Переключающее устройство дляРЕгулиРОВАНия НАпРяжЕНия TPAH-СфОРМАТОРОВ пОд НАгРузКОй Советский патент 1981 года по МПК H01F29/04 H02P13/06 

(54) ПЕРЕКЛОЧАЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРхМАТОРОВ ПОД НАГРУЗКОЙ

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для регулирования напряжения трансформаторов под на.грузкой, В частности как.в реакторных переключающих устройствах, так и В устройствах с токоограничизающими резисторами.

Известны устройства для регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой с электромеханическим приводом 1 .

Однако они имеют существенные недостатки: значительные люфты, увеличивающиеся В процессе работы, болШУЮ инерционность, приводящую к неточной остановке устройства, валы, обладающие малой механической прочностью и плохими изоляционными качествами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является переключающее устройство для регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой, содержащее привод, электродвигатель с гидронасосом, избиратель, имеющий исполнительный ыеханизм, выполненный в виде гидроцилиндров, штоки которых содержат подвижные контакты избирателя, четные и нечетные ступени регулирования которого объединены соответственно В две группы, каждаяиз которых имеет одну общую точку, контакт, исполнительный механизм которого механически соединен с золотниками и гидроцилиндром контактора, реле давления, двухсторонний храповой механизм с

0 муфтой свободного хода, механически соединенный с двумя гидротолкателями, связанными механически с концевыми выключателями и гидравлически через электроуправляемый золотник 5с линией гидронасоса, и трубопроводы, при этом полости гидроцилиндров избирателя гидравлически соединены с гидротолкателями посредством кинематических передач, а гйдротол0катели механически соединены с двумя золотниками направления регулирования , соединенными с общим распределительным золотником и гидроцилиндрами избирателя.

5

В таком устройстве переключение контактов избирателя и контактора осуществляется посредством гидропередач от единого привода. Последовательное действие гидроэлементов

0 переключающих контакты, устраняет

редное влияние люфтов и уменьшает знос элементов в процессе работы. еверсирование направления осущетвляется двумя механически управлямыми золотниками, что исключает отребность в сложной коммутаторной ли логической схеме электроупраления. Развязка по электрическому отенциалу силовой части этого устойства от системы управления и заземленных частей осуществляется посредством изоляционных вставок гидотракта, что позволяет использовать его на высокие классы напряжения 2.

Однако это переключающее устройство характеризуется следующими неостатками: сложность и громоздкость конструкции вследствии наличия в каждой ступени регулирования избирателя гидроцилиндра, гидравлически соединенного с общим распределительным золотником, а также большого количества кинематических передач; относительно большое.время переключения устройства вследствие многопереходной громоздкой системы гидротактов; относительно низкая надежность устройства вследствие наличия в нем большого количества элементов, соединенных между собой механически и гидравлически, а также общего распределительного золотника, имеющего сложную конструкцию.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства при сокращении времени переключения, уменьшение габаритов переключающего устройства и повьошение его надежности.

Указанная цель достигается тем, что в переключающем устройстве для регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой, содержащем привод, электродвигатель с гидронасосом, избиратель, имеющий исполнительный мех.анизм, выполненный в виде гидродилиндров, Штоки которых содержат подвижные контакты избирателя, четные и нечетные ступени регулирования которого объединены соответственно в две группы, каждая из которых имеет одну общую точку, контактор, исполнительный механизм которого механически соединен с золотниками и гидроцилиндром контактора, реле давления, двухсторонний храповой механизм, механически соединенный с двумя гидрртолкателями, связанными механически с концевыми эле.ктровыключателями и гидравлически - через электроуправляемый ЗО лотник - с линией нагнетания гидронасоса, и трубопроводы, каждая из групп четных и нечетных ступеней регулирования избирателя имеет по одному гидроцилиндру, шток которого обеспечивакяций. поочередное соединение с ответвлениями регулировочной обмотки трансформатора, механически связан с гидротолкателями посредством храпового механизма, на штоке расположен подвижный контакт, а каждый из гидроцилиндров избирателя гидравлически соединен первым ходом через золотник контактора, вторым ходом непосредственно с, гидроцилиндром контактора, третьим ходом с цилиндром гидротолкателя и реле давления, а. четвертым ходом - через электроуправляемый золотник - с линией нагнетания гидронасоса.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема устройства, имеющего шесть ступеней регулирования с включенным контактом 1 группы четных ступеней; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства.

Переключающее устройство расположено в одном баке 1 с трансформатором (не показанным на чертеже), для регулирования напряжения которогр оно предназначено. Бак 1 трансформатора соединен при помощи трубопровода с линией всасывания гидронасоса 2, приводимого в действие электродвигателем. Линия нагнетания гидронасоса 2 гидравлически соединена с предохранительным клапаном 3, защищающим гидросистему от перегрузок, и соединена посредством трубопровода 4 с двумя электроуправляемыми реверсивными трехпозиционными золотниками 5 и 6 направления регулирования. Золотник 5 соединен посредством трубопроводов 7 и 8 с гидротолкателями 9 и 10, которые, в свою очередь, посредством храповых механизмов 11 и 12 двухстороннего действия связаны с нижней частью штоков 13 и 14 гидроцилиндров 15 и 16 избирателя. На штоках 13 и 14 гидроцилиндров 15 и 16 избирателя расположены подвижные контакты 17 и 18 избирателя соответственно нечетной и четной групп .ступеней регулирования. Золотник 6 соединен, с полостями гидроцилиндров 15 и 16 избирателя посредством трубопроводов 19 и 20.

Полость гидроцилиндра 15 соединена посредством трубопроводов 21 и 22 iчерез двухпозиционный золотник 23 контактора с гидроцилиндром 24 контактора, соединенным механически с ,исполнительным механизмом 25 конт ктора. Полость гидроцилйндра 16 соединена трубопроводами 26 и 27 через двухпозиционный золотник 28 контактора с гидроцилиндром 24 контактора. Гидроцилиндр 24 контактора, в свою очередь, соединен ,с гидроцилиндром 15 избирателя посредством трубопровода 29 и с гидроцилиндром 16 избирателя посредством трубопровода 30. Кроме того, гидроцилиндр 15 соединен гидравлически посредством трубопровода 31 с полостью гидротолкателя 10, а гидроцилиндр 16 посредством трубопровода полостью гидротол,ателя 9. Шток гидротолкателя 9 механичес ки соединен с концевым электровыключателем 33,- а шток гидротолкате ля 10 - с концевым электровыключателем 34. Концевые электровыключатели 33 и 34 предназначены для вкл чения золотников 5 и б и отключения золотника 5. Полости гидроцилиндра 15 и гидротолкателя 10 посредством трубопроводов 31 и 35 соединены с реле 36 давления, а полости гидроцилиндра 16 и гидротолкателя 9 посредством трубопроводов 32 и 37 с реле 38 давления. Реле 38 и 36 давления предназначены для отключения золотника 6 и подачи сигнала в сист му управления по завершении цикла переключения. Предлагаемое переключаюп ее устро ство имеет шесть ступеней регулирования 1 - VI (по числу ответвлений регулировочной обмотки трансформатора). Нижняя часть каждого из штоков 13 и 14 гидроцилиндров 15 и 16 соединена механически с верхней частью штоков 39 и 40 этих гидроцилиндров посредством фиксаторов 41 и 42. Што каждого из гидротолкателей 9 и 10 имеет подвижное звено 43 и 44 соответственно. Таким образом, группа четных сту пеней регулирования И , Г и VI и группа нечетных ступеней регулирования 1 ,111 и V избирателя имеют по одному гидроцилиндру 16 и 15 соотве ственно, штоки которых, обеспечивающие поочередно соединение с ответвлениями регулировочной обмотки.тра форматора, механически соединены с гидротолкателями 10 и 9 соответстве но посредством храповых механизмов 12 и 11, при этом каждый из гидроцилиндров 16 и 15 избирателя гидравлически соединен первым ходом чере золотник 28 и 23 контактора вторым ходом непосредственно с гидроцилинд ром 24 контактора, третьим ходом с гидроцилиндрами гидротолкателей 9 и 10 и реле 38 и 36 давления, а чет вертым ходом - через электроуправля емый золотник 6 - с линией нагнетания гидронасоса 2. В исходном состоянии переключающего устройства (нечетная rpynha отключена, фиг. 2) шток 13 гидроцилйндра 1.5 электрически изолирован от ступеней регулирования I ,Ш и Т и от общей точки 45 этой (нечетной) группы масляным промежутком, а шток 14 гидроцилиндра 16 электрически соединен со ступенью регулирования IV и общей точкой 46 этой (четной) группы. Нечетные I ,W и Y и четные П ,IV и YI ступени регулиров.ания переключагацего устройства электрически соединены с ответвле.ниями регулировочной обмотки 47 трансформатора. В этом же состоянии (четная группа включена) подвижный контакт 18, соединенный со ступенью регулирования rv через общую точку 46 четной группы, исполнительный механизм 25 контактора, нагрузку (при регулировании со стороны вторичной обмотки) или источник 48 питания (при регулировании со стороны первичной обмотки) соединен с регулировочной обмоткой 47 трансформатора. Работа переключающего устройст-. ва .при переключении на одну ступень регулирования (например со ступени IV на ступень Ч ) на повьидение осуществляется следующим образом. При подаче команды на включение ступени V включаются электродвигатель гидронасоса 2 (фиг. 1) и электромагнит 49 трехпозиционного золотника 5. Масло из бака 1 трансфордМатора подается при помощи гидронасоса 2 к трехпозиционным золотникам 5 и 6, при этом золотник 5 открыт, а золотник 6 закрыт. Через золотник 5 .масло поступает в гидрс цилиндр гидротолкателя 9, при полном перемещении штока которого, соо.тветствующем полному включению гидротолкателя 9, храповой механизм 11 поворачивается на один шаг, что соответствует переходу подвижного контакта 17 со ступени Ш на ступень V . При этом слив масла из штоковой полости гидротолкателя 9 осуществляется по трубопроводу 32 через гидроцилиндр 16, по. трубопроводу 19 и через золотник 6 в бак 1 трансформатора. При полном перемещении штока гидротолкателя 9 происходит срабатывание концевого электровыключателя 33, который в свою очередь отключает электромагнит 49 и включает электромагнит 50. Далее масло по трубопроводу 20 подается в поршне-. вую полость гидроцилиндра 15 избирателя, а- при включении последнего слив масла из штоковой полости осуществляется по трубопроводу 21 через золотник 23 контактора, по трубопроводу 22 через гидроцилиндр 24 контактора, по трубопроводу 30 через гидроцйлиндр 16 избирателя и по трубопроводу 19 через золотник 6 в бак 1 трансформатора. При полном включении штока гидроцилиндра 15 происходит соединение ступени регулирования V с общей точкой 45 группы нечетных ступеней регулирования посредством подвижного контакта 17 избирателя, соответствуняцее включению ответвления регулировочной обмотки 47 трансформатора. После этого масло из поршневой полости гидроцилиндра 15 по трубопроводу 29 подается в левую полость гидроцилиндра 25 контактора. Слив масла осуществляется из йравой полости гидроцилиндра 24 по трубопроводу 30 через гидроци- ,

линдр 1б, по трубопроводу 19 через золотник 6 в бак 1 трансформатора. Поршень гидроцилиндра 24 контактора осуществляет переключение исполнительного механизма 25 контактора, соответствующее переключению контактов контактора. При этом происходит открытие золотника 28 контактора и масло по трубопроводу 27 через золотник 28 контактора, по трубопроводу 26 подается в штоковую полость гидроцилиндра 16 и приводит в движение шток гидроцилиндра 16. Слив масла из поршневой полости гидроцилиндра 16 осуществляется по трубопроводу 19 через золотник б в бак 1 трансформатора. При этом происходит отсоединение ступени регулирования IV от общей точки 46 четной группы ступени регулирования, которое осуществляется подвижным контактором 18 избирателя, что соответствует отключению ответвления регулировочной обмотки 47 трансформатора, после чего масл по трубопроводу 32 и гидроцилиндру 16 избирателя поступает в штоковую полость гидротолкателя 9 и одновременно по трубопроводу 35 на реле 38 давления. При возвращении щтока гидротолкателя 9 в исходное состояние его подвижное звено 43 поворачивается вокруг оси сопряжения и проходит храповой механизм 12, не зацепляя его. Слив масла из поршневой полости гидротолкателя 9. осуществляется по трубопроводу 8 через золотник 5 в бак 1 трансформатора, при этом происходит полный отвод штока гидротолкателя 9, после чего срабатывает реле 38 давления. Сигнал, поступаемый от реле 38 давления на электромагнит 50, отключает его, а также электродвигатель гидронасоса 2 и электрическую систему управления.

Таким образом, переключение со ступени регулирования IV н-а ступень V завершено и устройство готово к следующему переключению.

Если переключение происходит на понижение (например со ступени регулирования Ш на ступень 1Г ) , то йри подаче команды на включение. Масло от гидронасоса 2 через золот ик 5, открывающийся электромагнитом 50, по трубопроводу 7 поступает в гидроцилиндр гидротолкателя 10, при полном перемещении штока которого, соответствующем полному включению гидротолкателя 10, храповой механизм 12 поворачивается на один шаг, что соответствует переходу подвижного контакта 18 со ступени IV н ступень II . При этом срабатывает концевой электровыключатель 34, отключая электромагнит 50 золотника 5 и включая электромагнит 52 золот,ника 6.

Включение ступени регулирования П , переключение контактов контактора и отключение ступени Щ происхойит аналогичным образом, как и переключение со ступени IV на ступень Y .

Отключение электромагнита 51, электродвигателя гидронасоса 2 и электрической системы управления осуществляется подачей сигнала от реле 36 давления на эти элементы.

Переключение на реверс осуществлется следующим Образом.

После завершения переключения со ступени регулирования HI на ступень И (т.е. на понижение) подается команда на переключение со ступени П на ступень П1 (т.е. на повышение) . При этом (при реверсе) с помощью механизма включения (на чертеже не показан) сигнал на включение электромагнита 49 не подается и масло не поступает в гидродилиндр гкдротолкателя 9, вследствие чего не происходит поворота храпового механизма 11 и, следовательно, подвижный контакт 17 избирателя при реверсе остается в исходном положении (в данном случае по ступени регулирования 111 ). Дальнейшее переключение элементов устройства происходит аналогично переключению со ступени IV на ступень Y . Следукядее переключение (со ступени Ш на ступень IY ) посла реверса происходит аналогично описанному выше переключению с 1 на Y .

Фиксаторы 41 и 42, обеспечивая механическое соединение нижних частей штоков 13 и 14 гидродилиндров 15 и 16 избирателя с их верхними частями 39 и 40, позволяют нижним частям штоков 13 и 14 гидроцилиндров 15 и 16 избирателя поворачиваться вместе с храповыми механизмами 11 и 12 относительно верхних частей штоков 39 и 40 гидроцилиндров 15 и 16 на шаг, соответствующий переключению с одной ступени регулирования на другую, и зафиксироваться в этом положении.

Таким образом, последовательност работы элементов .гидравлической системн определяется работой элементо электрической системы.

Все элементы контрольно-регулирующей аппаратуры расположены на потенциале земли. В трубопроводах, содиняющих элементы контрольно-регулирукщей аппаратуры с гидроцилиндрами подвижных контактов и контактора имеются изоляционные вставки.

Предлагаемое переключающее устроство для регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой позЬоляет независимо от количества ступеней регулирования производить переключение ответвлений регулировочной обмотки двумя гидроцилиндрами, штоки которых обеспечивают поочеред ное соединение со всеми неподвижным контактами ответвлений регулировочной обмотки. Упрощение конструкции предлагаемого устройства достигаетс за счет исключения из устройства та ких его элементов, как общий распре делительный золотник, мальтийских передач, редуктора, а также за счет сокращения количества гидроцилиндров, соединительных трубопроводов, уплотнительных элементов. Сокращени времени переключения происходит всле ствие сокращения длины гидротрактов. Уменьшение габаритов предлагаемого устройства обеспечивается благодаря сокращению количества конструктивных элементов, а также вслед ствие уменьшения габаритов элементов управления. Уменьшение габаритов устройства составляет 1,3, 1,4 раза по сравнению с известным. Кроме того, наличие лишь одного подвижного контакта на каждой из групп ступеней регулирования, связанного электрически с общей точкой группы, принципиально устраняет возможность ава рийного замыкания двух отпаек регулировочной обмотки, а наличие лишь контактных соединений на каждой ступени избирателя и упрощенная констру ция токоведущего контура обеспечивает минимальные дополнительные потери в силовой цепи избирателя, что приводит к увеличению КПД трансформа тора. Упрощение конструкции устройства приводит к значительному уменьшению расхода материалов. Предлагаемая конструкция устройства позволяет, не меняя технологии и с минималь ными трудозатратами, изменять параметры переключающего устройства -в широких диапазонах в зависимости от величины тока. Формула изобретения Переключающее устройство для регу лирования напряжения трансформаторов под нагрузкой, содержа1цее привод, электродвигатель с гидронасосом, избиратель, имеющий исполнительный механизм, выполненный в виде гидроцилиндров, штоки которых содержат подвижные контакты избирателя, четные и нечетные ступени регулирования которого объединены соответственно в две группы, каждая из которых имеет одну общую точку, контактор, исполнительный механизм которого механически, соединен с золотниками и гидроцилиндром контактора, реле давления, двухсторонний храповой механизм, механически соединенный с двумя гидротолкателями, связанными механически с концевыми электровыключателями и гидравлически - через электроуправляемый золотник с линией нагнетания -гидронасоса, и трубопроводы, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции при сокращении времени переключения устройства, уменьшения габаритов и повышения надежности, группы четных и нечетных ступеней регулирования избирателя имеют по одному гидроцилиндру, на штоке которого расположен подвижный контакт, ;шток гидроцилйндра механически свя:зан с гидротолкателями посредством :храпового механизма, при этом каждый из гидроцилиндров избирателя гидравлически соединен первым ходом через золотник контактора, вторым ходом непосредственно с гидроцилиндром контактора, третьим ходом с гидроцилиндром гидротолкателя и реле давления, а четвертым ходом-- через электроуправляемый золотник - с линией нагнетания гидронасоса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Порудоминский В.В. Устройства переключения трансформаторов под нагрузкой. М., Энергия, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР., по заявке № 2177283/24-07, кл. Н 02 Р 13/06, 10.05.77.