CN100495605C - 转换开关、这样的开关的操作方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转换开关，该开关具有一个操作部件和一个电路。该电路具有一个主支路(1)和与该主支路(1)并联的电阻支路(2)。每个支路包括一个接触件(11，21)和一个真空开关(12，22)。此外，电阻支路(2)还包括电阻(30)。主旋转选择器接触件总在电阻接触件(21)之前操作。根据本发明，所述操作部件设置为在操作过程中总是使所述主接触件(11)在一个恒定的旋转方向上旋转。本发明还涉及相应的操作转换开关的方法以及这样的开关的用途。

Description

转换开关、这样的开关的操作方法及用途

技术领域

本发明一方面涉及一种转换开关，该转换开关包括一个操作部件和具有主支路和电阻支路的电开关，所述主支路包括一个主接触件和一个主真空开关，所述电阻支路包括一个电阻接触件、一个电阻真空开关和一个电阻，所述操作部件设置为在操作过程中首先操作主接触件，然后操作电阻接触件。

本发明第二方面涉及操作这样的转换开关的方法，第三方面涉及这样的转换开关的应用。

背景技术

在抽头变换器中包含的转换开关通常与变压器一起使用，以实现不同电压电平的抽头调节。这是通过与连接到所述转换开关的选择器协调工作来实现的。当变压器的功率输出需要从一个电压电平变换到另一电压电平时，通过首先将选择器连接到与新的电压电平对应的变压器绕组的抽头点而转换开关仍然从当前的电压电平馈电来实现这一点。因此，选择器的连接在没有电流负载的情况下发生。当选择器连接到新电压电平的抽头时，在转换开关的帮助下进行切换操作，使得输出电流从变压器的新抽头点取得。当变压器具有多个抽头点时，切换一般只在电压彼此最接近的两个抽头点之间进行。如果需要调节至更远的位置，则逐步完成切换。此处所引用的转换开关类型通常用于控制电力或配电变压器。当然，本发明不限于这类应用，而是还可以有利地用于控制其它类型的电力传输和分配设备，如电抗器、移相器、电容器等。

转换开关的操作涉及从一个电路转换到另一电路，并发生电弧。为了避免污染转换开关通常浸没在其中的绝缘介质，如油，以及为了减少开关接触的耗蚀，过去在发生电弧的场合使用真空开关进行切换操作。所以电接触耗蚀只在真空开关中发生。以电的观点看适当的方式是，这类转换开关装备有至少一个主支路和一个电阻支路。

上述类型的转换开关先前在例如US5,786,552中公开。其中描述的转换开关具有一个主支路和一个电阻支路，二者在静态时并联，并且连接至一个输出线。每个支路都具有一个真空开关和与之串联的接触件。当需要进行转换切换时，这些以确定的顺序动作。在该情况下，保证主支路在电阻支路之前操作很重要。这样，主支路的真空开关尺度设计为只是切断负载电流，而电阻支路的真空开关尺度设计为切断发生的循环电流。如果顺序颠倒，则主支路的真空开关将被迫切断这些电流的总和，因此其尺度也要为此而设计。在往复运动中，每个接触件在不同方向上操作，以形成一种操作顺序，其中主接触件在电阻接触件之前操作。为此，接触系统需要特殊的配置，这意味着转换开关的一种复杂的机械方案，从而由于该转换开关的比较复杂的装配，给生产过程带来困难而低效的调配。此外，转换开关的这一方案对空间的要求较高。

类似设备的其它例子例如在WO94/02955，WO99/60588，WO00/24013，WO02/31846，EP712140，EP650637，EP1197977，GB2000911，US4978815，DE29622685以及DE4315060中描述。

本发明的目的是提供一种转换开关和操作这样的开关的方法，其中消除了现有技术中的缺陷，从而实现一种操作，其中以一种简单的方式保证了主接触件总是在电阻接触件之前操作。

尤其是，这种转换开关的部件尺度设计为传输连续运行中的最高负载电流。但是，可能还期望使用这些部件传输更高的负载电流。实现这一目的的一种已知方式是给转换开关提供旁路功能，这意味着在连续运行时，负载电流基本上通过旁路连接传送。优点之一在于可以提高负载电流，因为真空开关和接触件只是在切换操作过程中才充分加载。一个副作用是旁路使得可以减少转换开关中的损耗。此外，转换开关中的损耗可以减少。这种已知旁路功能的缺陷在于转换开关必须具有复杂和昂贵的装置来操作这些附加的部件。

因此，本发明的又一些目的是提供具有旁路功能的转换开关和操作这样的开关的方法，同时仍然能够实现所述旁路功能的简单而可靠的操作。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种转换开关，该转换开关包括操作部件以及具有主支路和电阻支路的电路，其中主支路包括主接触件和主真空开关，且电阻支路包括电阻接触件、电阻真空开关和电阻，操作部件设置为在操作过程中首先操作主接触件然后操作电阻接触件，该转换开关表现出如下特殊特征：操作部件设置为在操作过程中总是使主接触件在一个恒定的旋转方向上旋转。

由于通过单方向运动显著简化了主接触件的运动模式，与现有技术相关的缺陷得以消除。此外，主接触件可以按照一种非常简单的方式设计，并且功能安全性得以提高，因为转动总是指向相司旋转方向。此外，在机械方面满足主接触件总是在电阻接触件之前操作的条件也更加容易。

根据一个优选实施例，操作部件还设置为使电阻接触件在一个恒定的旋转方向上旋转。因此，就电阻接触件而言，也可以实现上述主接触件单向旋转的优点。

根据另一优选实施例，主接触件和电阻接触件设置成在相同方向上旋转。这意味着可以以简单的方式来设计所需的运动传递部件。

根据与前一实施例有关的可选优选实施例，主接触件和电阻接触件设置成在相反的方向上旋转。在必需的运动传递部件或接触件的定向的具体实施中，该可选实施例提供了最简单的解决方案。

根据本发明的转换开关的又一优选实施例，操作部件包括：操作轴；第一运动传递部件，用于将操作轴的转动传递给主接触件的旋转轴；以及第二运动传递部件，用于将操作轴的转动传递给电阻接触件的旋转轴。

这样，接触件将单独动作，由于接触件具有较短的滑动距离和较低的摩擦损耗同时保持了它们的自清洁功能，所以便于实现小尺度和低的操作能量。这样还可以将由耗蚀颗粒引起的对油的污染维持在低的水平。

根据又一优选实施例，所述第一和第二运动传递部件设置为使得当操作轴从开始主接触件的旋转时的位置转过了一预定角度时发生电阻接触件的旋转。

这允许将这两个旋转选择器接触件相对于彼此的运动进行同步的简单方式，因而就电阻接触件而言实现了一预定的时间滞后。

根据又一优选实施例，所述第一和第二运动传递部件都为Geneva机构。

Geneva机构是一种特别适用于其目的的机构，因为Geneva机构允许通过简单的手段将转动变换成间歇的转动，其中易于使该机构的驱动部分在转动之后处于这样的位置，在该位置其准备好为新的类似运动而驱动。除此之外，Geneva机构具有固有的机械锁定功能。另外，使用四部分设计的Geneva结构产生了90°的转动，这也适用于本发明。两个运动传递部件都适于设计成Geneva机构。

根据又一优选实施例，操作部件还设置成操作主支路的真空开关以及电阻支路的真空开关。

这产生了这样的优点，即整个切换过程通过一个共用的操作部件来启动，这提高了该过程的可控性并提供了对该过程的监视。

根据又一优选实施例，操作部件包括：第三运动传递部件，用于将操作轴的转动变换成主支路的真空开关的操作运动；以及第四运动传递部件，用于将操作轴的转动变换成电阻支路的真空开关的操作运动。

由于开关的运动传递部件与接触件的运动传递部件分离，所以可以将各个运动传递部件设计为使得可以将它们针对要执行的各个运动进行最优的调整。由于要操作的四个单元中的每个都具有单独的运动传递部件，所以就各种操作动作而言，这还带来了最大的灵活性。

根据又一实施例，第三和第四运动传递部件都为凸轮(cam)机构。

就将转动变换成直线运动而言，该凸轮机构是简单且合适的，且由于开关操作通常是直线操作运动的问题，所以其在用于开关操作时具有优势。

根据又一优选实施例，第一、第二、第三和第四运动传递部件设置为使得按照预定的顺序、以操作轴运动的预定角度发生主接触件、电阻接触件、主支路的真空开关和电阻支路的真空开关的操作。

在负载切换期间，需要以预定顺序操作不同的部件。在这个实施例中，通过由运动传递部件机构来建立预定顺序，以简单的方式完成了这一要求。此外，对于操作过程的不同操作，存在一个最优的时间关系。通过根据操作轴的角位置来激活相应的运动部件，可以以安全且简单的方式实现预定的时间关系。

根据又一优选实施例，操作装置包括通过运动变换部件与操作轴处于驱动连接的旋转轴，该运动变换部件设置为将驱动轴的交替转动变换成操作轴的单向转动。

通过这样的运动变换部件，可以获得这样的优点，即尽管其中包含的转动处在不同方向，但也可以用简单的方式实现单向转动。

根据本发明的又一优选实施例，运动变换部件包括机械能积累部件，其设置成在第一时段中接收来自驱动轴的转动的能量，并在第二时段中将能量传递给操作轴，所述第二时段明显地要比所述第一时段短，优选的短10％。

为了操作转换开关的部件，需要一个具有相对较大的力的快速过程。利用根据此实施例的能量积累部件，可以获得这一优点，即可以在不运动相应的必须较快且有力的驱动轴的情况下操作转换开关的部件。

根据又一实施例，驱动轴机械连接到与转换开关协调工作的选择器的导向部件，所述导向部件连接到驱动轴，使得不同方向上的转动根据变压器被控制在较高电压还是较低电压而被传给驱动轴。

由于转换开关通常与选择器协调工作，其中选择器的导向部件根据电压的增加或降低而在不同方向上旋转，就此而言，可能实现单向转动在这种连接中特别有用。

根据本发明的另一优选实施例，当转换开关还包括具有旁路接触件的旁路支路时，操作部件设置为在操作过程中总是使该旁路接触件在一个恒定的旋转方向上旋转。

因为通过单向运动显著地简化了旁路接触件的运动模式，所以消除了现有技术的缺点。另外，因为总是将转动导引在相同方向上，所以旁路接触件可以以非常简单的方式来设计，并具有了提高的功能安全性。进一步，在机械方面满足旁路接触件总是在主接触件之前操作的条件也更加容易，其中主接触件又总是在电阻接触件之前操作。这样还可以进行快速的切换操作，这在切换部件上产生较小的负载。利用根据本发明的转换开关的切换操作进行约100ms的时间，且因而实现了在操作时将几乎100％的负载电流通过旁路接触件而传递。

根据优选实施例，操作部件设置为使旁路接触件、主接触件以及电阻接触件在一个相同旋转方向上旋转。根据另一优选实施例，旁路接触件、主接触件和电阻接触件设置为在相同方向上旋转。这意味着可以以简单的方式来设计所需的运动传递部件。

根据与前一优选实施例有关的可选优选实施例，旁路接触件、主接触件和电阻接触件中的两个设置为在与第三接触件相反的方向上旋转。就所需运动传递部件或接触件定位的具体实施而言，该可选实施例为最简单的方案。根据本发明转换开关的又一优选实施例，操作部件包括：操作轴；第一运动传递部件，用于将操作轴的转动传递给主接触件的旋转轴；第二运动传递部件，用于将操作轴的转动传递给电阻接触件的旋转轴；以及第五运动传递部件，用于将操作轴的转动传给旁路接触件的旋转轴。这样，接触件将单独动作，由于接触件具有较短的滑动距离和较低的摩擦损耗同时保持了它们的自清洁功能，所以便于实现小尺度和低的操作能量。这样还可以将由耗蚀颗粒引起的对油的污染维持在低的水平。根据本发明的又一优选实施例，第五运动传递部件包括Geneva机构。

由于该机构允许通过简单的装置将转动变换成间歇的转动，所以它特别适用于上述的发明目的，其中该机构的驱动部分在转动之后易于处于这样的位置，在该位置其准备为新的类似运动而驱动。除此之外，Geneva机构提供了固有的机械锁定功能。另外，使用四部分设计的Geneva结构产生了90°的转动，这在此情况下是适当的。

根据本发明的又一优选实施例，操作部件还设置成操作主支路的真空开关以及电阻支路的真空开关。

这带来了这样的优点，即整个切换过程通过一个共用的操作部件来启动，这样带来了提高的可控性以及对该过程的监视。

根据又一优选实施例，操作部件包括：第三运动传递部件，用于将操作轴的转动变换成主支路的真空开关的操作运动；以及第四运动传递部件，用于将操作轴的转动变换成电阻支路的真空开关的操作运动。

由于开关的运动传递部件与接触件的运动传递部件分离，所以可以这样设计各个运动传递部件，使得它们可以针对要执行的各个运动进行最优的调整。由于要操作的五个单元中的每个都具有单独的运动传递部件，所以就各种操作动作而言，这还带来了最大的灵活性。

根据又一优选实施例，这样设置第一、第二、第三、第四和第五运动传递部件，使得按照预定的顺序、以操作轴的预定角度运动分别执行主接触件、电阻接触件、主支路的真空开关和电阻支路的真空开关的操作。

在负载切换时，需要以预定的顺序操作不同的元件。在这个实施例中，通过由运动传递部件的机构来建立预定顺序，以简单的方式实现了这一需求。此外，对于操作过程的不同操作，存在一个最优的时间关系。通过根据操作轴的角位置来激活各个运动部件，可以以安全且简单的方式获得预定的时间关系。所述实施例还可以将转换开关的不同部件组合在一起以便形成一个集成单元。

转换开关的上述优选实施例体现了本发明的第一方面。

根据本发明的第二方面，通过一种用于操作转换开关的方法实现了各目的，该转换开关包括操作部件以及具有主支路和电阻支路的电路，其中主支路包括主接触件和真空开关，且电阻支路包括电阻接触件、电阻真空开关和电阻，其中，在操作过程中，主接触件在电阻接触件之前操作，该方法包括如下特殊措施：主接触件在操作过程中总是在一个恒定的旋转方向上旋转。

这样实现了与本发明上述的转换开关所获得优点类似的优点。

下面参考附图对优选实施例的描述将更详细地解释本发明。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的转换开关的相电路图；

图1a是根据本发明一个实施例的具有旁路功能的转换开关的相电路图；

图2为图1所示转换开关的部件状态关于时间的关系图；

图2a为图1a所示转换开关的部件状态关于时间的关系图；

图3为图1所示转换开关的部件运动关于时间的关系图；

图4为图1所示转换开关的机械力传递的框图；

图4a为图1所示转换开关的机械力传递的框图；

图5为图4所示力传递的一细节的纵向截面图；

图6为图4所示力传递的其它细节的侧向视图；

图7为图4所示力传递的其它细节的透视图；

图8为图5所示细节的运动传递的示图；

图9为在不同的操作情况下与图8所示运动传递对应的运动传递；

图10为与图5有关的一细节；

图11为与图5有关的又一细节。

具体实施方式

图1是本发明所涉及的这种转换开关的电路图。此图只示出一相的切换，但显而易见的是可以为例如三相设计中的每一相设置对应的转换开关。转换开关具有主支路1和与其并联的电阻支路2。主支路1包括与真空开关22串联的旋转选择接触件11。类似地，电阻支路包括电阻接触件21和真空开关22。电阻支路2还包括电阻30。如图1所示，主接触件具有可以在逆时针方向上旋转的可运动的接触部件17和四个固定接触部件13-16。可运动的接触部件17设计成与固定接触部件成对接触，以使连接交替。电阻接触件21具有基本相同的组成和功能。

在所示出的位置中，转换开关处于将输出线5与线3相连的位置处，其中线3例如连接到变压器的抽头点。这里需要指出，在三相设计的转换开关中，线5对应于公共的中性点。标号4表示连接到变压器第二抽头点的线。线3和4与变压器相应抽头点的连接通过选择器(图中未示出)来实现。线3通过支路28连接到固定的接触部件13和23。线4通过支路29连接到固定的接触部件16和26。

当转换开关要切换输出线5以便将其从图中所示输出线5与连接到线3的抽头点相连的位置、连接到与线4相连的抽头点时，其以以下步骤执行：

1 打开主支路的真空开关12，使得将负载电流传递到电阻支路。

2 通过将可运动接触部件19从图中所示与固定接触部件对13、15接触的位置逆时针旋转90度，达到与固定接触部件对14、16接触的位置，来操作主接触件11。

3 闭合主支路的真空开关12，由此接收负载电流并开始流动循环电流。

4 打开电阻支路的真空开关22，由此断开循环电流。

5 通过将可运动接触部件27从图中所示与固定接触部件对23、25接触的位置逆时针旋转90度，达到与固定接触部件对24、26接触的位置，来操作电阻接触件21。

6 闭合电阻支路的真空开关。

在闭合的位置，输出线5连接到与线4相连的变压器的抽头点。

在下次操作转换开关时，这以相应的方式进行，使得主接触件和电阻接触件此时也在与前面相同的方向上旋转，即逆时针方向。

图2将该过程图示在以x轴作为时间轴的示图中。其示出了在该过程的不同阶段中每个部件11、12、21和22的状态。对于主接触件11，位置1表示连接到固定接触部件13和15，而位置2表示连接到固定接触部件14和16。对于电阻接触件21，位置1表示连接到固定接触部件23和25，而位置2表示连接到固定接触部件24和26。

图3将这一过程图示在以x轴作为时间轴的示图中，其中在y轴上以厘米和弧度示出了与各个初始位置有关的旋转选择器接触件的位置与电路断路器的关系。不同部件的运动曲线标有各个部件的标号。

运动曲线A表示操作轴的转动，其通过运动传递部件将运动传给各个部件。

图4是示意性示出实现转换开关的部件运动的机械操作部件的框图。

输入驱动部件41通过运动变换部件40连接到中间轴51。驱动部件41是这样的部件，其在操作时可以在一个方向或者另一方向上旋转。这样设计运动变换部件40，使得总是在与驱动轴41旋转方向无关的一个方向且相同方向上将转动传给中间轴51。

当中间轴51旋转时，其将能量馈给到机械能积累器50。在中间轴进行一定角运动后，释放积累的能量，由此快速且有力地旋转操作轴61。操作轴的旋转通过运动传递部件70a和70b分别变换成主接触件11和电阻接触件21的转动，并通过运动传递部件60a和60b分别变换成主支路真空开关12和电阻支路真空开关22的平动。这样产生了参考图1、2和3所述的转换开关的运动顺序。

图4所示运动变换部件40基本由配合齿轮系统组成。能量积累器50基本由平面螺旋弹簧型的扭转弹簧组成。可选的，能量积累器50基本上为彼此并联的多个平面螺旋弹簧的形式。能量积累器中的螺旋弹簧或弹簧在一个相同旋转方向上张紧，即，弹簧优选地分别呈现出预定的存储能量和释放能量的方向，而与驱动部件41旋转方向无关。运动传递部件70a和70b基本上为Geneva机构，且运动传递部件60a和60b基本上为凸轮机构。以下参考图5-11更为详细地描述转换开关机构中的这些不同单元。

图1a是一种具有旁路功能的转换开关的电路图。根据图1a的转换开关设置有具有旁路接触件201的旁路支路200。旁路接触件201包括可动的接触部件202，其固定端电连接到接触部件203而可动端交替连接到接触部件204和205。

在所示的位置中，负载电流的主要部分通过线3经由旁路接触201穿过接触部件204和203而达到线5。这样，由于旁路接触件201的电阻小于真空开关的电阻，所以真空开关没有加载主要部分。

当转换开关要切换输出线5使得其从图中所示与连接到线3的抽头点相连的位置连接到与线4相连的抽头点时，其以以下步骤执行：

1 通过逆时针将可移动接触部件202旋转90度，打开旁路支路的旁路开关201，使得断开接触部件203、204之间的接触并将负载电流传递到主支路的真空开关12。

2 打开主支路的真空开关12，使得将负载电流传递到电阻支路。

3 通过将可移动接触部件17从图中所示与固定接触部件对13、15接触的位置逆时针旋转90度，达到与固定接触部件对14、16接触的位置，来操作主接触件11。

4 闭合主支路的真空开关12，由此接收负载电流并开始流动循环电流。

5 打开电阻支路的真空开关22，由此断开循环电流。

6 通过将可移动接触部件27从图中所示与固定接触部件对23、25接触的位置逆时针旋转90度，达到与固定接触部件对24、26接触的位置，来操作电阻接触件21。

7 闭合电阻支路的真空开关。

8 通过逆时针将可移动接触部件202旋转90度，闭合旁路支路的旁路开关201，使得闭合了接触部件203、204并将负载电流从主支路的真空开关12传递到旁路开关201。

在下次操作转换开关时，也以相应的方式进行，使得主接触件和电阻接触件在此时也在与前面相同的方向上旋转，即逆时针方向。

图2a将该过程图示在以x轴作为时间轴的示图中。其示出了在该过程的不同阶段中每个部件201、11、12、21和22的状态。对于旁路接触件，位置1表示连接到固定接触部件203和204，而位置2表示连接到固定接触部件203和204。对于主接触件11，位置1表示连接到固定接触部件13和15，而位置2表示连接到固定接触部件14和16。对于电阻接触件21，位置1表示连接到固定接触部件23和25，而位置2表示连接到固定接触部件24和26。

图4a是示意性示出实现转换开关的部件运动的机械操作部件的框图。

输入驱动部件41通过运动变换部件40连接到中间轴51。驱动部件41是这样的部件，其在操作时可以在一个方向或者另一方向上旋转。这样设计运动变换部件40，使得总是在与驱动轴41旋转方向无关的一个方向且相同方向上将转动传给中间轴51。

当中间轴51旋转时，其将能量馈给到机械能积累器50。在中间轴进行一定角运动后，释放积累的能量，由此快速且有力地旋转操作轴61。操作轴的旋转通过运动传递部件70a、70b和70c分别变换成主接触件11和电阻接触件21以及旁路接触件201的转动，并通过运动传递部件60a和60b分别变换成主支路真空开关12和电阻支路真空开关22的平动。这样产生了参考图1a和2a所述的转换开关的运动顺序。

图4a所示运动变换部件40基本由图4所示的配合齿轮系统组成。能量积累器50基本由平面螺旋弹簧型的扭转弹簧组成。可选的，能量积累器50基本上为彼此并联的多个平面螺旋弹簧的形式。能量积累器中的螺旋弹簧或弹簧总是在一个方向且在相同旋转方向上张紧，即，弹簧优选地分别呈现出预定的存储能量和释放能量的方向，而与驱动轴41a旋转方向无关。运动传递部件70a、70b和70c基本上为Geneva机构，且运动传递部件60a和60b基本上为凸轮机构。以下参考图5-11来描述这些不同单元，但其它可选的实施例也是可能的。

图5为通过驱动部件41、运动变换部件40、中间轴51、能量积累器50以及操作轴61的示意性纵向截面图，该驱动部件41包括输入驱动轴41a和与其相连的驱动轮41b、圆柱齿轮80、驱动销41c以及刚性连接到齿轮80的轴41d。圆柱齿轮80经由驱动轮41b中的凹槽通过驱动销41c与驱动轮41b啮合。因而，驱动销(pin)41c用于将转动从驱动轴41a传递到齿轮80。驱动轮41b构成了与转换开关分离的转换开关壳体中的机械接口。

因而输入驱动轴41a通过一些圆柱齿轮连接到中间轴51，即连接到引起转换开关操作的轴。

齿轮80刚性连接到轴41d，并与齿轮81啮合，而齿轮81又与齿轮82啮合。通过具有棘爪(pawl)48的棘轮装置(ratchet gearing)86，齿轮81连接到刚性连接到齿轮83的轴42，并通过对应的棘轮装置87，齿轮82连接到刚性连接到齿轮84的轴43。每个棘轮装置86、87设计为在逆时针方向上将下齿轮的转动传递到各个上齿轮并自由转动，在各个下齿轮的逆时针转动期间允许了相对转动。两个上齿轮83、84中的每个与齿轮85处于驱动连接，以便将转动传递给中间轴51。

中间轴51总是在一个方向且在相同方向上旋转，而与输入驱动轴是顺时针方向还是在逆时针方向上旋转无关。

图8和9图示了运动变换部件40的这种操作。

在图8中，齿轮80通过驱动轴41a在逆时针方向上旋转，如齿轮上的符号所示。这引起齿轮81的顺时针旋转以及齿轮82的逆时针旋转。这还导致齿轮83随着齿轮81顺时针旋转并通过齿轮85驱动中间轴51在逆时针旋转。

由于齿轮82在逆时针方向上旋转，所以这种转动不会传递给齿轮84。因此，由于与齿轮51啮合，后者不参与转动的传递，而只是在顺时针方向上旋转，且基本上没有扭矩。

在图9中，驱动轴41a的旋转方形是相反的，即顺时针。基于和以上相似的理由，在这种情况下，输出轴51将通过齿轮80、81、82、84和85而在逆时针方向上旋转，由此在这种情况下齿轮83不参加转动的传递。

在根据图5所示的例子中，将中间轴51连接到操作轴61的能量积累器50包括平面螺旋弹簧52。该弹簧一端由刚性连接到操作轴61的滚筒(drum)54上的支持(holding)装置(未示出)来支持。螺旋弹簧的另一端与刚性连接到中间轴51的载体元件55接触。抓紧件(catch)58设计为锁定滚筒54，且因此还逆着旋转方向锁定了操作轴61。抓紧件设计为通过释放机构59来释放，以允许滚筒54和操作轴旋转。

在操作中，当中间轴51顺时针旋转时，载体元件55随着轴运动，且通过与弹簧52的接触来张紧弹簧使得弹簧进行能量积累。释放机构59设计为在预定的转动后，典型为小于360°，优选为约310°，释放抓紧件58。弹簧机构产生了强的时间比(strong time ratio)。然而，典型地，对轴51进行旋转的时间共计为约5秒，操作轴61的旋转持续了约0.2秒的时间。

然后，操作轴61的运动通过凸轮槽(cam slot)91传递给真空开关并通过具有销72、73的机构71传递给接触件。

由于优选地通过彼此分离的可模块化的机构实现了能量积累和中间轴51的统一运动，装置将是简单、灵活和坚固(robust)的。

在驱动轴61的滚筒54中，设置了凸轮槽91。凸轮随动器(follower)93在凸轮轨(track)中行进，且凸轮轨91导引凸轮随动器93进行图中的垂直运动模式。凸轮随动器93附连到摇臂(rocker arm)100，摇臂100枢转地悬在支持件101并可绕着垂直于图中平面的轴旋转。摇臂100另一端连接到下轭(yoke)102，下轭102经由操作棒(rod)95附连到上轭97。上轭经由操作棒96连接到各相中的主真空开关12a。操作棒96经由相应弹簧99连接到上轭，它们的啮合点可以通过螺母98来调节。

除此之外，操作轴61设置有刚性连接的Geneva机构71，Geneva机构71具有两个轴向的销72、73，以便经由运动传递部件70a、70b将运动传递给旋转选择器接触件11、21(见图4)。

在图7中更为详细地示出了这些运动传递部件，其示出了构成所述运动传递部件70a、70b的两个Geneva机构的透视图。

设置在Geneva机构71上的两个销72、73彼此相距一定的角距离。在每侧上的是设置成与销协作的Geneva轮74、75。当操作轴61顺时针旋转时，销72将在某一角位置进入左边Geneva轮74的槽76中，因此，将逆时针旋转此轮直至销72离开槽，其在旋转四分之一圈后发生。Geneva轮74利用轴(未示出)刚性连接到主接触件11中的可运动接触部件17(见图1)。

此后，Geneva轮74保持静态且下次要开始运动时利用下一槽来接受销72。

以对应的方式，销73与右手侧的Geneva轮75协作，以便操作电阻接触件21。通过Geneva机构的原理来确定各旋转选择器接触件的操作之间的时间关系。例如，如图7中所示，可以通过为销72、73选择不同的相对相互角位置来获得不同的时间关系。

当图6中所示的凸轮槽91和图7中所示的Geneva机构71都随着操作轴61的运动而旋转时，可以同步凸轮槽91的轮廓和啮合到各Geneva轮中的销72、73的位置，以便为转换开关的四个部件11、12、21、22实现一定的顺序和时间关系。

图10图示了对应于图5中的部件86、87的锁定机构。可以认为外轮环(outer wheel ring)是由齿轮81构成，该齿轮81设置为将条件转动传递给刚性连接到齿轮83的轴42。齿轮81设置有可绕着平行于中间轴42的旋转轴49旋转的弹簧加载(spring-loaded)的棘爪48。在齿轮81的圆柱开口中，有一个当棘爪处于压下位置时足以容纳棘爪的凹槽56。在轴42在图中与棘爪48轴向相对的那部分上，轴42设置有使得周围表面略呈螺旋状的径向凹口57。

当齿轮81顺时针旋转时，棘爪48将压靠(press agaist)着凹口57，因而使得轴42随其一起旋转。如果相反，齿轮81逆时针方向旋转，则轴42不会随其旋转。这使得棘爪48逐步压到凹槽56中，且在一个完整的旋转后，其再次跳回(sanp up)所示的位置。根据一个可选实施例，齿轮81设置有簧片(1eaf)弹簧，这种弹簧具有与弹簧加载的棘爪对应的功能。

连接到驱动轴61的滚筒54(见图5)设置有用于在端部位置停止滚筒旋转的装置，即，几乎在一圈以后将制动力(braking power)传递给连接到中间轴51的旋转元件55。在图11中示意性地示出该装置，如图所示在抓紧件释放前该装置立即允许滚筒旋转。滚筒54具有设置在外侧的外凸缘(lug)103和设置在内侧的内凸缘104。在图中，外凸缘与抓紧件19接触。在载体元件55中，设置了制动弹簧105。载体元件55呈现为扇形的凹槽27，其允许制动弹簧向外弯曲且因而得到张紧。

当通过释放抓紧件19来释放滚筒以便旋转时，如图所示滚筒将在顺时针方向高速旋转，直到滚筒54的内凸缘碰到制动弹簧105。

当凸缘104碰到制动弹簧105时，如图所示这将导致制动弹簧在顺时针方向上弯曲，并将转动传递给载体元件55。通过制动弹簧的弹性冲击，实现了转动的平稳传递。当载体元件旋转时，导致螺旋弹簧52(见图5)再次张紧。这样将过剩能量从滚筒54传递给螺旋弹簧52，以便在下次工作过程中利用。

以此方式，滚筒54使载体元件55随其旋转360°，由此使滚筒的外凸缘103碰到抓紧件19。为了获得滚筒54剩余的动能，抓紧件19具有设置在阻尼单元(damping unit)中的阻尼弹簧106。可以将阻尼单元形成为使得还可以结合被激活(压缩)的阻尼弹簧106来实现粘滞阻尼。

为了实现中间轴51的单向运动，参考图5、8和9所描述的齿轮系统可以可替选地由伞齿轮(conical gear)系统代替。在这种情况下，驱动轴设置有45°倾角的锥齿轮，其与设置在中间轴51上的对应锥齿轮协调工作。后者借助于中间伞齿轮连接到设置在中间轴51上的第二伞齿轮。设置在中间轴上的两个齿轮连接有图10中所示棘轮装置所对应类型的棘轮装置。

Claims (28)

1.一种转换开关，包括操作部件和电路，所述电路具有主支路(1)和电阻支路(2)，其中所述主支路(1)包括主接触件(11)和主真空开关(12)，且所述电阻支路(2)包括电阻接触件(21)、电阻真空开关(22)和电阻(30)，所述操作部件设置为在操作过程中首先操作所述主接触件(11)然后操作所述电阻接触件(21)，其特征在于，所述操作部件设置为在操作过程中总是至少使所述主接触件(11)在一个恒定的旋转方向上旋转。

2.根据权利要求1的转换开关，其特征在于所述操作部件设置为在操作过程中总是使所述电阻接触件(2)在一个恒定的旋转方向上旋转。

3.根据权利要求2的转换开关，其特征在于所述主接触件(11)和所述电阻接触件(21)设置为在相同方向上旋转。

4.根据权利要求2的转换开关，其特征在于所述主接触件(11)和所述电阻接触件(21)设置为在相反方向上旋转。

5.根据权利要求1的转换开关，其特征在于，所述操作部件包括操作轴(61)、用于将所述操作轴(61)的转动传递给所述主接触件的旋转轴的第一运动传递装置(70a)、以及用于将所述操作轴(61)的转动传递给所述电阻接触件(2)的旋转轴的第二运动传递装置(70b)。

6.根据权利要求2的转换开关，其特征在于所述第一运动传递装置(70a)和第二运动传递装置(70b)设置为使得当所述操作轴(61)从发生所述主接触件(11)的旋转时的位置转过了一预定角度时，发生所述电阻接触件(21)的旋转。

7.根据权利要求5的转换开关，其特征在于，所述第一和第二运动传递装置(70a、70b)都为Geneva机构。

8.根据权利要求5的转换开关，其特征在于，所述操作部件设置为还操作所述主真空开关(12)和所述电阻真空开关(22)。

9.根据权利要求8的转换开关，其特征在于，所述操作部件包括：第三运动传递装置(60a)，用于将所述操作轴的转动变换成所述主真空开关(12)的操作运动；以及第四运动传递装置，用于将所述操作轴(61)的转动变换成所述电阻真空开关(22)的操作运动。

10.根据权利要求9的转换开关，其特征在于，所述第三和第四运动传递装置(60a、60b)都为凸轮机构。

11.根据权利要求9的转换开关，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四运动传递装置(70a、70b、60a、60b)设置为使得按照预定的顺序、以所述操作轴(61)运动的预定角度发生所述主接触件(11)、所述电阻接触件(21)、所述主真空开关(12)和所述电阻真空开关(21)的操作。

12.根据权利要求1的转换开关，其特征在于，所述电路还包括旁路支路(200)，所述旁路支路(200)包括旁路接触件(201)，且所述操作部件设置为在操作过程中总是使所述旁路接触件(201)在一个恒定的方向上旋转。

13.根据权利要求12的转换开关，其特征在于，所述旁路接触件(201)、所述主接触件(11)和所述电阻接触件(21)设置为在相同方向上旋转。

14.根据权利要求12的转换开关，其特征在于，所述旁路接触件(201)、所述主接触件(11)以及所述电阻接触件(21)中的两个设置为在与所述旁路接触件(201)、所述主接触件(11)以及所述电阻接触件(21)中剩下的一个的旋转方向相反的方向上旋转。

15.根据权利要求12的转换开关，其特征在于，所述操作部件包括：操作轴(61)；第一运动传递部件(70a)，用于将所述操作轴(61)的转动传递给所述主接触件的旋转轴；第二运动传递部件(70b)，用于将所述操作轴(61)的转动传递给所述电阻接触件(2)的旋转轴；以及第五运动传递部件(70c)，用于将所述操作轴(61)的转动传递给所述旁路接触件(201)的旋转轴。

16.根据权利要求15的转换开关，其特征在于，所述第一运动传递部件(70a)、第二运动传递部件(70b)和第三运动传递部件(70c)设置为使得：当所述操作轴(61)从发生所述主接触件(11)的旋转时的位置转过了一预定角度时，发生所述电阻接触件(21)的旋转，以及当所述操作轴(61)从发生所述旁路接触件(201)的旋转时的位置转过了一预定角度时，发生所述主接触件(11)的旋转。

17.根据权利要求15的转换开关，其特征在于，所述第五运动传递部件(70c)包括Geneva机构。

18.根据权利要求15的转换开关，其特征在于，所述操作部件设置为还操作所述主真空开关(12)、所述电阻真空开关(22)，由此所述操作部件包括：第三运动传递部件(60a)，用于将所述操作轴的转动变换成所述主真空开关(12)的操作运动；以及第四运动传递部件，用于将所述操作轴(61)的转动变换成所述电阻真空开关(22)的操作运动。

19.根据权利要求18的转换开关，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四和第五运动传递部件(70a、70b、60a、60b、70c)设置为使得所述旁路接触件(201)、所述主接触件(11)、所述电阻接触件(21)、所述主真空开关(12)以及所述电阻真空开关(21)的操作按照预定的顺序、以所述操作轴(61)运动的预定角度分别发生。

20.根据权利要求5的转换开关，其特征在于，所述操作部件包括通过运动传递装置(40、50)与所述操作轴(61)处于驱动连接的驱动部件(41)，所述运动传递装置(40、50)设置为将所述驱动部件(41)的交替转动变换成所述操作轴(61)的单向转动。

21.根据权利要求20的转换开关，其特征在于，所述运动传递装置(40、50)包括机械能积累部件(50)，所述机械能积累部件(50)设置为在第一时段中接收来自所述驱动部件(41)的所述转动的能量，并在第二时段中将能量传递给所述操作轴(61)，所述第二时段明显地要比所述第一时段短。

22.根据权利要求5的转换开关，其特征在于，驱动部件(41)机械连接到与所述转换开关协调工作的选择器的导向部件，所述导向部件连接到所述驱动部件，使得转动根据变压器被控制在较高电压还是较低电压而在不同方向上被传给所述驱动部件(41)。

23.一种用于操作转换开关的方法，所述转换开关包括操作部件和电路，所述电路具有主支路和电阻支路，其中所述主支路包括主接触件和真空开关，且其中所述电阻支路包括电阻接触件、电阻真空开关和电阻，其中，在操作过程中，所述主接触件在所述电阻接触件之前操作，其特征在于，在操作过程中，所述主接触件总是在一个恒定的旋转方向上旋转。

24.根据权利要求23的方法，其中所述转换开关还包括旁路支路，所述旁路支路包括旁路接触件，其中，在操作过程中，所述旁路接触件在所述主接触件之前操作，其特征在于，在操作过程中，所述旁路接触件总是在一个恒定的旋转方向上旋转。

25.根据权利要求23或24的方法，其特征在于，使用根据权利要求1-22中任意项的转换开关来执行所述方法。

26.根据权利要求1-22中任一项的转换开关的用以控制变压器的应用。

27.根据权利要求1-22中任一项的转换开关的用以控制电抗器的应用。

28.根据权利要求1-22中任一项的转换开关的用以控制电容器的应用。

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