СТУПЕНЧАТЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК H01H9/00 

Изобретение относится к ступенчатому выключателю на ступенчатых трансформаторах с двумя подвижными контактами искателя согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Такие ступенчатые выключатели известны из выкладки ФРГ N 2321369. У такого известного ступенчатого выключателя предусмотрены два рычага искателя, несущие каждый контакт искателя, причем к первому контакту подключен вакуумный выключатель, непрерывно проводящий и прерывающий ток, а ко второму контакту последовательно с промежуточным сопротивлением - вакуумный выключатель, проводящий и прерывающий только переходный ток между соседними ответвлениями трансформатора. При этом оба подвижных контакта кинематически связаны между собой и с вакуумными выключателями таким образом, что при изменении направления коммутации изменяется и направление вращения привода, и во время каждого ступенчатого переключения второй контакт, т.е. тот, который содержит только проводящий и прерывающий переходной ток вакуумный выключатель последовательно с промежуточным сопротивлением, на короткое время сам по себе прилегает к ответвлению с более высоким напряжением.

У этих известных ступенчатых выключателей в зависимости от направления коммутации омический контакт является запаздывающим или опережающим; процесс коммутации изменяется с направлением.

Поэтому оба несущих контакта рычага должны приводиться в действие сообща аккумулятором энергии; большим недостатком является при этом сложная кинематика, а также механически сложный аккумулятор энергии, что, в частности, обусловлено неравными коммутационными шагами при каждом ступенчатом переключении.

В основу изобретения положена задача создания ступенчатого выключателя, имеющего простейшую кинематику и требующего тем самым несложного, работающего симметрично в обоих направлениях срабатывания и реализующего всегда одинаковый коммутационный шаг аккумулятора энергии для приведения в действие переключающих средств.

Поставленная задача решается тем, что в ступенчатом выключателе для ступенчатых трансформаторов, содержащем два подвижных контакта искателя, причем к первому подвижному контакту подключен по меньшей мере один вакуумный выключатель, включающий нагрузочный ток и непрерывно проводящий его, а ко второму подвижному контакту последовательно с промежуточным сопротивлением подключен выключатель, включающий переходный ток между двумя соседними ответвлениями ступенчатого трансформатора и кратковременно проводящий его, причем в исходном положении оба подвижных контакта прилегают к одному и тому же ответвлению, согласно изобретению первый подвижный контакт и второй подвижный контакт выполнены с возможностью перемещения независимо друг от друга, а также без взаимной связи и воздействия, второй подвижный контакт при каждом движении коммутации достигает независимо от направления коммутации нового неподвижного контакта, прежде чем первый подвижный контакт покинет прежний неподвижный контакт, второй подвижный контакт непрерывно приводится в действие непосредственно приводным валом, первый подвижный контакт после срабатывания аккумулятора энергии скачкообразно повторяет движение второго подвижного контакта, причем аккумулятор энергии натягивается приводным валом.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению соединенный со вторым подвижным контактом выключатель для включения переходного тока может представлять собой вакуумный выключатель.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению к первому подвижному контакту последовательно с вакуумным выключателем, включающим нагрузочный ток и длительно проводящим его, может быть подключен дополнительный вакуумный выключатель и оба эти последовательно расположенные вакуумные выключатели приводятся в действие одновременно.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению оба подвижных контакта могут быть расположены вертикально друг над другом с возможностью соосного вращения, при этом неподвижные контакты могут проходить в вертикальном направлении настолько, что перекрываются обоими подвижными контактами независимо друг от друга.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению оба подвижных контакта могут проходить линейно подвижно независимо друг от друга таким образом, что перекрывают соответственно все линейно расположенные неподвижные контакты.

Предпочтительно, чтобы в ступенчатом выключателе согласно изобретению неподвижные контакты проходили вдоль линейной траектории внутрь ступенчатого выключателя и были выполнены с возможностью включения передвижным коммутационным механизмом, приводимым в действие от соединенного с резьбовым шпинделем приводного вала, коммутационный механизм состоял из непрерывно и непосредственно приводимых в действие от резьбового шпинделя заводных салазок и заводимой ими посредством пружинного аккумулятора энергии ведомой части, которая после отпускания скачкообразно следует за заводными салазками, заводные салазки соединены со вспомогательным контактом с функцией предыскателя, образующим второй подвижный контакт, который приводится в контакт с каждым из неподвижных ступенчатых контактов и через по меньшей мере одно промежуточное сопротивление и первый выключатель соединен с нагрузочным ответвлением, ведомая часть жестко соединена с контактом, образующим первый подвижный контакт, также приводимым в контакт с каждым из неподвижных ступенчатых контактов и через второй выключатель или через последовательную схему из второго и третьего выключателей снова соединен с нагрузочным ответвлением.

Также удобно, чтобы в ступенчатом выключателе согласно изобретению каждый неподвижный контакт имел два проходящих параллельно друг другу в продольном направлении, электрически соединенных между собой, перекрываемых контактных колена, параллельно неподвижным контактам вдоль через ступенчатый выключатель проходили две проводящие контактные шины, а именно вспомогательная контактная шина и отводящая контактная шина, при этом отводящая контактная шина соединена с нагрузочным ответвлением непосредственно, а вспомогательная контактная шина - через последовательную схему по меньшей мере из одного промежуточного сопротивления и выключателя для включения переходного тока, в качестве первого подвижного контакта первый контактный мостик соединяет соответственно одно контактное колено каждого неподвижного контакта через по меньшей мере один вакуумный выключатель с отводящей шиной, а в качестве второго подвижного контакта второй контактный мостик соединяет соответственно другое контактное колено каждого неподвижного контакта со вспомогательной контактной шиной.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению заводные салазки могут быть выполнены трубчатыми и окружены пружиной сжатия пружинного аккумулятора энергии, опирающейся на ведомую часть, причем заводные салазки окружают резьбовой шпиндель.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению вспомогательный контакт с функцией предыскателя может быть выполнен в виде контактного мостика, свободный конец которого скользит по проводящей контактной шине, которая электрически изолированно закреплена на ведомой части и электрически соединена с нагрузочным ответвлением через по меньшей мере одно промежуточное сопротивление и первый выключатель.

В ступенчатом выключателе согласно изобретению на ведомой части могут быть расположены механически жестко соединенные с ней и совершающие таким образом вместе с ней ее скачкообразное движение после отпускания коммутационный контакт по меньшей мере два вакуумных выключателя, проводящая контактная шина, ролики, коленчатые рычаги для приведения в действие по меньшей мере двух вакуумных выключателей, отводящий контактный нож, соединенный с отводящей шиной и по меньшей мере одно промежуточное сопротивление.

Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах с помощью чертежей, на которых показаны:
фиг. 1 - схематичное изображение первого ступенчатого включателя согласно изобретению;
фиг. 2 - необходимые коммутационные шаги первого ступенчатого выключателя при переключении с одного ответвления трансформатора на другое;
фиг. 3 - соответствующая коммутационная диаграмма первого ступенчатого выключателя при многократном переключении с n на (n+1), затем на (n+2) и обратно на (n+1);
фиг. 4 - видоизмененная конструкция ступенчатого выключателя, причем все элементы расположены на одном подвижном рычаге, несущем первый подвижный контакт SKM;
фиг. 5 - схематичное изображение второго варианта исполнения ступенчатого выключателя согласно изобретению;
фиг. 6 - схематичное изображение третьего варианта исполнения ступенчатого выключателя согласно изобретению;
фиг. 7 - коммутационная диаграмма третьего ступенчатого выключателя для многократного переключения с n на (n+1), затем на (n+2) и обратно на (n+1);
фиг. 8 - видоизмененное исполнение третьего ступенчатого выключателя, у которого все элементы расположены на подвижном рычаге, несущем первый подвижный контакт SKM;
фиг. 9 - вид сверху на конструкцию ступенчатого выключателя на фиг. 8;
фиг. 10 - вид ступенчатого выключателя сбоку в плоскости A-A;
фиг. 11 - вид ступенчатого выключателя сбоку в плоскости B-B;
фиг. 12 - вид в перспективе на ведомую часть;
фиг. 13 - схема ступенчатого выключателя;
фиг. 14 - вид в перспективе на неподвижный контакт;
фиг. 15 - вид на неподвижный контакт вместе с обоими движущимися независимо друг от друга, перекрывающими его контактами искателя, выполненными в виде контактных мостиков.

У схематичного изображения на фиг. 1 ответвления ступенчатой обмотки ступенчатого трансформатора соединены с неподвижными контактами n, (n+1)... (n+m), которые могут быть расположены кругообразно или линейно. Ступенчатый выключатель состоит из первого подвижного контакта SKM искателя, соединенного посредством вакуумного выключателя SKV с общим ответвлением, а также из движущегося независимо от него и без механической связи второго подвижного контакта HKW искателя, который через последовательную цепь из вспомогательного выключателя HKM и переходного сопротивления R также соединен с общим ответвлением.

На фиг. 2 изображены необходимые коммутационные шаги при переключении. Эти шаги не зависят от того, происходит ли переключение с более низкой ступени напряжения на более высокую или наоборот. Отдельные шаги обозначены поз. (1)-(9).

На фиг. 3 изображена соответствующая диаграмма для многократного переключения с n на (n+1), затем на (n+2) и обратно на (n+1).

Видно, что независимо от того, происходит ли переключение на более высокую или более низкую ступень напряжения, второй подвижный контакт HKW всегда является опережающим и выполняет функцию предыскания. При этом неподвижные контакты n, (n+1), (n+2), ... выполнены конструктивно так, что могут быть независимо друг от друга перекрыты первым подвижным контактом SKM и вторым подвижным контактом HKW.

На фиг. 4 схематично изображен видоизмененный ступенчатый выключатель, у которого все элементы расположены на подвижном рычаге, несущем первый подвижный контакт SKM, причем этот рычаг, изображенный штрихпунктиром, соединен с ответвлением. Движущийся независимо от него второй подвижный контакт HKW проходит или установлен изолированно и электрически соединен с несущим первый подвижный контакт SKM рычагом.

На фиг. 5 изображен другой вариант исполнения, у которого механический вспомогательный выключатель HKM заменен дополнительным вакуумным выключателем HKV.

На фиг. 6 изображен другой вариант исполнения ступенчатого выключателя, у которого первый подвижный контакт SKM соединен с ответвлением через последовательную схему из двух вакуумных выключателей SKV и ZKV. Такое устройство значительно повышает надежность от выхода из строя вакуумного выключателя в нагрузочной ветви цепи тока.

На фиг. 7 изображена соответствующая диаграмма при переключении с n на (n+1), затем на (n+2) и обратно на (n+1).

На фиг. 8 изображен ступенчатый выключатель по фиг. 6 в видоизмененном исполнении, причем все коммутационные элементы расположены на подвижном рычаге, несущем здесь первый подвижный контакт SKM. Движущийся независимо от него второй подвижный контакт HKW проходит или установлен изолированно и электрически соединен с несущим первый подвижный контакт SKM рычагом.

Фиг. 9 изображает сверху ступенчатый выключатель по фиг. 8, фиг. 10 - сбоку в плоскости A-A, а фиг. 11 - в плоскости B-B.

Ступенчатый выключатель состоит из корпуса 1, причем на его торце вертикально расположены неподвижные ступенчатые контакты 2, состоящие каждый из двух частей 2.1, 2.2, проходящих параллельно друг другу внутри выключателя. Сверху в корпус 1 входит идущий от приводного вала 3 резьбовой шпиндель 4. На обращенной от контактов 2 стороне корпуса 1 вертикально расположены две кулачковые шины 5, две направляющие шины 6 и одна отводящая шина 7, функция которой поясняется ниже. Ступенчатый выключатель содержит трубчатые заводные салазки 8, которые окружены пружиной сжатия 9 в качестве пружинного аккумулятора энергии и окружают резьбовой шпиндель 4 приводного вала 3, от которого они приводятся в действие и тем самым натягивают пружину сжатия 9. На салазках 8 изолированно закреплен вспомогательный контакт 10 с функцией предыскателя, который перекрывает или охватывает соответствующую часть 2.1 соответствующего выбранного контакта 2, и вертикальный отпускающий кулачок 20. Вспомогательный контакт 10 является технической реализацией второго подвижного контакта HKW. Ступенчатый выключатель состоит далее из U-образной ведомой части 11. Ее составными частями, совершающими тем самым вместе с ней скачкообразное движение после отпускания, являются коммутационный контакт 12, перекрывающий другую часть каждого неподвижного контакта 2, три вакуумных выключателя 13, 14, 28, проводящая контактная шина 15, ролики 24, 25, коленчатые рычаги 26, 27, 29 для приведения в действие выключателей 13, 14, 28, отводящий контактный нож 18, соединенный с шиной 7, и по меньшей мере одно переходное сопротивление 19.

Коммутационный контакт 12 является технической реализацией первого подвижного контакта SKM.

При необходимости переключения резьбовой шпиндель 4 совершает вращательное движение и непрерывно перемещает окружающие его трубчатые салазки 8 вверх и вниз в зависимости от направления вращения. За счет этого натягивается пружина 9, опирающаяся на верхнюю опору 9.1 или нижнюю опору 9.2; аккумулятор энергии заводится. При этом перемещении салазок 8 относительно неподвижной части 11 ролик 21 ее отпускающего фиксатора 22 движется по вертикально движущемуся кулачку 20 со скосами 20.1, 20.2.

Одновременно с этим движется вспомогательный контакт 10, жестко и изолированно соединенный с салазками 8; он покидает прежний неподвижный контакт 2 и достигает следующего, находящегося выше или ниже неподвижного контакта. Другим своим концом вспомогательный контакт 10 скользит по шине 15, соединенной с выключателем 13 с помощью по меньшей мере одного сопротивления 19. Затем ролик 21 достигает соответствующего скоса 20.1 или 20.2: фиксатор 22 горизонтально выдвигается из блокировки 23 в шине 6, и вся часть 11 скачкообразно повторяет предшествующее движение салазок 8. При этом шина 6 выполняет функцию механической вертикальной направляющей.

Коммутационный контакт 12 покидает прежний неподвижный контакт 2 и достигает части нового контакта, к другой части которого уже прилегает вспомогательный контакт 10. Вспомогательный контакт 10 соединен с нагрузочным ответвлением посредством шины 15 через последовательную схему из по меньшей мере одного промежуточного сопротивления 19 и первого вакуумного выключателя 13. Коммутационный контакт 12 со своей стороны соединен через последовательную схему из выключателей 14, 28, а тем самым через прочно соединенный в ней нож 18 с шиной 7, а значит с нагрузочным ответвлением.

Рычаг 27 содержит ролик 25, движущийся по шине 5 и отклоняемый ее контуром, рычаг 27 поворачивается за счет этого вокруг точки 271 и нажимает на шарнирно закрепленный в точке 272 исполнительный рычаг 273 выключателя 14. Одновременно с этим поверхность набегания 274 движется к соответствующей ей поверхности набегания 294 рычага 29, который за счет этого также поворачивается вокруг точки 291 и нажимает на шарнирно закрепленный в точке 292 исполнительный рычаг 293 выключателя 28. За счет имеющегося в исходном состоянии промежутка между поверхностями 274, 294 рычагов 27, 29 выключатель 14 срабатывает незадолго до срабатывания выключателя 28, как это видно также из фиг. 7.

В целом путь тока в нагрузочной цепи следующий: от части 2.2 неподвижного контакта 2 через коммутационный контакт 12, проводящую соединительную часть 30, выключатель 28, оттуда через проводящий упругий контактный мостик 31 к выключателю 14 и от него через нож 18 на шину 7. Это хорошо видно из фиг. 13.

При переключении нагрузки вспомогательный контакт 10 движется с n на (n+1). По достижении им нового положения отпускается часть 11, совершающая скачкообразное движение. Происходят последовательно следующие коммутационные шаги:
1. Вакуумный выключатель 13 включает цепь тока.

2. Вакуумные выключатели 14, 28 отключают нагрузочную ветвь цепи тока n к нагрузочному ответвлению.

3. Контакт 12 движется от n к (n+1).

4. Вакуумные выключатели 14, 28 включают нагрузочную ветвь цепи тока (n+1) к ответвлению, и переключение заканчивается.

5. Вакуумный выключатель 13 переключается в исходное положение.

На фиг. 14 изображен единственный неподвижный контакт 2 приблизительно U-образной формы, имеющей два проходящих параллельно друг другу в продольном направлении и перекрываемых по отдельности контактных колена 41, 42, между которыми перпендикулярно им расположена соединительная перемычка 43 со средствами 44 для механического крепления и электрического соединения соответствующего неподвижного контакта.

На фиг. 15 изображен неподвижный контакт по фиг. 14 вместе с перекрывающими его подвижными контактными мостиками K1, K2, соответствующими вспомогательному контакту 10 или коммутационному контакту 12 на фиг. 9.2

Изобретение относится к нагрузочному искателю для ступенчатых выключателей на ступенчатых трансформаторах с двумя подвижными контактами. К первому подвижному контакту подключен по меньшей мере один вакуумный выключатель, предназначенный для включения нагрузочного тока, а ко второму подвижному контакту - выключатель, предназначенный для включения переходного тока, и оба подвижных контакта движутся независимо друг от друга так, что один из них движется медленно, а другой следует скачкообразно, и последовательность их движений не зависит от направления коммутации. Позволяет упростить кинематику работающего в обоих направлениях выключателя. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Ступенчатый выключатель для ступенчатых трансформаторов, содержащий два подвижных контакта искателя, причем к первому подвижном контакту подключен по меньшей мере один вакуумный выключатель, включающий нагрузочный ток и непрерывно проводящий его, а ко второму подвижному контакту последовательно с промежуточным сопротивлением подключен выключатель, включающий переходный ток между двумя соседними ответвлениями ступенчатого трансформатора и кратковременно проводящий его, причем в исходном положении оба подвижных оба подвижных контакта прилегают к одному и тому же ответвлению, отличающийся тем, что первый подвижный контакт и второй подвижный контакт выполнены с возможностью перемещения независимо друг от друга, а также без взаимной связи и воздействия, второй подвижный контакт при каждом движении коммутации достигает независимо от направления коммутации нового неподвижного контакта, прежде, чем первый подвижный контакт покинет прежний неподвижный контакт, второй подвижный контакт непрерывно приводится в действие непосредственно приводным валом, первый подвижный контакт после срабатывания аккумулятора энергии скачкообразно повторяет движение второго подвижного контакта, причем аккумулятор энергии натягивается приводным валом. 2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что соединенный со вторым подвижным контактом выключатель для включения переходного тока представляет собой вакуумный выключатель. 3. Выключатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что к первому подвижному контакту последовательно с вакуумным выключателем, включающим нагрузочный ток и длительно проводящим его, подключен дополнительный вакуумный выключатель и оба эти последовательно расположенные вакуумные выключатели приводятся в действие одновременно. 4. Выключатель по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что оба подвижных контакта расположены вертикально друг над другом с возможностью соосного вращения, при этом неподвижные контакты проходят в вертикальном направлении настолько, что перекрываются обоими подвижными контактами независимо друг от друга. 5. Выключатель по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что оба подвижных контакта проходят линейно подвижно независимо друг от друга так, что перекрывают соответственно все линейно расположенные неподвижные контакты. 6. Выключатель по п. 5, отличающийся тем, что неподвижные контакты проходят вдоль линейной траектории внутрь ступенчатого выключателя и выполнены с возможностью включения передвижным коммутационным механизмом, приводимым в действие от соединенного с резьбовым шпинделем приводного вала, коммутационный механизм состоит из непрерывно и непосредственно приводимых в действие от резьбового шпинделя заводных салазок и заводимой ими посредством пружинного аккумулятора энергии ведомой части, которая после отпускания скачкообразно следует за заводными салазками, заводные салазки соединены со вспомогательным контактом с функцией предыскателя, образующим второй подвижный контакт, который приводится в контакт с каждым из неподвижных ступенчатых контактов и через по меньшей мере одно промежуточное сопротивление и первый выключатель соединен с нагрузочным ответвлением, ведомая часть жестко соединена с контактом, образующим первый подвижный контакт, также приводимым в контакт с каждым из неподвижных ступенчатых контактов и через второй выключатель или через последовательную схему из второго и третьего выключателей снова соединен с нагрузочным ответвлением. 7. Выключатель по п. 6, отличающийся тем, что каждый неподвижный контакт имеет два проходящих параллельно друг друга в продольном направлении, электрически соединенных между собой, перекрываемых контактных колена, параллельно неподвижным контактам вдоль через ступенчатый выключатель проходят две проводящие контактные шины, а именно вспомогательная контактная шина и отводящая контактная шина, при этом отводящая контактная шина соединена с нагрузочным ответвлением непосредственно, а вспомогательная контактная шина - через последовательную схему по меньшей мере из одного промежуточного сопротивления и выключателя для включения переходного тока, в качестве первого подвижного контакта первый контактный мостик соединяет соответственно одно контактное колено каждого неподвижного контакта через по меньшей мере один вакуумный выключатель с отводящей шиной, а в качестве второго подвижного контакта второй контактный мостик соединяет соответственно другое контактное колено каждого неподвижного контакта со вспомогательной контактной шиной. 8. Выключатель по п. 6 или 7, отличающийся тем, что заводные салазки выполнены трубчатыми и окружены пружиной сжатия пружинного аккумулятора энергии, опирающейся на ведомую часть, причем заводные салазки окружают резьбовой шпиндель. 9. Выключатель по п. 6, или 7, или 8, отличающийся тем, что вспомогательный контакт с функцией предыскателя выполнен в виде контактного мостика, свободный конец которого скользит по проводящей контактной шине, которая электрически изолированно закреплена на ведомой части и электрически соединена с нагрузочным ответвлением через по меньшей мере одно промежуточное сопротивление и первый выключатель. 10. Выключатель по п. 6, или 7, или 8, или 9, отличающийся тем, что на ведомой части расположены механически жестко соединенные с ней и совершающие таким образом вместе с ней ее скачкообразное движение после отпускания коммутационный контакт, по меньшей мере два вакуумных выключателя, проводящая контактная шина, ролики, коленчатые рычаги для приведения в действие, по меньшей мере двух вакуумных выключателей, отводящий контактный нож, соединенный с отводящей шиной, и по меньшей мере одно промежуточное сопротивление.

Приоритет по пунктам:
16.07.92 по пп. 1-5;
04.11.92 по п. 7;
04.11.92 по пп. 6, 8-10.