BG67224B1 - Пружинен енергиен акумулатор за мощностни превключватели на стъпални регулатори на напрежение - Google Patents

Abstract

На вертикална ос (2), монтирана на носещ диск (1), са лагерувани отдолу нагоре два блокиращи палеца (15, 16) с опашки (17, 18), два огледално разположени лоста (9, 10) и зареждащ лост (25). Двата лоста (9, 10) имат плочки (7, 8), между които са разположени един под друг два търкалящи лагера (6, 27). Горният лагер (27) е закрепен на края на зареждащия лост (25), а долният (6) - на едното рамо на двураменен превключващ лост (2). Другото рамо (14) на лост (2) взаимодейства с блокиращите палци (15, 16). Валът (3) на лост (2) е свързан с контактната система на мощностния превключвател. Между свободните краища (21, 22) на двата лоста (9, 10) са опънати една или повече превключващи пружини (23). 3ареждането на пружинно-енергийния акумулатор става от зъбно колело (39), което извършва половин оборот на превключване. 3ъбното колело (39) и зареждащият лост (25) са свързани чрез щанга (32). 3ареждащият лост (25) има две опашки (28, 29) с щифтове (30, 31), които при определено завъртане на зъбното колело (39) въздействат алтернативно върху опашките (17, 18), които отварят съответния блокиращ палец (15, 16). Така става превключването.

Description

(54) ПРУЖИНЕН ЕНЕРГИЕН АКУМУЛАТОР ЗА МОЩНОСТНИ ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛИ НА СТЪПАЛНИ РЕГУЛАТОРИ НА НАПРЕЖЕНИЕ

Област на техниката

Изобретението се отнася до стъпални регулатори на напрежение, които се вграждат в силови трансформатори и служат за превключване на отклонения от регулационна намотка под товар, т.е. без да се прекъсва електрозахранването на потребителите. Най-важен и отговорен възел в стъпалните регулатори е мощностният превключвател, който е съставен от контактна система, резистори и пружинен енергиен акумулатор (ПЕА). ПЕА осъществява скокообразно превключване на контактната система, благодарение на което резисторите се товарят кратковременно и имат малки габаритни размери и тегло.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са няколко десетки пружинни енергийни акумулатори (ПЕА), които се отнасят до стъпалните регулатори на напрежение. Част от тях се прилагат в избирани под товар и не са подходящи за мощностни превключватели. Тук ще бъдат анализирани само ПЕА, които са приложени в известни мощностни превключватели и работят в продължение на много години.

Известен е ПЕА [1 ], съдържащ двураменен лост, свързан с превключващ вал на контактна система. От едната си страна лостът е блокиран алтернативно в две крайни положения чрез два палеца установени на обща ос и фиксирани чрез пружина перпендикулярни един на друг. Другият край на лоста е свързан към единия край на две превключващи пружини, работещи на опън. Вторият край на превключващите пружини е съединен с края на зареждащ лост, лагеруван по оста на превключващия вал. Двата края на превключващите пружини са монтирани към два Т-образни носача, които преплъзват един в друг. Този ПЕА е хванат под контактната система и се задвижва от шарнирен четиризвезден механизъм, монтиран върху дъното на маслен съд, в който е разположен мощностният превключвател.

Недостатък на този ПЕА е, че е сложен по конструкция и заема много място. Друг недостатък е, че двата Т-образни носача преплъзват един спрямо друг, което води до триене и износване. Недостатък е и това, че силовата характеристика на превключващите пружини е линейна и не осигурява допълнителна начална сила, която да даде голяма начална скорост при тръгването на контактната система.

Такава голяма начална сила се постига от [2], което е модификация на ПЕА [1]. Във всяка от превключващите пружини е монтирана, чрез плъзгаща се двойка, допълнителна пружина, която се натяга в края на зареждането и увеличава силата само в началото на превключването. Силовата характеристика се подобрява, но всички гореизброени недостатъци остават.

Друга известна конструкция на ПЕА [3] използва две превключващи пружини, работещи на натиск. Те са монтирани коаксиално върху две успоредни оси, закрепени на двата си края към носещ корпус. Върху осите се плъзгат горна задвижваща шейна и долна задвижвана шейна. Коаксиално на осите са разположени по една превключваща пружина, подпрени в двата си края между шейните. Задвижващата шейна се премества аксиално по осите от ексцентрикова шайба, монтирана на задвижващ вал. Задвижваната шейна е блокирана в двете крайни положения от по един блокиращ палец. Тя е свързана, чрез напречен канал и ексцентрично

BG 67224 Bl разположена цапфа. със задвижващия вал на контактната система. ПЕА е монтиран над контактната система на мощностния превключвател.

Недостатък на този ПЕА е. че има сравнително сложна конструкция и заема много място. Друг недостатък е, че има триене между осите и шейните, също и между осите и пружините, които работят на натиск. Недостатък е и това, че има неблагоприятно предаване на движението от задвижваната шейна към задвижващия вал на контактната система, поради което ъгълът на завъртане е ограничен.

Известни са и други модификации на ПЕА с аналогичен конструктивен принцип, но не са постигнати съществени подобрения. Практически е приложен ПЕА от [4]. При него двете оси са разположени една под друга странично на задвижващия вал и на вала на контактната система. Превключващите пружини, монтирани коаксиално на осите, работят на опън. Задвижващата шейна и задвижваната шейна са разположени една под друга и се плъзгат по осите. Преместването на задвижващата шейна става от ексцентрикова шайба, а задвижваната шейна има зъбна рейка, която при превключване завърта зъбно колело, разположено на вала на контактната система. Има и блокиращ механизъм на задвижваната шейна.

Недостатъците на този ПЕА са аналогични на тази на другите ПЕА от този тип. Недостатък е и това, че механизмите са усложнени, защото има и гърбичен механизъм, който премества задвижващия вал на контактната система аксиално в горно положение и долно положение при две последователни превключвания. Това е необходимо при мощностни превключватели с вакуумни дъгогасителни камери. Тази конструкция на ПЕА изисква много точни обработки и настройки. Тези ПЕА нямат силови характеристики с голяма начална сила.

Известен е и ПЕА [5] с аналогичен принцип на действие, но с опростена конструкция и намалени габаритни размери. Той има корпус е две монтирани към него паралелни оси. Върху тях се плъзгат две огледално разположени шейни, между външните краища на които са хванати две превключващи пружини, работещи на опън. Има и двураменен превключващ лост, единият край на който е свързан с блокиращ механизъм, подобен на този от [1]. На другия край на лоста има монтиран лагер, разположен между вътрешните чела на двете шейни. Преместването на шейните става от лост с лагер също разположен над другия лагер между челата на шейните. Този лост се задвижва от щанга, лагерувана ексцентрично върху задвижваща шайба. Този ПЕА може да се монтира, както под контактната система, така и горе в носещата глава на масления съд.

Недостатък на този ПЕА е, че има триещи се части, които се износват. Необходима е и много точна изработка. Друг недостатък е, че смяната на пружините е затруднена. Недостатък е и това, че няма силова характеристика с допълнителна начална сила.

Такъв ПЕА с голяма начална сила е даден в [6]. Там има две странично монтирани пружини, работещи на натиск. Те се натягат алтернативно в края на зареждането и осигуряват голяма начална сила за бързо ускоряване на контактната система.

И при този ПЕА недостатъците от [5] остават.

BG 67224 Bl

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде пружинен енергиен акумулатор (ПЕА) за мощностни превключватели на стъпални регулатори на напрежение, който да има опростена и компактна конструкция. Да няма триещи се повърхности, а всички връзки между елементите да са шарнирни с търкалящи се лагери. Превключващите пружини да са достъпни за монтаж и демонтаж и да може да се постави пружина с голяма начална сила. Да има и възможност силовата характеристика да се променя в зависимост от ъгъла на завъртане на задвижващия вал на контактната система.

Задачата е решена с пружинен енергиен акумулатор за мощностни превключватели за стъпални регулатори на напрежение, съдържащ двураменен превключващ лост с вал, свързан с контактната система на мощностен превключвател. Едното рамо на лоста взаимодейства с блокираща система, а на другото рамо има лагер, разположен между два отделни елемента, свързани помежду си с превключващи пружини. Над първия лагер има втори лагер, монтиран на края на лост, лагеруван в другия си край на ос. Този лост е свързан със зареждащо зъбно колело (или шайба) чрез щанга.

Съгласно изобретението, на закрепена на носещ диск ос са лагерувани отдолу нагоре два блокиращи палеца, два симетрично разположени лоста и зареждащ лост, който в свободния си край има търкалящ лагер. Такъв търкалящ лагер е монтиран на едното рамо на двураменен превключващ лост, другото рамо на който взаимодейства с блокиращите палци. Двата лагера са разположени между две плочки, хванати на двата симетрично разположени лоста. Между външните краища на тези два лоста са опънати превключващи пружини. Двата блокиращи палеца имат опашки, между които е установена пружина, притискаща палците към щифт. На зареждащия лост са монтирани рамена с щифтове, които взаимодействат функционално с опашките на блокиращите палци.

Зареждащият лост е свързан с единия край на щанга, другият край на която е ексцентрично закрепен към зареждащо зъбно колело. Валът на това зъбно колело е лагеруван във втулка, закрепена към носещия диск.

Като вариант, двураменният превключващ лост има удължено рамо от страна на лагера. Към това рамо е хванат накрайник с цилиндричен водач. Към носещия диск е закрепена ос с втори накрайник с тръбен водач. Между двата накрайника е монтирана пружина, работеща на натиск. Като вариант могат да се използват няколко паралелно работещи пружини.

Друг вариант е, когато между удълженото рамо и оста е монтирана чрез два накрайника пружина, работеща на опън, като би могло да се използват няколко паралелни пружини.

Предимство на пружинно-енергийния акумулатор съгласно изобретението е, че е с проста и компактна конструкция. В нея няма триещи се повърхности, а всички връзки между елементите са шарнирни с търкалящи се лагери. Друго предимство е, че превключващите пружини са достъпни за монтаж и демонтаж, като могат да се използват различни комбинации от пружини. Предимство е и това, че има варианти, при които силовата характеристика може да се променя в зависимост от ъгъла на завъртане на задвижващия вал на контактната система на мощностния превключвател.

BG 67224 Bl

Пояснение на приложените фигури

Примерно изпълнение на пружинно-енергийния акумулатор за мощности превключватели на стъпални регулатори на напрежение съгласно изобретението е показано на приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява поглед отгоре наПЕА;

фигура 2 - надлъжен разрез (А-А) през задвижващите и изпълнителни механизми;

фигура 3 - надлъжен разрез (В-В) през механизмите, перпендикулярен на р-р А-А;

фигура 4 - напречен разрез (С-С) над превключващия лост и блокиращия механизъм;

фигура 5 - напречен разрез над превключващия лост с допълнителна пружина, работеща на натиск; фигура 6 - напречен разрез над превключващия лост с допълнителна пружина, работеща на опън.

Примери за изпълнение на изобретението

В средата на носещ диск 1 е монтиран двураменен превключващ лост 2, чийто вал 3 е лагеруван 4 към диска 1. На едното рамо на лоста 2 чрез ос 5 е закрепен търкалящ лагер 6, който е разположен между две плочки 7 и 8, хванати към два симетрични лоста 9 и 10. Едните краища на лостове 9 и 10 са лагерувани 11 към вертикална ос 12, занитсна към диск 1 с опашка 13. Опашката би могла да е с резба и да се закрепва чрез гайка, което прави съединението разглобяемо. Другото рамо 14 на лост 2 се блокира в двете крайни положения от ляв блокиращ палец 15 и десен блокиращ палец 16. Двата палеца 15 и 16 са лагерувани в основата на ос 12. Палец 15 има опашка 17, а палец 16 - опашка 1 8. Между опашките 17 и 1 8 е монтирана пружина 19. работеща на натиск. Чрез нея двата палеца 15 и 16 са притиснати в стационарно положение към щифт 20. Между свободните краища 21 и 22 на лостове 8 и 10 е монтирана превключваща пружина 23, работеща на опън. Би могло да се използва и блок от няколко пружини, включително и такъв, осигуряващ голяма начална сила.

Най-отгоре на ос 12 е лагеруван 24 лост 25, на края на който чрез ос 26 е закрепен лагер 27. Лагер 27 също е разположен над лагер 6 между плочите 7 и 8 на двете рамена 9 и 10. От другата страна на лагеруването 24 лост 25 има две опашки 28 и 29 със закрепени към тях вертикални щифтове 30 и 31. които алтернативно въздействат върху опашките 17 и 18. Завъртането на лост 25 става чрез щанга 32, лагерувана 33 от едната си страна 34 чрез ос 35 към лост 25 и от другата си страна 36 - лагерувана 37 чрез ос 38 към задвижващо зъбно колело 39. Валът 40 на зъбното колело 39 е лагеруван 41 към втулка 42, закрепена към диск 1.

Има мощностни превключватели, предимно такива с вакуумни дъгогасителни камери, които имат увеличени съпротивителни моменти през втората половина на превключването. Това води до неравномерно разпределение на времената на превключване. На Фиг. 5 е показан вариант, при който част от двигателния момент на ПЕА се пренасочва от първата половина на превключването към втората половина. Превключващият лост 2 има удължено рамо 43 откъм страната на лагера 6. Към това рамо е хванат накрайник 44 с водач 45. Към ос 46, установена на диск 1, е хванат втори накрайник 47 с тръбен водач 48. Между двата накрайника 44 и 47 е установена пружина 49, работеща на натиск. Има и вариант, при който могат да се използват няколко пружини, работещи в паралел на натиск.

В някои други случаи превключването се ускорява през втората половина на движението, което е недопустимо. За такива мощностни превключватели може да се приложи конструкцията от Фиг. 6. Между два накрайника 50 и 51 е монтирана пружина 52, работеща на опън. Също така би могло да се използват няколко

BG 67224 Bl паралелни пружини. Така двигателният момент може да се увеличи през първата половина на движението и да се намали през втората.

Действието на пружинния енергиен акумулатор е следното.

Зъбното колело 39 прави половин оборот на едно превключване. При двете крайни положения оста 38 на края 36 на щанга 32 се намира или в точка а или в точка Ь. Това е осигурено чрез задвижващите елементи на зъбното колело 39 (или еквивалентна шайба). В случая оста 38 трябва да е над точка а, при което лост 10 ще е изтеглен в дясно на малко ъглово отклонение от показаното на Фиг. 1. При завъртане на зъбно колело 39 по посока на часовата стрелка първо ос 38 достига точка d и плочка 8 допира до лагер 6. При по-нататъшното движение към симетрично разположената точка d лост 9 започвала се премества вляво и достига положението, показано с прекъснати линии. Пружината 23 се натяга. В този момент щифт 30 натиска върху опашката 17 и палецът 15 освобождава превключващия лост 2. Набраната в пружината 23 потенциална енергия се освобождава и се осъществява скокообразно превключване на контактната система на мощностния превключвател. След това ос 38 се установява над точка b, а рамо 9 изминава допълнително ъглово изместване. Обратното превключване става по същия начин, като в случая ос 38 минава над точка d при положение, че зъбно колело 39 продължава да се върти по посока на часовата стрелка. При завъртане в посока обратна на часовата стрелка на зъбно колело 39 начинът на превключване не се променя.

Claims (5)

1. Пружинен енергиен акумулатор за мощностни превключватели на стъпални регулатори на напрежение, съдържащ двураменен превключващ лост с вал, свързан с контактна система на мощностен превключвател, като едното рамо на лоста взаимодейства с блокираща система, а на другото рамо има лагер, разположен между два отделни елемента, свързани помежду си с превключващи пружини, над първия лагер има втори лагер, монтиран на края на лост, лагеруван в другия си край на ос, като този лост е свързан със зареждащо зъбно колело или шайба, чрез щанга, характеризиращ се с това, че на закрепена на носещ диск (1) ос (12) са лагерувани два блокиращи палеца (15 и 16), два симетрично разположени лоста (9 и 10) и зареждащ лост (25) с търкалящ лагер (27) на края, като този лагер и втори лагер (6), закрепен към едното рамо на двураменен превключващ лост (2) са разположени между две плочки (7 и 8), хванати към двата лоста (9 и 10), а между външните краища (21 и 22) на двата лоста (9 и 10) са опънати превключващи пружини (23).

2. Пружинен енергиен акумулатор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че двата блокиращи палеца (15 и 16) имат опашки (17 и 18), между които е установена пружина (19), притискаща палците (15 и 16) към щифт (20), а на зареждащия лост (25) са монтирани рамена (28 и 29) с щифтове (30 и 31), които взаимодействат функционално с опашките (17 и 18).

3. Пружинен енергиен акумулатор съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че зареждащият лост (25) е свързан с единия край (34) на щанга (32). другият край (36) на която е ексцентрично закрепен към зареждащо зъбно колело (38) с вал (40), лагеруван (41) във втулка (42), закрепена към носещия диск (1).

4. Пружинен енергиен акумулатор съгласно претенции 1, 2 и 3, характеризиращ се с това, че на двураменния лост (2) има удължено рамо (43), към което е хванат накрайник (44) с цилиндричен водач (45). към носещия диск (1) е закрепена ос (46) с втори накрайник (47) с тръбен водач (48) и между двата накрайника е монтирана пружина (49), работеща на натиск, като би могло да се използват и няколко паралелни пружини.

5. Пружинен енергиен акумулатор съгласно претенции 1, 2 и 3, характеризиращ се с това, че между удълженото рамо (43) и ос (46) е монтирана чрез два накрайника (50 и 51) пружина (52), работеща на опън, като би могло да се използват и няколко паралелни пружини.