BR112013018969B1 - comutador de derivação para comutação ininterrupta entre derivações de uma bobina de regulagem de um transformador abaixador - Google Patents

Abstract

COMUTADOR DE DERIVAÇÃO PARA COMUTAÇÃO ININTERRUPTA ENTRE DERIVAÇÕES DE UMA BOBINA DE REGULAGEM DE UM TRANSFORMADOR ABAIXADOR. A invenção diz respeito a um comutador de derivação para comutação ininterrupta entre derivações de uma bobina de regulagem de um transformador abaixador, em que contatos fixos de derivação são dispostos numa parede de um cilindro de material isolante ou num equipamento de material isolante em pelo menos um plano horizontal, os quais são conectados eletricamente às derivações, em que um eixo rotativo de comutação é disposto concentricamente, o qual possui, para cada plano horizontal de contatos fixos de derivação, contatos mecânicos num suporte de contato, os quais podem ser conectados, respectivamente, aos contatos fixos de derivação e em que pelo menos um contato no suporte de contato é conectado eletricamente ao derivador de carga por meio de pelo menos uma resistência de comutação (Rül, RÜ2) intercomutada. A resistência de comutação (Rül, Rü2) consiste, respectivamente, de um fio espiralado (3) formado num padrão em serpentina, o qual é preso e fixado por meio de pelo menos dois respectivos retentores de resistência (6) de duas partes feitos de material isolante. Os pelo menos dois retentores de resistência (6) de cada resistência de comutação são fixados a um (...).

Description

A invenção diz respeito a um comutador de derivação de carga para comutação ininterrupta entre derivações de uma bobina de regulagem de um transformador abaixador. O comutador de derivação de carga compreende uma coluna rotativa de comutador e um suporte de resistência de material isolante para montagem de pelo menos uma resistência de comutação. Contatos fixos de derivação, os quais são eletricamente conectados às derivações, são dispostos numa parede de um cilindro de material isolante ou numa estrutura de material isolante em pelo menos um plano horizontal. Um eixo rotativo de comutação é disposto concentricamente, o qual tem, para cada plano horizontal de contatos fixos de derivação, contatos mecânicos, os quais podem ser respectivamente conectados aos contatos fixos de derivação num suporte de contato. Pelo menos um dos contatos mecânicos no suporte de contato é conectado direta e eletricamente a um derivador de carga. Pelo menos um contato adicional no suporte de contato é conectado eletricamente a um derivador de carga do comutador de derivação de carga por meio de pelo menos uma resistência de comutação intercomutada, a qual compreende um arranjo de fio espiralado.

Um comutador de derivação de carga do assim chamado tipo de seletor de carga é conhecido a partir da WO 99/60588. Esse comutador de derivação de carga possui um cilindro de material isolante como carcaça, em que contatos fixos de derivação, os quais permanecem eletricamente em conexão com as derivações da bobina de regulagem a ser conectada, são dispostos circularmente na parede do cilindro de material isolante em vários planos horizontais. No interior do cilindro de material isolante é disposto um eixo rotativo de comutação, o qual possui, para cada plano horizontal de contatos fixos de derivação, contatos mecânicos num suporte de contato, os quais podem ser respectivamente contatados aos contatos fixos de derivação. Pelo menos um dos contatos móveis no suporte de contato é conectado diretamente a um derivador de carga; pelo menos um outro contato no suporte de contato, por sua vez, é conectado por meio de uma resistência intercomutada de comutação ao derivador de carga. Com isso, a resistência de comutação serve, de maneira conhecida, para restringir, durante a comutação de carga, ou seja, durante a troca ininterrupta de um contato fixo de derivação para um outro contato fixo adjacente de derivação, a corrente circular que flui por curto período. A resistência de comutação por si só não é citada mais detalhadamente nessa publicação; na Figura 3 ela aparece apenas indicada, à direita da coluna de comutador. Ela permanece em conexão com a coluna de comutador e é rodada conjuntamente com este.

A DE 38 33 126 A1 mostra um comutador de derivação de carga semelhante, do tipo seletor de carga, no qual uma resistência de comutação é configurada como fio espiralado, o qual é realizado sobre um espaçador em torno da coluna concêntrica de comutador. Também neste caso a resistência de comutação é movida com a coluna de comutador. A representação mostrada nessa publicação, no entanto, é apenas esquemática e não pode ser realizada dessa maneira no caso de uma modalidade concreta de um comutador de derivação de carga. Além disso, essa realização da resistência de comutação não permite qualquer construção modular e qualquer montagem como grupo construtivo separado e que pode ser montado posteriormente.

A EO 2008/024067 A1 descreve uma resistência especial de comutação para um comutador de derivação de carga. Essa resistência de comutação é configurada como pacote, o qual consiste de módulos individuais. Em cada módulo, por sua vez, são dispostos paralelamente entre si fios de resistência numa estrutura plana, em que entre os fios espiralados de resistência, surgem intervalos. Por meio de várias estruturas dispostas uma sobre a outra pode ser configurado modularmente o pacote mencionado de toda a resistência de comutação. Essas resistências de comutação, mais precisamente, o pacote, são fixadas numa estrutura que traz o real comutador de carga. As resistências de comutação conhecidas a partir dessa publicação também são adequadas para um comutador de derivação de carga com seletores separados e móveis e comutadores de carga separados e fixamente posicionados para efetiva comutação de carga. Elas não são adequadas para utilização em seletores de carga do tipo explicado no início. Em função da sua configuração construtiva e da demanda por espaço para todo o pacote da estrutura montada modularmente para as resistências de comutação, não é possível um arranjo direto na coluna de comutador, de modo que elas sejam giradas conjuntamente com esta durante a comutação.

A especificação de patente US 3 546 653 A divulga um arranjo de resistência que, por exemplo, pode ser usado para um comutador de derivação. Ele consiste de uma pluralidade de subconjuntos de resistência empilhados um sobre o outro dentro de uma carcaça. A carcaça pode ser cheia com óleo de arrefecimento. Os subconjuntos de resistência são formados para que sejam alongados e distanciados entre si por meio de espaçadores. Cada subconjunto de resistência consiste de um elemento base com frisos e cobertura plana de material isolante, os quais definem uma pluralidade de canais espiralados dispostos concentricamente e mutuamente isolados eletricamente forma 5 circularmente segmentada. Um único fio de resistência contínuo com seções de fio espiralado corresponde em forma aos canais espiralados, de tal forma que ele pode ser preso no local do elemento base. Os frisos servem para isolamento elétrico das seções individuais de fio. Somente as duas extremidades do fio de resistência se projetam para fora do subconjunto de resistência, de modo que os 10 subconjuntos de resistência adjacentes podem ser conectados eletricamente. Os canais de fio eletricamente isolados são fechados em todos os lados acima das extremidades mutuamente opostas. Quando energia elétrica é dissipada nas resistências, os fios de resistência aquecem o óleo circundante. Fluxos de óleo podem então ser induzidos para a carcaça e criar saídas de gás. Esse fluxo de 15 óleo autoinduzido flui através dos canais espiralados devido às aberturas nas extremidades dos subconjuntos de resistores e devido à sua montagem inclinada num vaso cheio de óleo. Como resultado desse fluxo de óleo autoinduzido, as saídas de gás podem ser expelidas e óleo novo de arrefecimento pode continuar a fluir. O pedido de patente francês FR 2 320 000 A1 divulga um comutador de derivação de carga para regulagem ininterrupta de carga de transformadores elétricos, compreendendo um cilindro de isolamento interno e externo. Contatos elétricos são fixados no cilindro de isolamento interno. Em particular, retentores de resistência, os quais podem ser montados no cilindro de isolamento interno, 25 são divulgados. As características do retentor de resistência é uma placa central orientada verticalmente, disposta com asas laterais direcionadas ortogonalmente e cobertura inferior e superior. Células em linha reta, orientadas verticalmente, as quais podem receber um respectivo fio de resistência, são criadas por meio dessa construção. Respectivas passagens fresadas são providas na cobertura superior 30 e na cobertura inferior, nas quais as respectivas extremidades de um fio de resistência podem ser introduzidas, de tal modo que o fio de resistência é fixado sob baixa tensão na célula. Os fios de resistência, os quais podem ser instalados nas células de um ou de vários retentores de resistência, podem ser conectadas entre si e com os contatos elétricos do comutador de derivação de carga por meio 35 de conectores. Um braço com um suporte é formado no arranjo central de placa.

A fim de fixar o retentor de resistência ao cilindro de isolamento, o suporte pode ser suspenso num orifício de passagem, o qual é formado num colar posicionado no cilindro de isolamento. Uma placa disposta ortogonalmente é formada no lado do arranjo central de placa, orientado em direção ao cilindro de isolamento, de modo a alinhar sua posição no cilindro de isolamento. Todo comutador de derivação de carga é circundado por um cilindro externo de isolamento.

É objeto da invenção criar um comutador de derivação de carga confiável para comutação ininterrupta entre derivações de bobinagem de uma bobina de regulagem de um transformador abaixador, o qual pode ser equipado de maneira simples, flexível e com economia de espaço com as resistências de comutação.

A tarefa da invenção é indicar um comutador de derivação de carga do tipo citado no início, o qual possui uma ou várias resistências de comutação, as quais, dependendo dos valores de resistência especificamente estipulados, são montadas modularmente, possuem uma reduzida demanda por espaço e podem ser fixadas de maneira simples e econômica diretamente a uma coluna rotativa de comutador, cujo movimento de rotação é realizado conjuntamente quando da operação do comutador de derivação de carga.

A invenção é se resolve por meio de um comutador de derivação de carga com as características da primeira reivindicação. As reivindicações dependentes dizem respeito especialmente a modificações vantajosas da invenção.

A ideia inventiva geral consiste em fixar fios espiralados já conhecidos por meio de retentores modulares de resistência e fixá-los em unidades pré-montadas sobre um suporte de resistência, o qual, por sua vez, é fixado na coluna de comutador. O suporte de resistência possui, de acordo com a invenção, um contorno que se corresponde à forma geométrica da coluna rotativa de comutador.

Uma coluna de comutador em forma cilíndrica, com segmentos transversais circulares e uma forma correspondente a essa do suporte de resistência como segmento de cobertura ou de cilindro são especialmente vantajosas, em que o diâmetro interno desse segmento de cilindro corresponde essencialmente ao diâmetro externo da coluna de comutador. No entanto, outros segmentos transversais correspondentes da coluna de comutador e suporte de resistência também são possíveis no contexto da invenção.

A vantagem da invenção reside especialmente na construção simples e que economiza espaço com somente poucas unidades construtivas diretamente na coluna de comutador. Além disso, uma pré-montagem de todo o suporte de resistência também é possível, como um ajuste simples em diferentes valores de resistência.

É especialmente vantajoso prover a fixação de mais do que uma resistência de comutação no suporte de resistência; com isso, a utilização também durante as comutações do comutador de derivação de carga, as quais requerem mais do que uma resistência de comutação por fase, é possível.

A invenção deve ser explicada mais detalhadamente a seguir com base nas figuras, as quais mostram: Figura 1 um fio espiralado para uma resistência de comutação de um comutador de derivação de acordo com a invenção. Figura 2 um retentor modular de resistência conforme a invenção. Figura 3 um suporte de resistência sozinho conforme a invenção. Figura 4 um suporte de resistência conforme a invenção em estado completo. Figura 5 o referido suporte de resistência, montado na coluna de comutador de um comutador de derivação de carga de acordo com a invenção.

A Figura 1 mostra fios espiralados 1 individuais a partir de filamento de resistência, os quais, por meio de respectivas peças de conexão 2 conectadas eletricamente entre si, formam um arranjo completo de fio espiralado 3. Também é possível, no contexto da invenção, prover somente um único fio espiralado 3 contínuo, o qual é facilmente curvado apenas uma vez no ponto de deflexão. Com ambas a formas de configuração se consegue um arranjo num padrão em serpentina, no qual partes do arranjo de fio espiralado 3 correm paralelamente próximas. Extremidades de contato livres 4 e 5 servem para a conexão elétrica desse arranjo de fio espiralado; far-se-á referência a isso adiante. Para ajuste aos diferentes valores de resistência, diferentes comprimentos e diâmetro de fio podem ser selecionados; para montagem o arranjo de fio espiralado 3 é preso e fixado por meio de um respectivo retentor de resistência 6 de duas partes feito de material isolante em duas regiões.

A Figura 2 mostra um referido retentor de resistência 6 modular em duas diferentes representações perspectivas. Cada retentor de resistência 6 possui câmaras 6a, as quais admitem, respectivamente, um fio espiralado 1. Para isso dois dos retentores de resistência 6 abertos em um lado, os quais são idênticos, são colocados juntos, em que eles são respectivamente fixados por clipes com auxílio de um pino de retenção 7e de um orifício de retenção 8 correspondente, de tal modo que eles circundam o respectivo fio espiralado 1 Entre as câmaras 6a descritas para admissão se encontram entrelaçamentos 6b formados, os quais fixam a posição dos respectivos fios espiralados 6a individuais e, assim, a de todo o fio espiralado 3. Por motivos de visibilidade, nem todas essas regiões são providas com números de referência. Conforme o comprimento necessário do fio de resistência e, com isso, do número necessário de fios espiralados 1, câmaras 6a individuais também podem permanecer vazias. A respeito da função do pino de posicionamento 9 também representado e que fica no lado fechado do retentor de resistência 6 será feita referência adiante.

A Figura 3 mostra um suporte de resistência 10, no qual os arranjos de fios espiralados 3 pré-montados, fixados por meio dos retentores de resistência 6 presos conjuntamente por clipes e descritos em simetria espelhar, podem ser fixados. O suporte de resistência 10 consiste de material isolante e possui um contorno em segmentos cilíndricos, cuja curvatura no diâmetro da coluna de comutador 13 - não mostrada - é ajustada; Por meio da fixação dos retentores de resistência 6 separados espacialmente entre si em diferentes locais da superfície superior curvada do suporte de resistência 10, os fios espiralados 1 individuais também são facilmente defletidos, de modo que eles seguem essa curvatura.

No exemplo mostrado na Figura 3 o suporte de resistência 10 é provido para a fixação de duas resistências de comutação Rü1, Rü2 separadas pré- montadas; no entanto, a invenção não está limitada a este exemplo. Finalmente, depende da respectiva comutação do comutador de derivação de carga concreto quantas resistências separadas de comutação Rü1, Rü2 são necessárias para fase a ser comutada. O suporte de resistência 10 possui orifícios de posicionamento 11, os quais se correspondem com os já explicados pinos de posicionamento 9 do retentor de resistência 6 a ser montado. Além disso, são providas aberturas 12, as quais servem para fixação desse retentor de resistência 6. Ademais, suportes de fixação 13 são providos, os quais ainda serão explicados adiante.

A Figura 4 mostra um suporte de resistência 10 completamente equipado. Podem-se ver duas resistências de comutação Rü1 e Rü2 completamente montadas, consistindo respectivamente de um fio espiralado 3, fixados em ambos os lados por meio de, ao todo, quatro retentores de resistência 6, em que respectivos dois destes são montados. A fixação efetiva das resistências de comutação Rü1 e Rü2 completas ocorre por meio de fixadores de cabo, os quais são guiados através de aberturas 12 do suporte de resistência e fixados. No contexto da invenção também são possíveis outros meios de fixação, aproximadamente por meio de uma conexão por clipe ou também por parafusos. Podem-se ver, ainda, conexões por cabo 14 e 15, as quais são dispostas nos suportes de fixação 13 e produzem a conexão elétrica para início e fim das 5 resistências completas de comutação Rü1 e Rü2. Para melhor inversão de corrente das resistências individuais de comutação Rü1, Rü2 do óleo de isolamento do comutador de derivação de carga e, com isso, melhor resfriamento como também para melhoramento de sua força mecânica, o suporte de resistência 10 possui passagens 16, dentre as quais nem todas são providas com 10 números de referência. Por fim, ainda são providos nos braços laterais sulcos de conexão 17 superiores e sulcos de conexão 18 inferiores, respectivamente em ambos os lados do suporte de resistência 10 em forma curvada. Uma vez que os retentores de resistência 6, como explicado, consistem de partes individuais idênticas, 15 podem ser vistos nos retentores de resistência 6 direcionados para fora os pinos de posicionamento 9 sem função.

A Figura 5 mostra uma coluna de comutador 19 completa de um comutador de derivação de carga de acordo com a invenção. Um suporte de contato 20 é apenas indicado, o qual é fixado na coluna de comutador 19 e suporta, de 20 maneira conhecida, os contatos móveis, com auxílio dos quais os contatos fixos - não representados - na parede - igualmente não representada - do cilindro de material isolante do comutador de derivação de carga pode ser fixado de maneira conhecida quando da rotação da coluna de comutador 19. No exemplo de configuração mostrado aqui, o suporte de resistência 10 é fixado sem poder ser 25 girado e positivamente numa região de fixação 21 no elemento de comutador, ou seja, em ambos os lados dos suportes de contato 20 com auxílio de sulcos 17, 18 representados na Figura 4 e de meios de fixação positivos correspondentes no elemento de comutador 20 e por segurança adicional aqui através de um pino plástico. No contexto da invenção também é possível fixar o suporte de 30 resistência 10 diretamente na coluna de comutador 19. A fixação por si só também pode ocorrer de outra forma.

Ao todo o comutador de derivação de carga de acordo com a invenção possui um arranjo especialmente simples, barato e, ainda, confiável das resistências de comutação Rü1, Rü2. O arranjo de fio espiralado 3 pode ser 35 variado de outras formas, a fim de se alcançar os diferentes valores de resistência. Os retentores de resistência 6 consistem apenas de uma única parte individual idêntica, em que dois destes são girados em 180 graus podendo ser presos entre si por clipe; erros de montagem ficam praticamente excluídos. O suporte de resistência 10 também é facilmente montado. Ele pode admitir várias resistências de comutação Rü1, Rü2 - embora isso não seja obrigatório. Caso apenas uma única resistência de comutação Rü1, Rü2 seja provida, a outra região do suporte de resistência 10 permanece simplesmente livre.

Claims (12)

1. Comutador de derivação de carga para comutação ininterrupta entre derivações de uma bobina de regulagem de um transformador abaixador, com uma coluna rotativa de comutador (19); e um suporte de resistência (10) feito de material isolante para montagem de pelo menos uma resistência de comutação (Rü1, Rü2); em que contatos fixos de derivação são dispostos em uma parede de um cilindro de material isolante ou em um equipamento de material isolante em pelo menos um plano horizontal, os quais são conectados eletricamente às derivações, em que um eixo rotativo de comutação é disposto concentricamente, o qual possui, para cada plano horizontal de contatos fixos de derivação, contatos mecânicos em um suporte de contato (20), os quais podem ser conectados, respectivamente, aos contatos fixos de derivação, em que pelo menos um dos contatos mecânicos é conectado eletricamente no suporte de contato (20), diretamente a um derivador de carga; e em que pelo menos um outro contato no suporte de contato (20) é conectado eletricamente com um derivador de carga do comutador de derivação de carga por meio da pelo menos uma resistência de comutação (Rü1, Rü2) intercomutada, a qual compreende um arranjo de fio espiralado (3); caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma resistência de comutação (Rü1, Rü2) consiste em um arranjo de fio espiralado (3) formado em um padrão em serpentina, o qual é preso e fixado em ambas as extremidades por meio de pelo menos dois respectivos retentores de resistência (6) de duas partes feitos de material isolante; os pelo menos dois retentores de resistência (6) de cada resistência de comutação (Rü1, Rü2) são fixados em diferentes locais do suporte de resistência (10) para que sejam espacialmente separados um do outro, o suporte de resistência (10) possui um contorno em forma curvada, o qual corresponde essencialmente ao contorno da coluna de comutador (19); e o suporte de resistência (10) é fixado à coluna de comutador (19) ou ao suporte de contato (20) para fixação da coluna de comutador (19).

2. Comutador de derivação de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que de cada retentor de resistência (6) de duas partes consiste em duas metades idênticas.

3. Comutador de derivação de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arranjo de fio espiralado (3) em um padrão em serpentina é produzido a partir de um único filamento contínuo.

4. Comutador de derivação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arranjo de fio espiralado (3) em um padrão em serpentina consiste em fios espiralados (1) individuais de fio de resistência, os quais são conectados eletricamente entre si por meio de membros de conexão (2).

5. Comutador de derivação de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as duas metades idênticas de cada retentor de resistência de duas partes podem ser conectadas de tal forma entre si por meio de pinos de retenção (7) e orifício de retenção (8) correspondente, que elas possuem câmaras (6a) para admissão respectiva de um fio espiralado (1) e de um entrelaçamento (6b) formado intermediariamente.

6. Comutador de derivação de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os retentores de resistência (6) possuem, respectivamente, pelo menos um pino de posicionamento (9), o qual, em estado montado, corresponde-se com pelo menos um orifício de posicionamento (11) no suporte de resistência (10).

7. Comutador de derivação de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o suporte de resistência (10) possui um contorno em forma de segmento cilíndrico.

8. Comutador de derivação de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois retentores de resistência (6) são fixados ao suporte de resistência (10) por meios de fixação que penetram nas aberturas (12) que passam através do suporte de resistência (10).

9. Comutador de derivação de carga, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os meios de fixação são cabos fixadores ou outros meios do tipo fio ou do tipo tira.

10. Comutador de derivação de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que no suporte de resistência (10) são providos sulcos de fixação (17, 18) laterais, com auxílio dos quais o suporte de resistência (10) é fixado diretamente na coluna de comutador (19) ou a um suporte de contato (20) para fixação da coluna de comutador (19).

11. Comutador de derivação de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o suporte de resistência (10) é provido com uma pluralidade de passagens (16).

12. Comutador de derivação de carga, de acordo com a reivindicação 5 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma respectiva passagem (16) é provida entre os orifícios de posicionamento (11) para o retentor de resistência (6), de modo que o óleo de isolamento possa fluir em torno das resistências de comutação (Rü1, Rü2) individuais.

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