BG67223B1 - Стъпален регулатор на напрежение колонков тип със странично разположен предизбирач - Google Patents

Abstract

(57). Стъпалният регулатор на напрежение има носеща глава (1), изолационен цилиндър (2) и дъно (3). Вътре е разположен неподвижен изолационен цилиндър (25), в който са подредени етажно три еднофазни мощностни превключвателя за трите фази (х, у, z.). Около всяка фаза има четен тоководещ пръстен (28), нечетен тоководещ пръстен (29) и изводен тоководещ пръстен (30), които се свързват в определена последователност с неподвижни контактни елементи (45, 46, 47) чрез контактни мостове - четен (39), нечетен (41) и токоотвеждащ (40). Тези контактни мостове се завъртат периодично от вертикални изолационни валове (35, 37), свързани с малтийска предавка (17, 18, 19). В носещата глава (1) има пружинен енергиен акумулатор (8) и задвижваща система от зъбни колела (91 10). Предизбирачът се състои от отделни възли за всяка фаза, закрепена към последните по номер четен и нечетен неподвижни контакти. Контактната система е разположена хоризонтално и осигурява, както предизбирач обръщач, така и предизбирач за грубо стъпало.

Description

(54) СТЪПАЛЕН РЕГУЛАТОР HA НАПРЕЖЕНИЕ КОЛОНКОВ ТИП СЪС СТРАНИЧНО РАЗПОЛОЖЕН ПРЕДИЗБИРАЧ

Област на техниката

Изобретението се отнася до трифазен стъпален регулатор на напрежение от колонков тип, при който три еднофазни мощностни превключватели за трите фази са разположени един под друг в колона. Предизбирачът удвоява диапазона на регулиране на силов трансформатор, в който стъпалният регулатор е вграден. Мощностните превключватели могат да са от конвенционален тип с дъгогасене в масло или с вакуумни дъгогасителни камери.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е стъпален регулатор на напрежение от тъй наречените избирачи под товар [1]. Съставен е от носеща глава, изолационен цилиндър и дъно. В носещата глава са разположени задвижващи механизми и пружинен енергиен акумулатор. Контактните системи на трите фази са подредени етажно една под друга. Те съдържат неподвижни контактни елементи, кръгово монтирани по вътрешната повърхност на изолационния цилиндър и ролкови подвижни контактни елементи, закрепени към изолационна тръба, задвижвана от пружинно-енергийният акумулатор. На тръбата са монтирани и токоограничаващи резистори. Предизбирачът е разположен над първата фаза.

Недостатък на този стъпален регулатор е, че е със сравнително ниски технически и експлоатационни параметри. Контактните елементи се износват неравномерно от електрическите дъги. Затруднена е ревизията и подмяната на износените неподвижни контактни елементи. Носещата изолационна тръба е подложена на радиални усилия и е необходимо трите фази да бъдат разместени ъглово една спрямо друга.

Известен е и друг стъпален регулатор [2], работещ като избирач под товар. Той е с аналогична конструкция, но към задвижващата централна изолационна тръба са закрепени две вакуумни дъгогасителни камери с подвижни контактни елементи и резистори. Неподвижните контактни елементи също са подредени кръгово и са монтирани към вътрешната повърхност на изолационния цилиндър. Те не се износват електрически, но са подложени на силни удари от подвижните контактни елементи при скокообразно превключване.

Предизбирачът представлява странично разположена тръба с монтирани в нея една под друга контактни розетки.

Недостатък на този стъпален регулатор е, че е с голям диаметър и независимо от това не осигурява диапазон на регулиране по-голям от ± 11 стъпала. Друг недостатък е, че е необходим по-мощен пружинноенергиен акумулатор поради големите съпротивителни моменти по време на превключването, съпроводени с отбелязаните по-горе силни удари. Недостатък е и това, че системата на задвижване на предизбирача, извършващ вертикално движение, е сложна.

Друга концепция на изграждане на стъпален регулатор от колонков тип е дадена в [3]. Той работи като нормален стъпален регулатор с разделено избиране и мощностно превключване. Три еднофазни мощностни превключвателя за трите фази, са монтирани един под друг в централно разположен изолационен цилиндър на външната повърхност, на който са закрепени подвижни контактни ролки. По вътрешната повърхност на носещия изолационен цилиндър са монтирани дъгообразно оформени неподвижни контактни елементи, с

BG 67223 Bl които посменно контактуват ролките. Централно разположеният изолационен цилиндър с мощностните превключватели се завърта стъпково от малтийска предавка, поместена в носеща глава. За синхронизиране на работата на малтийската предавка с пружинно-енергийния акумулатор се използва специален зъбен диференциален механизъм. Предизбирачът за всяка фаза е съставен от изолационен носач с три линейно подредени неподвижни контактни елементи и подвижна контактна планка, придвижвана вертикално нагоре и надолу от изолационна рейка. Изолационните носачи са закрепени към последните по номер четен и нечетен контактни елементи, разположени един под друг.

Недостатък на този стъпален регулатор е, че се използват сложни по конструкция пружинен енергиен акумулатор и зъбен диференциален механизъм. Друг недостатък е, че контактните ролки имат челен контакт, който не гарантира висока електродинамична устойчивост и създава радиално натоварване на въртящия се централен изолационен цилиндър. Поради това подвижните контактни системи за трите фази трябва да са разместени под ъгъл.

Затруднено е и вкарването и изваждането на изолационния цилиндър с мощностните превключватели и подвижните контактни ролки в масления съд. Недостатък е и това, че поради вертикалното движение на подвижната част на предизбирача, задвижващият механизъм е усложнен.

Известен е и стъпален регулатор от колонков тип [4], при който трите еднофазни мощностни превключватели са монтирани в неподвижен изолационен цилиндър, който се вгражда в маслен съд с разположени радиално на него тоководещи пръстени. Неподвижните контактни елементи са закрепени на сегменти от изолационен цилиндър. Контактуването между тях и тоководещите пръстени става чрез дъгообразни подвижни контактни елементи, закрепени на вертикален изолационен вал, който се задвижва от комбинирана малтийско-зъбна предавка, разположена в носещата глава. Предизбирач не е показан.

Недостатък на този стъпален регулатор е, че е много сложен и има големи габаритни размери и тегло.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде стъпален регулатор на напрежение от колонков тип, който да има опростена и компактна конструкция с неподвижно закрепени три еднофазни мощностни превключватели в централен изолационен цилиндър. Малтийската предавка да е в два варианта, както единична за едновалов избиран, така и двойна - за двувалов избиран. Да има стандартни контактни системи на избирана, които да не създават радиални усилия и да имат повишена термодинамична устойчивост. Предизбирачът да е от обособени еднакви възли за всяка фаза, които да са закрепени към последните по номер четен и нечетен неподвижни контакти елементи. Механизмите, разположени в носещата глава и синхронизиращи работата на пружинно-енергийния акумулатор, малтийската предавка и предизбирача да са с опростена конструкция и да заемат малко място. Да се осигури лесно вкарване на вътрешната част с мощностните превключватели в масления съд.

Задачата е решена с трифазен стъпален регулатор на напрежение от колонков тип, съдържащ маслен съд, съставен от носеща глава, изолационен цилиндър и дъно. Вътре в него има друг изолационен цилиндър, в който са разположени етажно три еднофазни мощностни превключватели, а около него има неподвижни и подвижни контактни елементи. В носещата глава са монтирани пружинен енергиен акумулатор, малтийска

BG 67223 Bl предавка и механизми за синхронизиране на съвместната им работа. Странично на масления съд е монтиран предизбирач с изолационни и контактни елементи.

Съгласно изобретението трите еднофазни могцностни превключватели са разположени един под друг във вътрешен изолационен цилиндър, който е фиксиран неподвижно. Този цилиндър би могло да се замени от кафез от сегменти. За всяка фаза коаксиално на изолационния цилиндър са подредени етажно четен тоководещ пръстен, нечетен тоководещ пръстен и изводен тоководещ пръстен. Връзката между тези пръстени и монтирани по вътрешната повърхност на изолационния цилиндър на масления съд неподвижни контактни елементи става чрез четни контактни мостове, нечетни контактни мостове и токоотвеждащи контактни мостове, закрепени на вертикални изолационни валове. Тези валове се задвижват от малтийски колела, лагеровани на метален цилиндър, монтиран към носещ фланец.

На носещия фланец е монтиран цилиндричен носач, към който отгоре е лагеровано зъбно колело, а отдолу - двоен превод за малтийските колела. Зъбното колело и двойният превод са свързани чрез съединител, който има определен свободен ход. Зъбното колело извършва половин оборот на превключване, като се задвижва чрез паразитно зъбно колело от свързано с червячен редуктор зъбно колело, което извършва един оборот на превключване. Първото зъбно колело е свързано чрез щанга с пружинен енергиен акумулатор, като го зарежда при всяко завъртане на половин оборот.

Малтийските предавки могат да бъдат в два варианта. Първият е с едно малтийско колело и има само един изолационен вал, носещ подвижните контактни мостове. В случая монтираните по вътрешната повърхност на главния изолационен цилиндър неподвижни контактни елементи са оформени като дъги. Вариантът с две малтийски колела е с два изолационни вала, които се задействат един след друг. В случая неподвижните контакти са нормални и се осигуряват по-високи изолационни параметри.

Поради различните ъгли на завъртане на пружинния енергиен акумулатор (около 90°) и на вала, задвижващ мощностните превключватели (в диапазон от 120° до 1 80° в зависимост от типа на мощностния превключвател), върху носещия фланец е монтирана зъбна предавка. Мощностните превключватели могат да бъдат, както от конвенционален тип с дъгогасене в масло, така и такива с вакуумни дъгогасителни камери.

Предизбирачите за всяка фаза са еднакви по конструкция, но са разделени един от друг. Те имат изолационни носачи, оформени от вертикална планка, закрепена към последния по номер четен неподвижен контактен елемент и разположения под него последен по номер нечетен неподвижен контактен елемент. В средата на планката е хванат хоризонтално разположен дъгообразен изолационен елемент, на който са монтирани два неподвижни контактни елементи на предизбирача. На същото хоризонтално ниво в средата на планката има друг неподвижен контактен елемент с извод. Свързването на тези контактни елементи с един от двата контактни елементи, разположени на дъгата, става от контактен мост носен от вертикален изолационен вал на предизбирача. Като вариант изолационната система може да е сглобена от няколко части.

Кинематичната верига за задействане на този изолационен вал е съставена от ролка, свързана с нечетно малтийско колело, двупозиционен сектор, вертикален вал, извеждащ над носещия фланец рамо, свързано чрез щанга с рамо, задвижващо вала на предизбирача.

BG 67223 Bl

Предизбирачът може да осъществи, както вариант с обръщач, така и предизбирач за грубо стъпало. Това се постига чрез различно свързване на едни и същи контактни елементи.

Предимство на стъпалния регулатор на напрежение от колонков тип със странично разположен предизбирач е, че е с опростена и рационална конструкция, осигуряваща малки габаритни размери и високи технически параметри. Дава се възможност да се използват различни варианти на мощностни превключватели и на избирачи. Например за по-малък стъпален регулатор с по-ниски параметри може да се използва конвенционален мощностен превключвател с едновалов избирач, а за голям стъпален регулатор с високи параметри - превключвател с вакуумни дъгогасителни камери и двувалов избирач.

Друго предимство е, че няма радиални усилия от контактите на избирача, които изискват някои специални мерки, за да се постигне стабилност. Челното контактуване, което намалява термодинамическата устойчивост е избегнато. Предимство е и това, че вкарването и изваждането на вътрешната част става без усилия и опасност от повреди при извършване на тези действия.

Предимство на предизбирача е, че се използват самостоятелни възли за всяка фаза, които са със стабилна контактна система при малки габаритни размери. Задействането на предизбирачът е по-опростено и по-стабилио защото вертикалното възвратно-постъпателно движение е заменено с въртеливо.

Пояснение на приложените фигури

Примерно изпълнение на трифазния стъпален регулатор на напрежение от колонков тип, съгласно изобретението, е показано на приложените фигури, от които:

Фигура 1 - представлява надлъжен разрез на стъпален регулатор на напрежение.

Фигура 2 - поглед отгоре на механизмите в носещата глава.

Фигура 3 - напречен разрез на механизма за задействане на предизбирача.

Фигура 4 - напречен разрез на избирача и предизбирача при едновалова задвижваща система.

Фигура 5 - напречен разрез на избирача и предизбирача при двувалова задвижваща система.

Фигура 6 - надлъжен разрез в увеличен мащаб през носещата глава при двувалова задвижваща система.

Фигура 7 - поглед отгоре над малтийската предавка и механизма за задействане на предизбирача при двувалова задвижваща система.

Фигура 8 - надлъжен разрез в увеличен мащаб през носещата глава при едновалова задвижваща система.

Фигура 9 - поглед отгоре на малтийската предавка и механизма за задействане на предизбирача при едновалова задвижваща система.

Примери за изпълнение на изобретението

Носещата конструкция на стъпалния регулатор е съставена от носеща глава 1, изолационен цилиндър 2 и дъно 3. Носещата глава 1 съдържа корпус 4, носещ фланец 5 и капак 6. Върху фланеца 5 е монтирана известна редукторна кутия 7 с червячна предавка, цифров указател и крайна механична блокировка. В носещата глава 1 има известен пружинен енергиен акумулатор 8 и зареждаща система от три зъбни колела 9, 10 и 11 (фиг. 2), като 11 се задвижва от редуктора 7. Зъбно колело 9 задвижва пружинно-енергийния акумулатор (ПЕА) 8 чрез щанга 12 при всяко превключване. Вал 13 на зъбно колело 9 е лагерован в цилиндричен носач 14 (фиг. 6), който е закрепен заедно с ПЕА 8 върху носещ фланец 15. Към долната част

BG 67223 Bl на фланец 15 е хваната метална носеща втулка 16. около която са лагеровани четно малтийско колело 17 и нечетно малтийско колело 18. Това е при вариант на избирач с двувалово действие. При едновалов избирач има само едно малтийско колело (фиг. 8). Двете малтийски колела 17 и 18 се завъртат посменно на една стъпка от двоен превод 19, вала 20, на който също е лагерован в носача 14. Между валове 13 и 20 е установен известен съединител 21 с празен ход на определен ъгъл. ПЕА завърта зъбно колело 22, което е зацепено с по-малко зъбно колело 23. Това се налага понеже ъглите на завъртане на ПЕА 8 и на вал 24 осъществяващ превключването на трите еднофазни мощностни превключватели х, у и z са различни. Мощностните превключватели могат да бъдат, както от конвенционален тип с дъгогасене в масло, така и с вакуумни дъгогасителни камери.

Трите мощностни превключватели са монтирани вътре в неподвижен изолационен цилиндър 25, който има горен фланец 26, закрепен към носеща втулка 16 и долен фланец 27. Коаксиално около цилиндъра 25 са монтирани за всяка фаза четен тоководещ пръстен 28, нечетен тоководещ пръстен 29 и пръстен на извода 30. Превключването на мощностните превключватели става от вал 24 чрез главен изолационен вал 31 и междинни валове 32. които са метални при свързване в звезден център и изолационни при изолирани фази. При необходимост може да се използва и маховик 33.

Към четното малтийско колело 17 е свързано рамо 34, което задейства четен вертикален изолационен вал 35, оформен като рейка или тръба. Респективно към нечетното малтийско колело 18 е свързано рамо 36, което задейства нечетен вертикален изолационен вал 37. Нечетното малтийско колело 18 има ролка 38, която задейства предизбирача. Четният изолационен вал 35 носи четни контактни мостове 39 и изводни контактни мостове 40, а нечетният изолационен вал 37 носи нечетни контактни мостове 41 и изводни контактни мостове 40. Долните краища на двата изолационни вала 35 и 37 са лагеровани чрез рамена 42 и 43 към ос 44, закрепена към долния фланец 27. По вътрешната повърхност на изолационния цилиндър етажно за всяка фаза и кръгово са подредени четни 45 и нечетни 46 неподвижни контактни елементи и изводни контактни елементи 47. За вида на тези неподвижни контактни елементи има два варианта.

При двувалов избирач (фигури 5. 6, 7) неподвижните контактни елементи 45 и 46 са с нормална ширина. В случая двойният превод 19 има две ролки 48 и 49 и завъртането на двете малтийски колела 17 и 18 става на двоен ъгъл. В случая при десет контактни елемента на по 72°. При този вариант вкарването и изваждането на мощностните превключватели и подвижните контактни мостове, носени от фланеца 15 става лесно. Могат без проблеми да се постигне диапазон на регулиране ± 17 стъпала.

При едновалов избирач (фигури 4, 8, 9.) неподвижните контактни елементи са оформени като дъги 50. Двойният превод 19 е с една ролка 51. Завъртането е на една стъпка, в случая от 36°. Вкарването и изваждането на централната част може да се облекчи, ако се предвиди възможност двата четен и нечетен контактен мост 52 и 53 да се завъртат в две положения на 90° - тангенциално при вкарване и изкарване и след това - радиално в работно положение.

Задействането на предизбирача става от следната кинематична верига (фигури 3, 6, 7): Ролката 38 въздейства върху двупозиционния сектор 54, монтиран на лагерования във втулка 55 вал 56. Той пренася движението над фланеца 15 и рамо 57 чрез щанга 58, завърта рамо 59, монтирано на вал 60. който е лагерован във втулка 61, закрепена на корпус 4. Валът 60 е уплътнен срещу тегово чрез семеринги 62 и има рамо 63,

BG 67223 Bl което носи изолационен вертикален вал на предизбирача 64. В долната си част изолационният вал 64 има рамо 65, което е лагеровано на дъно 3.

Предизбирачът представлява три самостоятелни сектора за всяка фаза. Всеки сектор съдържа изолационен носач 66, шприцован от пластмаса или отлят от епоксиден компаунд и оформен от вертикална планка 67 и дъгообразен носач, на който са монтирани двата неподвижни контакта на предизбирача 68 и 69. Планката 67 е хваната към разположените един под друг десети и девети неподвижни контактни елементи. В средата на планката има неподвижен контактен елемент 70 с извод 71. Подвижен контактен мост 72 е монтиран върху изолационния вал 64 на предизбирача и осъществява връзка между контактен елемент 70 и съответния контактен елемент 68 или 69.

С този предизбирач се реализират следните варианти: При свързване на контакт 70 с контакт 10 се осъществява обръщач с едно или с три средни положения. При свързване на 70 с контакт 9 се постига грубо стъпало с три средни положения, а при свързване на 70 с външна връзка - грубо стъпало с едно средно положение.

Действието на стъпалният регулатор, съгласно изобретението, е следното: Редукторът 7 се задейства от непоказано моторно задвижване и завърта зъбно колело 11 на един оборот за превключване. Чрез лагероването на вал 60 паразитно зъбно колело 10, зъбно колело 9 се завърта на половин оборот за превключване, иатяга ПЕА и завърта съответното малтийско колело 17 или 18 чрез двойния превод 19. Подвижните контактни мостове се завъртат от съответния вертикален изолационен вал 35 или 37 и става избирането на следващото отклонение от регулационната намотка на трансформатора. Следва освобождаване на трите еднофазни мощности превключватели х, у, z. По време на превключване от девето на първо стъпало ролката 38 задейства описаната по-горе кинематична верига и става превключване на предизбирача.

Claims (8)

1. Стъпален регулатор на напрежение колонков тип със странично разположен предизбирач, съдържащ маслен съд съставен от носеща глава, изолационен цилиндър и дъно, с разположен етажно в друг вътрешен изолационен цилиндър три еднофазни мощностни превключватели, подвижни и неподвижни контактни елементи етажно подредени около превключвателите, пружинно-енергиен акумулатор и система от предавки, поместени в носещата глава, като всяка фаза има странично разположен предизбирач с контактни елементи, характеризиращ се с това, че трите еднофазни мощностни превключватели (х, у, z) са разположени етажно вътре в неподвижен изолационен цилиндър (25) или в кафез от сегменти, коаксиално около цилиндъра (25) за всяка фаза етажно са подредени четен тоководещ пръстен (28), нечетен тоководещ пръстен (29) и изводен тоководещ пръстен (30), връзката между тези пръстени и монтираните по вътрешната повърхност на изолационния цилиндър (2) на масления съд неподвижни контактни елементи (45, 46, 47) става чрез четни контактни мостове (39), нечетни контактни мостове (41) и токоотвеждащи контактни мостове (40), закрепени на вертикални изолационни валове (35, 37), задвижвани от малтийски колела (17, 1 8), лагеровани на метална носеща втулка (16), монтирана към носещ фланец (15).

2. Стъпален регулатор на напрежение съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че на носещия фланец (15) е монтиран цилиндричен носач (14). към който отгоре е лагеровано зъбно колело (9), а отдолу

BG 67223 Bl

- двоен превод (19) за малтийските колела (17. 18). свързани чрез съединител (21) с определен свободен ход. като зъбното колело (9) извършващо завъртане на половин оборот на превключване и е задвижвано чрез паразитно зъбно колело (10) от зъбно колело (11), свързано с червячен редуктор (7) и извършващо един оборот на превключване, а зъбно колело (9) чрез щанга (12) зарежда пружинен енергиен акумулатор (8)

3. Стъпален регулатор на напрежение, съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че малтийските предавки могат да бъдат в два варианта - с едно малтийско колело (18) и едновалов избирач, при който неподвижните контактни елементи (50) са оформени като дъги или - с две малтийски колела (17, 18) и двувалов избирач, при който неподвижните контактни елементи (45, 46) са с нормална ширина.

4. Стъпален регулатор на напрежение, съгласно претенции 1,2 и 3. характеризиращ се с това, че поради различните ъгли на завъртане на пружинно-енергийния акумулатор (8) и вал (24) на мощностните превключватели (х, у, z) е предвидена зъбна предавка (22-23).

5. Стъпален регулатор на напрежение съгласно претенции 1, 2, 3 и 4, характеризиращ се с това, че мощностните превключватели могат да бъдат както конвенционални с дъгогасене в масло, така и такива с вакуумни дъгогасителни камери при еднаква конструкция на целия стъпален регулатор.

6. Стъпален регулатор на напрежение съгласно претенции от 1 до 5, характеризиращ се с това, че предизбирачът за всяка фаза е от изолационен материал, лят от епоксиден компаунд или шприцован от стъклонапълнен полиамид и е съставен от вертикална планка (67), закрепена в случая към десети контакт и разположения под него девети контакт, дъгообразен носач (66), свързан с планката (67) предимно в средата й и е установен хоризонтално, като в средата на планката е монтиран контактен елемент (70) с извод (71), а на дъгообразната част на същото ниво са разположени два неподвижни контактни елемента (68, 69), като връзката между контактните елемента (70) и алтернативно - с един от контактните елементи (68, 69) е осъществена от контактен мост (72), носен от вертикален изолационен вал (64) на предизбирача.

7. Стъпален регулатор на напрежение, съгласно претенции от 1 до 6, характеризиращ се с това, че кинематичната верига за задействане на вертикалния изолационен вал (64) е съставена от ролка (38). двупозиционен сектор (54), вертикален вал (56), рамо (57), щанга (58) и рамо (59). свързано с вал (60), носещ рамо (63), завъртащо вертикалния изолационен вал (64) на предизбирача.

8. Стъпален регулатор на напрежение съгласно претенция 6. характеризиращ се с това, че за реализиране на предизбирач обръщач. се свързват контактни елементи (70 и 10), за реализиране на предизбирач за грубо стъпало с три средни положения - (70 и 9) и за реализиране на предизбирач за грубо стъпало с едно средно положение контактен елемент (70) е свързан с външен проводник.