110的底部拉出的机械连杆机构的一部分的弹簧116a和压在第二活动杆110的顶部上的弹簧116b。在一些实施例中，弹簧114a和114b可以组合成一个弹簧，弹簧116a和116b也可以这样。在一些实施例中，第一弹簧和机械连杆机构114以及第二弹簧和机械连杆机构116各自在闭合位置在相应的活动杆上施加约10N至100N的接触力。
[0028] 参考图4，示出根据示例性实施例的示意图，其示出图1的自动转换开关的参数。如下计算在闭合位置第一活动接触垫109与第一源接触垫103之间的接触力的平衡：
[0029] F接触＝F弹簧+F吹气-F放气 (1)
[0030] F接触是第一活动接触垫109和第一源极垫103之间的力的平衡，F弹簧是由第一弹簧和机械连杆机构114施加的将触件偏置在一起的力，F吹气是固定杆106和第一活动杆108之间将触件偏置在一起的吹气电磁力，以及F吹气是第一活动接触垫109与第一源垫103之间的将触件彼此偏置分开的放气电磁力。在一些实施例中，在闭合位置由第一弹簧和机械连杆机构114施加的接触力为10N至100N。在一些实施中，吹气力和放气力按如下计算：
[0031]
[0032]
[0033] 在上述中，θ是处于闭合位置的固定杆106和第一活动杆108之间的角度，d活动是第一活动杆108在固定杆106上的投影的长度，d1是处于打开位置固定杆106和第一活动杆108之间的距离，Is是流过开关的电流水平，并且μ0是磁常数。涉及等式(3)的信息在保罗·斯莱德(Paul G.Slad)编辑的电触件：原理和应用(Electrical Contacts：Principles and Applications)，第二版中讨论。如等式(2)和(3)所示，除了电流水平(Is)、吹气力(F吹气)与开关的参数(即，θ和d活动)相关，而放出力(F放气)由当前等级(Is)决定。
[0034] 等式(2)可以如下导出。对于第一活动杆108上的任意点P，点P处的磁通密度为：
[0035]
[0036] 在上述中，r1是点P到固定杆106的垂直距离，t是时间(对于正弦AC电流，电流水平Is随时间周期性地变化)。点P处单位长度上的吹气力是：
[0037] (r1)＝Is(t)·B(r1) (5)
[0038] 等式(2)是通过沿着第一活动杆108将单位长度上的吹气力积分来导出的。在图5中，示出了在当前水平为100KA时的时间点处的吹气力与r1之间的关系的曲线图。
[0039] 在图6A中，曲线602示出对于正弦AC电流，电流水平Is随时间周期性地变化。曲线604示出随着时间相应地变化的远端(远离固定杆106的第一活动杆108的端部)的单位长度上的吹气力。曲线606示出随着时间相应地变化的近端(靠近固定杆106的第一活动杆108的端部)的单位长度上的吹气力。在图6B中，曲线608示出了对于正弦AC电流，电流水平随时间周期性地变化。曲线610示出了相应地随时间变化的活动杆近端的磁通密度。
[0040] 参考图7，示出了根据示例实施例的曲线图，该曲线图示出图1的自动转换开关的接触力与参数(即θ和d活动)之间的关系。在等式(1)-(3)中，弹簧在闭合位置施加的力(F弹簧)设定为26.7N，在打开位置固定杆和活动杆之间的距离(d1)设定为15.05毫米，并且电流水3
平(Is)设定为100KA的过电流。由等式(3)计算的放气力(F放气)为8.9×10N。如图7所示，触件上的接触力，随着在闭合位置固定杆和活动杆之间的角度(θ)的增加而减小，并随着活动杆的长度增加而增加。在自动转换开关的设计过程中，参数(θ和d活动)可以通过参考某些标准下的曲线图进行选择，例如，参考将触件偏置在一起的力和使触件相互远离的力的大致平衡。如本文所使用的，“大致平衡”意味着将触件偏置在一起的力和使触件偏离彼此的力的平衡大于零但低于预定水平，例如1000N。在一些实施例中，平衡低于500N。在一些实施例中，平衡低于200N。在一些实施例中，平衡低于100N。在一些实施例中，平衡低于50N。在一些实施例中，标称电流水平下的平衡是大于零以将触件保持在一起，并且在最大额定电流或可能的浪涌电流下不超过期望的水平。选择的例子如下：d1是15.05mm，θ是15°，d活动是
150mm，F弹簧是26.7N。对于100KA的故障电流水平，放气力将是8.9×103N，吹气力将是9.375×103N，以及接触力的平衡是约500N。因此，可以提供自动转换开关的平稳和可靠的操作，并且可以减少接触垫损坏的风险。在一些实施例中，期望的接触力水平小于约1000N以防止对接触件机构和接触合金施加应力。在一些实施例中，期望的接触力水平略高于零以防止接触分离和电弧。
[0041] 如上所讨论的，用于实现期望的接触力水平的第一活动杆和固定杆之间的角度(θ)以及第一活动杆在固定杆上的投影的长度(d活动)取决于处于打开位置时固定杆和活动杆之间的距离(d1)。在设计中，通常希望尽可能在活动杆上选择小角度和短长度以允许较小的力和易于操作。在一些实施例中，处于打开位置的固定杆与活动杆之间的距离(d1)在约15mm至约35mm的范围内。因此，角度θ可以在8度至20度的范围内，并且长度d活动可以在8mm至18mm的范围内。
[0042] 本文公开的设计可以在各种类型的吹气式接触ATS上实施，例如在抗反弹吹气接触ATS上。关闭时，ATS上的接触垫可能由于接触垫的吹气力和材料弹性而弹起。尽管持续时间仅为几毫秒，但弹起可能会导致电弧放电，从而损坏接触垫。抗反弹接触ATS可以通过在关闭时逐渐将接触垫彼此压靠在一起而减少接触垫的反弹。具体而言，图8A示出处于打开位置的防反弹吹气式接触ATS盒体800。图8B示出处于初始闭合位置的防反弹吹气式接触ATS盒体800。图8C示出处于最终闭合位置的防反弹吹气式接触自动转换开关盒体800。盒体800包括具有源接触垫803的源杆802、固定杆806、具有可移动接触垫809的活动杆808、活动连杆机构814、T形连杆机构815、弹簧816、具有六角杆818的凸轮817。源杆802、固定杆806和活动杆808可以具有与参照图1讨论的对应部件相似的结构。凸轮817可旋转地安装在盒体
800上。活动杆808通过活动连杆机构814连接到凸轮817，活动连杆机构814通过狭槽811连接到凸轮817。弹簧816围绕T形连杆机构815缠绕并联接到凸轮817。当弹簧816被压缩时，凸轮817可以沿着T形连杆机构815旋转。六角杆818形成在凸轮817内。
[0043] 在关闭时，六角杆818被驱动旋转，从而驱动凸轮817旋转。凸轮817的旋转将活动杆808拉到初始闭合位置，其中活动接触垫809刚刚与源接触垫803接触。在初始位置，弹簧816基本上未被压缩并且具有长度P1。当接触垫809和803在初始位置闭合时，活动杆808和可动连杆机构814的移动受到源杆802的阻止。当六角杆818持续被驱动旋转时，凸轮817沿着T形连杆机构815旋转并逐渐压缩弹簧816直到达到最终闭合位置。在最终闭合位置，弹簧
816被压缩并且具有比P1短的长度P2。在从初始闭合位置到最终闭合位置的过程中，接触垫
809和803之间的接触力逐渐增加。随着接触力逐渐增加的初始较低接触力有助于最小化接触垫809和803在闭合时的弹回。
[0044] 虽然本说明书包含特定的实施细节，但这些不应该被解释为对任何发明或可能要求保护的范围的限制，而是作为特定于特定实施方式的特征的描述。在单独实现的上下文中，本说明书中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管上文可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。
[0045] 类似地，尽管操作可以以特定的顺序来描绘，但是这不应该被理解为要求以所示的特定顺序或按顺序执行这样的操作，或者执行所有操作以实现期望的结果。此外，上述实现的各个方面的分离不应该被理解为在所有实现中都需要这种分离，并且应该理解，所描述的方法通常可以集成在单个应用中或跨多个应用集成。
[0046] 如各种示例性实施例中所示的ATS系统的构造和布置仅是说明性的。虽然在本公开中仅详细描述了某些实施例，但是可以进行许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数的值，安装布置，材料的使用，颜色，取向，图像处理和分割算法等)，而不实质上脱离本文所述主题的新颖教导和优点。示出为一体形成的一些元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且可以更改或改变分立元件或位置的性质或数量。根据替代实施例，任何过程，逻辑算法或方法步骤的顺序或次序可以被改变或重新排序。在不脱离本发明的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计，操作条件和布置中进行其他替代、修改、改变和省略。
[0047] 如本文中可能使用的，术语“约”和类似术语旨在具有与本公开内容的主题所属领域的普通技术人员的共同和公认的用法相一致的广泛含义。本领域技术人员在阅读本公开时应该理解，这些术语旨在允许描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应该被解释为表明对所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求中所述的本发明的范围内。
[0048] 本文使用的术语“联接”、“连接”等旨在指两个构件直接或间接地彼此连接。这样的连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种连接可以通过两个构件或两个构件和任何另外的中间构件彼此一体地形成为单一整体，或者两个构件或两个构件和任何另外的中间构件彼此附接来实现。
[0049] 本文对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述附图中各种元件的方向。应该注意的是，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这样的变化旨在由本公开所涵盖。
[0050] 关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或应用适当地将复数转化为单数和/或将单数转化为复数。为了清楚起见，各种单数/复数变换可以在本文中明确地阐述。
