СТУПЕНЧАТЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ С ПРЕДЫСКАТЕЛЕМ Российский патент 2003 года по МПК H01H9/00 

Изобретение относится к ступенчатому переключателю с предыскателем для бесперебойного переключения различных отводов обмоток ступенчатого трансформатора.

Ступенчатые переключатели встраивают в трансформаторы уже в течение многих лет, с тем чтобы за счет изменения коэффициента трансформации под нагрузкой можно было регулировать напряжение, а также активную и реактивную мощность электрических сетей.

Известны ступенчатые переключатели в двух принципиальных конструктивных формах. В одной конструктивной форме они состоят из отдельных узлов, а именно ступенчатого искателя и переключателя отводов обмоток трансформатора под нагрузкой, а в другой конструктивной форме эти узлы объединены в один нагрузочный искатель, выполняющий обе функции. Употребляемый ниже термин "ступенчатый переключатель" включает в себя обе названные конструктивные формы.

Регулирование коэффициента трансформации происходит ступенями; для этого трансформатор снабжен ступенчатой обмоткой, отводы которой перемыкаются ступенчатым переключателем.

Для расширения соответственно возможного диапазона регулирования принято оборудовать ступенчатый переключатель предыскателем. Этот известный предыскатель может, в принципе, реализовать обе функции, схематично изображенные на фиг.1.

Как показано на фиг.1а, он может служить реверсором для подключения и противовключения ступенчатой обмотки или, как показано на фиг.1b, для отклонения ступенчатой обмотки на начало или на конец грубой ступени. В любом случае за счет предыскателя диапазон регулирования при той же длине ступенчатой обмотки удваивается.

Предыскатель состоит в общей сложности из трех неподвижных контактов, причем соответственно один из двух неподвижных контактов "+" или "-" в зависимости от коммутационного положения соединен с третьим неподвижным контактом "0". Эти предыскатели известны в многочисленных конструктивных формах, а также с самыми различными типами контактов и исполнительными механизмами.

Из болгарских заводских описаний "On-Load Tap Changer Type RS12" и "On-Load Tap Changer Type 16" известен ступенчатый переключатель, который находится внутри изолирующего цилиндра и предыскатель которого простирается вне этого изолирующего цилиндра в его продольном направлении.

Неподвижные контакты предыскателя расположены по одной линии с последовательностью контактов "+" - "0" - "-" и "-" - "0" -"+" и срабатывают линейно посредством перемещающейся в продольном направлении коммутационной штанги.

Эта перемещающаяся в продольном направлении штанга содержит для каждой фазы контактную перемычку, соединяющую выборочно один из неподвижных контактов "+" или "-" с другим неподвижным контактом "0", который расположен между ними и образует корневой вывод предыскателя.

Продольное движение описанной штанги копируется особой кинематической цепью с "мальтийского" механизма, который находится на верхней стороне ступенчатого переключателя и создает вращательное движение контактной оси внутри изолирующего цилиндра ступенчатого переключателя для срабатывания контактов искателя.

Этот известный ступенчатый переключатель с расположенным снаружи, линейно срабатывающим предыскателем имеет, однако, несколько недостатков.

Из-за большой продольной протяженности всей конструкции предыскателя следует соблюдать требования к точности. Уже минимальные допуски между неподвижными контактами, с одной стороны, а также между ними и подвижной контактной перемычкой, с другой стороны, приводят к невозможности безупречного набегания контактной перемычки на соответственно электрически соединяемые между собой неподвижные контакты. Эта проблема еще более усиливается с течением времени эксплуатации из-за обгорания контактов и их механического износа.

Для уменьшения неточностей требуется к тому же особая направляющая штанги. Кроме того, у известного ступенчатого переключателя из-за выбранного расположения контактов ограничена также реализуемая емкостная коммутационная способность предыскателя.

Задачей изобретения является создание ступенчатого переключателя с расположенным снаружи, линейно срабатывающим предыскателем, который не требовал бы сложной направляющей для несущей контактную перемычку оперативной штанги, но, тем не менее, при возникающих допусках было бы возможно надежное переключение с, в основном, постоянными контактными давлениями. К тому же ступенчатый переключатель согласно изобретению с предыскателем должен быть также пригоден для высоких нагрузок по напряжению на предыскателе.

Эта задача решается согласно изобретению посредством ступенчатого переключателя с предыскателем с признаками первого пункта формулы изобретения. Зависимые пункты касаются особенно предпочтительных усовершенствований изобретения.

Особым преимуществом изобретения является то, что продольно перемещающаяся штанга предыскателя не требует особой направляющей, а система привода, в целом, не должна отвечать особым требованиям к точности. Напротив, благодаря выполнению контактной перемычки с возможностью самоцентрирования реализована практически саморегулирующаяся контактная система с постоянными контактными давлениями.

Кольцеобразное согласно изобретению выполнение неподвижных контактов обеспечивает к тому же высокие нагрузки; выполненный согласно изобретению предыскатель позволяет реализовать также высокую емкостную коммутационную способность, так что лишь в немногих частных случаях потребуется предусмотреть дополнительные полярные резисторы.

В целом, за счет выбранного размещения предыскателя на отдельной изолирующей трубе возникает компактная, стабильная и простая конструкция; предыскатель в сборе может быть простым образом предварительно изготовлен в виде узла и так же простым образом закреплен сбоку на изолирующем цилиндре ступенчатого переключателя.

Изобретение более подробно поясняется ниже в качестве примера с помощью чертежей, на которых изображают:
фиг. 1 - уже описанные основные схемы предыскателя согласно уровню техники;
фиг.2 - первую форму выполнения предыскателя согласно изобретению в схематичном боковом разрезе;
фиг.3 - ту же форму выполнения в разрезе сверху;
фиг.4 - альтернативную конструктивную форму контактной перемычки предыскателя;
фиг. 5 - вторую форму выполнения предыскателя согласно изобретению также в схематичном боковом разрезе;
фиг. 6 - известную саму по себе схему изображенной на Фиг.5 второй формы выполнения;
фиг. 7 - ступенчатый переключатель согласно изобретению в сборе, здесь состоящий из нагрузочного искателя, который объединяет в себе функции ступенчатого искателя и переключателя отводов обмоток трансформатора под нагрузкой, и из расположенного сбоку предыскателя в схематичном боковом разрезе;
фиг. 8 - изображенный на фиг.7 ступенчатый переключатель с предыскателем схематично сверху.

Изображенная на фиг.2 и 3 первая форма выполнения показывает предыскатель, содержащий в качестве несущей детали трубчатый изолирующий корпус 1. На внутренней стороне стенки этого изолирующего корпуса 1, проникая через него своими питающими проводами, расположены неподвижные контакты 2, 3, 4 предыскателя, изображенные здесь только для одной фазы. Каждый из неподвижных контактов предыскателя выполнен кругообразным концентрично изолирующему корпусу 1.

Контакт 2 выполняет функцию контакта "+" на фиг.1; соответственно контакт 3 выполняет функцию контакта "0", а контакт 4 - функцию контакта "-" на фиг.1.

Внутри изолирующего корпуса 1 расположена продольно перемещающаяся штанга 5, несущая контактную перемычку 6 предыскателя.

Контактная перемычка 6 состоит из охватывающего штангу 6 и закрепленного на ней кольцеобразного контактодержателя 7, на котором расположены радиально подвижные, пружиняще установленные контактные детали 8, 9, 10, 11. Посредством соответствующих пар 12, 13, 14, 15 пружин эти контактные детали 8, 9, 10, 11 прижаты радиально наружу с возможностью создания определенного контактного давления при набегании на соответствующие неподвижные контакты 2, 3, 4. Ограничение радиального пути контактных деталей 8, 9, 10, 11 происходит за счет соответствующих упоров 16 вверху и на контактодержателе 7 внизу.

На фиг. 2 предыскатель согласно изобретению изображен в том же коммутационном положении, что и на фиг.1, в котором контакты "+" и "0" соединены.

При срабатывании предыскателя штанга 5 движется вниз, что обозначено на фиг.2 стрелкой, контактодержатель 7 покидает контакт 2 и движется вниз, будучи направляем контактом 3 и оставаясь в контакте с ним. Он набегает наконец на контакт 4 и создает, таким образом, новое соединение этого контакта 4 с функцией "-" с контактом 3; переключение закончено.

На фиг.4 изображена другая форма выполнения контактной перемычки. В этом случае соответственно попарно противоположные контактные детали имеются непосредственно на штанге коммутации 5; из этих, в общей сложности, четырех контактных деталей в разрезе изображены две контактные детали 17, 18. Контактные детали 17, 18 прижаты наружу также парами 19 и 20 пружин; ограничение пути происходит при этом за счет поперечных пальцев 21 с внешним упором, входящих в отверстия соответствующих контактных деталей 17, 18. Аналогичным образом две другие контактные детали (не показаны) ограничены другими поперечными пальцами 22 в смещенной на 90^o плоскости.

На фиг.5 изображена вторая форма выполнения предыскателя согласно изобретению в боковом разрезе. При этом в качестве несущей детали также предусмотрен трубчатый изолирующий корпус 23. На внутренней стороне стенки этого изолирующего корпуса 1 также расположены неподвижные контакты 24, 25, 26 предыскателя, которые также выполнены кругообразными и концентричными изолирующему корпусу 23. Внутри изолирующего корпуса 1 также в этой форме выполнения с возможностью продольного перемещения расположена оперативная штанга 27, также несущая контактную перемычку 28.

Эта контактная перемычка 28 состоит, как и в первом примере выполнения, из кольцеобразного контактодержателя 29, на котором расположены радиально подвижные, пружиняще установленные контактные детали, из которых в разрезе изображены только две противоположные контактные детали 30, 31. Каждая из этих контактных деталей прижата радиально наружу посредством пар пружин, здесь изображены пары 32, 33 пружин. Ограничение радиального пути отдельных контактных деталей также происходит за счет верхних и нижних упоров 34. В противоположность изображенному на фиг.2 и 3 первому примеру выполнения отдельные контактные детали, здесь изображены контактные детали 30, 31, сужены в своей средней части 35, 36, т.е. втянуты внутрь.

Вместо изображенной на фиг.5 контактной перемычки возможно также выполнение, как на фиг.4, с ограничением пути за счет снабженного упором поперечного пальца.

Важным для функционирования изображенной на фиг.5 второй формы выполнения является, в частности, описанное сужение в соответствующей средней части.

Благодаря этому сужению возникает двухполюсное прерывание и переключательная функция предыскателя. При срабатывании предыскателя, т.е. при движении оперативной штанги 27 вниз, контактные детали 30, 31 покидают как контакт 24, так и контакт 25, а при дальнейшем движении они набегают одновременно как на контакт 26, так и на контакт 25.

На фиг.6 изображена принципиальная схема подобного двухполюсно переключающего предыскателя, действующего здесь в качестве реверсора.

У обеих форм выполнения предыскателя за счет концентричного расположения неподвижных контактов, с одной стороны, и пружинящего расположения контактных деталей на оперативной штанге, с другой стороны, обеспечивается самопроизвольное центрирование при набегании этих контактных деталей. Даже при неизбежных допусках штанги, неподвижных контактов или же контактных деталей таким образом гарантировано равномерное замыкание, распределенное по всем отдельным участвующим в этом процессе контактным деталям.

На фиг.7 и 8 изображен ступенчатый переключатель в сборе с расположенным сбоку предыскателем согласно изобретению, здесь в изображенной на фиг.2 и 3 первой форме выполнения с однократным прерыванием.

Собственно ступенчатый переключатель выполнен здесь в виде нагрузочного искателя и находится в изолирующем цилиндре 37. Внутри вдоль ступенчатого переключателя проходит известным образом установленная с возможностью вращения изолирующая штанга 38, которая для каждой из трех фаз несет коммутационный элемент 39.1, 39.2, 39.3 с подвижными контактами и другими коммутационными средствами. Корреспондируя с подвижными контактами, в стенке изолирующего цилиндра 37 расположены неподвижные контакты ступенчатого переключателя, выполненные с возможностью перемыкания. Поскольку функционирование такого нагрузочного искателя достаточно известно, остальные детали подробно не рассматриваются. Сбоку на ступенчатом переключателе, будучи закреплен на нем траверсой 45, в изолирующем цилиндре 1 находится предыскатель согласно изобретению. Внутри этого изолирующего цилиндра 1 находится штанга 5, и для каждой из трех фаз предусмотрены уже описанные три неподвижных контакта, т. е. контакты 2.1, 3.1, 4.1 в одной горизонтальной плоскости для одной фазы, контакты 2.2, 3.2, 4.2 в другой горизонтальной плоскости для второй фазы и контакты 2.3, 3.3, 4.3 в третьей горизонтальной плоскости для третьей фазы. Корреспондируя с соответствующими контактами, для каждой фазы предусмотрена контактная перемычка 6.1, 6.2, 6.3. При срабатывании предыскателя за счет перемещения штанги вниз контактные детали контактных перемычек 6.1, 6.2, 6.3 на всех трех фазах покидают, следовательно, сначала одновременно соответствующие контакты 2.1, 2.2, 2.3, контакты "+", набегают вниз на соответствующие "0"-контакты 3.1, 3.2, 3.3 и контактируют наконец с соответствующими "-"-контактами 4.1, 4.2, 4.3. В каждой горизонтальной, соответствующей определенной фазе плоскости участки неподвижных контактов экранированы соответственно верхними 40.1а, 40.2а, 40.3а и нижними 40.1b, 40.2b экранами.

На своем верхнем конце штанга 5 снабжена рычагом 41, который посредством поперечного пальца 42 установлен в опоре 43 в зоне головки ступенчатого переключателя. Этот поперечный палец 42, в свою очередь, связан с кривошипом 44, который на своем свободном конце снимает качательное движение с "мальтийского" привода ступенчатого переключателя. Качательное движение кривошипа 44, одновременно отмечающего точку опоры, преобразуется в качательное движение рычага 41 в вертикальном направлении, передаваемое на штангу 5. Описанный исполнительный механизм сочленен с верхней траверсой 46, которая одновременно реализует верхнее закрепление предыскателя на ступенчатом переключателе.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к ступенчатому переключателю с предыскателем для бесперебойного переключения различных отводов обмоток ступенчатого трансформатора. Предыскатель выполнен при этом в виде отдельного узла в собственном изолирующем корпусе. Неподвижные контакты предыскателя выполнены кругообразными и расположены вокруг штанги в разных плоскостях внутри изолирующего цилиндра. Они перемыкаются посредством закрепленных на оперативной штанге контактных перемычках предыскателя с радиально пружинящими контактными деталями. Технический результат - упрощение конструкции предыскателя, который не требует сложной направляющей для несущей контактную перемычку оперативной штанги с обеспечением надежного переключения. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Ступенчатый переключатель с предыскателем для бесперебойного переключения различных отводов обмоток ступенчатого трансформатора, в котором неподвижные контакты предыскателя расположены вне ступенчатого переключателя по одной линии в его продольном направлении, разделены по коммутируемым фазам и выполнены с возможностью срабатывания посредством штанги коммутации, установленной с возможностью перемещения в этом продольном направлении, причем штанга коммутации для каждой коммутируемой фазы содержит электропроводящую контактную перемычку предыскателя, выполненную с возможностью перемыкания каждых двух соседних неподвижных контактов предыскателя, отличающийся тем, что весь предыскатель выполнен в виде отдельного от ступенчатого переключателя узла в отдельном изолирующем корпусе (1; 23), внутри которого проходит штанга (5; 27) коммутации, а неподвижные контакты (2, 3, 4; 24, 25, 26) предыскателя выполнены кругообразными и расположены концентрично вокруг штанги (5; 27) коммутации в разных плоскостях внутри изолирующего корпуса (1; 23), при этом на каждой из контактных перемычек (6; 28) предыскателя предусмотрены радиально пружинящие контактные детали (8, 9, 10, 11; 17, 18; 30, 31) выполненные с возможностью прижатия радиально внутрь против усилия пружины при набегании на один из неподвижных контактов (2, 3, 4; 24, 25, 26) предыскателя.2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что каждая из контактных перемычек (6; 28) предыскателя имеет, по меньшей мере, частично охватывающий штангу (5; 27) коммутации контактодержатель (7; 29), на котором расположены контактные детали (8, 9, 10, 11; 17, 18; 30, 31).3. Переключатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что пружинящее действие контактных деталей (8, 9, 10, 11; 17, 18; 30, 31) достигается, соответственно, за счет пар (12, 13, 14, 15; 19, 20; 32, 33) пружин, которые опираются на штангу коммутации (5; 27) или контактодержатель (7; 29).4. Переключатель по п.1, 2 или 3, отличающийся тем, что пружинящее действие контактных деталей (8, 9, 10, 11; 17, 18; 30, 31) ограничено верхними и нижними упорами (16; 34).5. Переключатель по п.1, 2 или 3, отличающийся тем, что пружинящееся действие контактных деталей (8, 9, 10, 11; 17, 18; 30, 31) ограничено поперечными пальцами (21) с внешним упором, проходящими в соответствующих отверстиях.6. Переключатель по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что отдельные контактные детали (30, 31) в своей средней части (35, 36) сужены, т.е. втянуты внутрь, таким образом, что при срабатывании возникает двойное прерывание, т.е. одновременное покидание соответственно обоих соседних неподвижных, до этого контактировавших, контактов искателя.