переключатель нагрузки для переключателя ступеней обмоток трансформатора

Формула изобретения

1. Переключатель нагрузки для ступенчатого переключателя, причем для каждой подлежащей коммутации фазы имеются коммутирующие электрически без нагрузки пары постоянных главных контактов, причем каждая пара постоянных главных контактов состоит из одного неподвижного и одного подвижного постоянного главного контакта, причем в каждой подлежащей коммутации фазе одна из обеих пар постоянных главных контактов в стационарном состоянии замкнута и проводит ток постоянной нагрузки так, что в начале переключения нагрузки проводящая до этого ток постоянной нагрузки пара постоянных главных контактов размыкается и в конце каждого переключения нагрузки разомкнутая до этого другая пара постоянных главных контактов замыкается и принимает на себя ток постоянной нагрузки, причем внутри переключателя нагрузки расположен проходящий по центру включающий вал, который выполнен с возможностью попеременного поворота при каждом переключении нагрузки в обоих направлениях на определенный угол, причем на включающем валу расположен кулачковый диск, который для каждой подлежащей коммутации фазы имеет кулачок управления и причем в каждый кулачок управления входит ролик, который с помощью механических соединительных элементов воздействует на подвижные постоянные главные контакты, отличающийся тем, что оба подвижных постоянных главных контакта (10.1, 10.2) объединены в один единственный общий подвижный контакт (10) и этот единственный общий подвижный контакт (10) установлен с возможностью поворота вокруг своего среднего положения так, что он в каждом из обоих конечных положений контактирует с соответствующим неподвижным постоянным главным контактом (16).

2. Переключатель нагрузки по п.1, отличающийся тем, что механические соединительные элементы состоят из кулисы (6) и рычага (9), при этом оба соответственно на одном из своих концов соединены подвижно друг с другом и с роликом (8), что кулиса (6) на ее другом конце вне области кулачка (5) управления соединена с возможностью поворота с опорой (7) и что рычаг (9) на своем другом конце опирается с возможностью поворота на единственный общий подвижный постоянный главный контакт (10).

3. Переключатель нагрузки по п.1 или 2, отличающийся тем, что контур кулачка (5) управления в средней области описывает, по существу, концентричную к контактной оси (3) круговую траекторию, в то время как в области конечных положений радиальное расстояние до включающего вала (3) изменяется.

4. Переключатель нагрузки по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на кулачковом диске (4) расположены левый упор (13) и правый упор (14) так, что они в зависимости от направления задают одно из возможных направлений перемещения подвижного постоянного главного контакта (10) в качестве предпочтительного направления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переключателю нагрузки с переключающими без нагрузки постоянными главными контактами для переключателя ступеней обмоток трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Такой переключатель нагрузки известен из DE-PS 2747489.

Такой известный переключатель нагрузки имеет для каждой подлежащей коммутации фазы одну пару вспомогательных и одну пару главных контактов, которые приводятся в действие одна за другой при каждом переключении нагрузки. Кроме того, он имеет для каждой подлежащей коммутации фазы две пары постоянных главных контактов, из которых одна пара контактов в стационарном состоянии проводит ток постоянной нагрузки. Известный переключатель нагрузки имеет цилиндрическую форму; его корпус состоит из цилиндрических оболочек, которые поддерживают неподвижные главные и вспомогательные контакты. Внутри в форме секторов расположены соответствующие подвижные главные и вспомогательные контакты, которые приводятся в действие центральным включающим валом.

Электрически параллельно главным контактам расположены соответствующие переключающие без нагрузки контакты тока длительной нагрузки или постоянные главные контакты, при этом подвижные постоянные главные контакты соединены с подвижными главными контактами и приводятся в действие вместе с ними. Кроме того, из DE-AS 1930719 известно, что соединенные с соответствующими подвижными главными контактами постоянные главные контакты выполнены с возможностью поворота вокруг штифта и амортизированы пружинами.

Следовательно, в известных переключателях нагрузки, как уже указывалось выше, подвижные постоянные главные контакты приводятся в движение вместе с соответствующими подвижными главными контактами.

Однако такой переключатель нагрузки принципиально пригоден только для реализации таких переключений последовательности коммутационных операций, которые имеют симметричный ход, т.е. в которых независимо от направления коммутации и тем самым независимо от направления вращения включающего вала существует постоянная временная связь между приведением в действие главных контактов и соответствующих постоянных главных контактов.

Другими словами: при симметричной коммутации при противоположном направлении переключения приводятся в действие в противоположной последовательности также все имеющиеся главные и вспомогательные контакты.

Однако известны также так называемые несимметричные коммутационные устройства, например из DE 4223439, а также из WO 95/24724, которые имеют электрические преимущества и применимы особенно тогда, когда в качестве коммутационных элементов должны использоваться вакуумные переключатели. В таких несимметричных коммутационных устройствах последовательность перемещения отдельных главных и вспомогательных контактов остается все время неизменной; например, в известном из WO 95/24724 коммутационном устройстве в каждом направлении коммутации сперва перемещается главный контакт, а затем следует вспомогательный контакт.

Постоянные главные контакты, которые в стационарном состоянии проводят ток нагрузки, должны, однако, во всех случаях, также и в несимметричных коммутационных устройствах, открываться как первые контакты в начале каждого переключения нагрузки и закрываться как последние контакты в конце каждого переключения нагрузки, т.е. в таких коммутационных устройствах приведение в действие постоянных главных контактов остается симметричным, а приведение в действие главных и вспомогательных контактов является, однако, несимметричным.

Это объясняет, почему известный переключатель нагрузки с его механической связью постоянных главных контактов с главными контактами для таких коммутационных устройств непригоден.

Поэтому задачей изобретения является создание переключателя нагрузки такого типа, в котором происходит развязка между приведением в действие главных и вспомогательных контактов, с одной стороны, и постоянных главных контактов, с другой стороны.

Эта задача решается с помощью переключателя нагрузки с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Зависимые пункты формулы изобретения относятся к дальнейшему развитию изобретения.

Главное преимущество изобретения состоит в том, что независимо от последовательности коммутационных операций и действительного положения главных контактов возможно независимое приведение в действие постоянных главных контактов непосредственно от включающего вала.

Из DE-AS 1930719 вообще уже известно предусматривать для переключателя нагрузки дугообразные прорези, в которые входят оси роликов для приведения в действие контактов. Однако эти прорези являются составной частью выполненного с возможностью поворота и линейного перемещения переключающего сегмента, который предусмотрен в виде отдельной части; кроме того, с их помощью приводятся в действие главные и вспомогательные контакты, для независимого приведения в действие постоянных главных контактов это решение ничего не дает.

Кроме того, из DE-OS 1805378 вообще уже известно управление переключателем с помощью двойного диска с одним верхним и одним нижним, обращенным к верхнему кулачком, которые геометрически не являются идентичными. В этом известном решении оба кулачка проходят со сдвигом по отношению друг к другу и расположены только в их конечных точках друг над другом. Кроме того, верхний диск снабжен запирающими сегментами, которые для блокировки взаимодействуют с запирающим выступом. При этом между верхним диском и нижним диском находится снабженный двумя роликами палец, который расположен так, что он может соприкасаться как с верхним кулачком, так и с нижним кулачком. Однако это устройство служит для приведения в действие переключателя сопротивления, нижний соединительный контакт которого соединен с промежуточным сопротивлением переключателя. Для независимого приведения в действие постоянных главных контактов это решение также ничего не дает. Кроме того, из-за необходимого взаимодействия двух различных кулачков необходимы большие конструктивные затраты.

Изобретение поясняется ниже подробнее на примерах выполнения с помощью чертежей, на которых изображено:

фиг. 1 - вид сверху переключателя нагрузки согласно изобретению в разрезе, причем изображены только постоянные главные контакты и средства для приведения их в действие;

фиг. 2 - вид сбоку этого же переключателя нагрузки в разрезе;

фиг. 3 - часть кулачкового диска с одним кулачком управления;

фиг. 4a и 4b - вид сверху того же переключателя нагрузки в трехфазном варианте выполнения, причем изображены две возможности подключения, т.е. распределения неподвижных постоянных главных контактов по фазам U, V и W при трехфазном исполнении.

Переключатель нагрузки согласно изобретению расположен внутри изолирующего цилиндра 1, в котором по центру расположен проходящий вертикально включающий вал 3, который известным образом при каждом переключении нагрузки с помощью не изображенного накопителя энергии поворачивается в обоих направлениях на определенный угол .

На изолирующем цилиндре 1 расположены проходящие внутрь неподвижные постоянные главные контакты 2, 16.

Кроме того, с включающим валом 3 неподвижно соединен кулачковый диск 4, который для каждой подлежащей переключению фазы имеет кулачок 5 управления.

В кулачок 5 управления входит ролик 8. Цапфа в средней точке ролика 8 одновременно служит опорой 15 для двух других частей, которые тем самым подвижно соединены друг с другом: с одной стороны со свободным концом кулисы 6, которая установлена с возможностью поворота вокруг опоры 7, с другой стороны со свободным концом рычага 9, который также установлен с возможностью поворота вокруг другой опоры 12.

Опора 12 в свою очередь расположена на подвижном постоянном главном контакте 10. Этот подвижный постоянный главный контакт 10 выполнен так, что он может поворачиваться вокруг другой опоры 11 и имеет две контактные поверхности 10.1 и 10.2, которые при повороте в одно из двух конечных положений входят в контакт с одним из обоих неподвижных постоянных главных контактов 2, 16.

И наоборот, в (нейтральном) среднем положении подвижного постоянного главного контакта 10 не происходит контактирования.

Подвод тока к постоянному главному контакту 10 здесь не изображен. Также подробно не изображены главный и вспомогательный контакты переключателя нагрузки.

На фиг. 3 показан подробно кулачок 5 управления. Можно видеть, что контур в средней области описывает, по существу, концентричную круговую траекторию, а в области конечных положений его радиальное расстояние до включающего вала 3 увеличивается. При этом конечные положения соответствуют обоим возможным положениям в стационарном состоянии.

Ниже подробно поясняется принцип действия переключателя нагрузки согласно изобретению. При инициировании переключения нагрузки включающий вал начинает поворачиваться, например, в направлении против часовой стрелки. Тем самым поворачивается также кулачковый диск 4; ведомый в кулачке 5 управления с геометрическим замыканием ролик 8 вызывает поворот кулисы 6 вокруг ее опоры 7. Это вызывает перемещение рычага 9, за счет чего подвижный постоянный главный контакт 10 поворачивается вокруг опоры 11 и переводится в его среднее положение. Подвижный постоянный главный контакт 10 покидает неподвижный постоянный главный контакт 16, с которым он до этого находился в контакте и переходит в нейтральное положение. При дальнейшем повороте включающего вала 3 приводятся в действие не изображенные главные и вспомогательные контакты в предусмотренной в соответствии с порядком коммутации временной последовательности, в то время как подвижный постоянный главный контакт 10 остается в среднем положении. Незадолго до достижения конечного положения снова изменяется относительное положение ролика 8 вследствие передвижения с геометрическим замыканием в кулачке 5 управления, кулиса 6 снова поворачивается, снова перемещается рычаг 9 и подвижный постоянный главный контакт 10 входит в соприкосновение с неподвижным постоянным главным контактом 2 и принимает на себя ток нагрузки; тем самым переключение нагрузки заканчивается.

На кулачковом диске 4 предусмотрены еще левый упор 13 и правый упор 14, положение которых относительно рычага 9 выбраны так, что они в зависимости от направления при повороте кулачкового диска 4 упираются в соответствующую сторону рычага 9 и тем самым однозначно задают его направление поворота и тем самым направление перемещения подвижного постоянного главного контакта 10 в качестве предпочтительного направления. Этим обеспечивается, что ролик 8 из среднего положения попеременно занимает противоположное конечное положение и тем самым постоянный главный контакт 10 попеременно переключает в том и другом направлении между неподвижными постоянными главными контактами 2 и 16.

Как уже указывалось, на фиг. 1-3 представлено и объяснено общее устройство для приведения в действие постоянных главных контактов только для одной фазы. В обычном трехфазном исполнении выключателя нагрузки на кулачковом диске 4 предусмотрены три идентичных по контуру кулачка 5 управления, на части круга вокруг включающего вала 3 расположены три полных устройства для приведения в действие соответствующих постоянных главных контактов.

На фиг.4a и 4b показан вид сверху такого трехполюсного устройства в разрезе. При этом различным является подключение неподвижных постоянных главных контактов.

На фиг.4a каждый подвижный постоянный главный контакт соответствует одной фазе U, V, W, т.е. в своем конечном положении он контактирует с одним из двух неподвижных постоянных главных контактов U_A, U_B или V_A, V_B или W_A, W_B одной фазы.

На фиг. 4b оба неподвижных постоянных главных контакта каждой фазы соответствуют двум различным подвижным постоянным главным контактам.

Выбор варианта выполнения зависит в конечном счете от соответствующих соотношений напряжения, проводки проводов и общей конструкции переключателя нагрузки; для описанного принципа действия переключателя нагрузки выбор подключения не имеет значения.