CN105393323B - 抽头变换器触头系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于抽头变换器的触头系统。系统包括具有第一接触表面(4)的固定触头部(1)和具有第二接触表面的可移动触头部(2)。可移动触头部(1)能够从非电接触位置移动到电接触位置，并且反之亦然。移动方向与第一接触表面(4)基本上平行。施力器件(F)布置成将所述接触表面朝向彼此推动。根据本发明，所述触头部中的一个包括轮器件(3)，该轮器件(3)布置成在从非电接触位置移动到电接触位置的进入阶段期间抵靠另一触头部的邻接表面(6)滚动。滚动接触是在进入阶段期间在触头部(1，2)之间的唯一且单一的接触。

Description

抽头变换器触头系统

技术领域

本发明涉及用于抽头变换器的触头系统，该系统包括具有第一接触表面的固定触头和具有第二接触表面的可移动触头，可移动触头部能够从非接触位置移动到接触位置，并且反之亦然，移动的方向基本上平行于第一接触表面，并且由此施力器件布置成将触头朝向彼此推动。

本发明还涉及抽头变换器和变压器。

背景技术

抽头变换器通常结合变压器使用，以便改变其变压率。在具有抽头变换器的变压器中，变压器中的绕组中的一个具有连接于电路的固定量的圈数。另一个绕组具有一个固定连接点，而另一个连接点可在一定数量的固定触头中选择，以获得需要的电压。可选择的固定触头可沿着绕组的对应于其全部范围的70％至100％的一部分定位成彼此在彼此之后(after each other)。

一旦连接于变压器的负载变化，或者由于其它影响，可需要改变连接点。经常响应于感测的参数，自动地触发改变抽头点的需要。抽头改变包括多种策略，其包括例如经由弹簧加载式蓄能器开启和闭合开关，以及使精选器臂移动到新的固定触头。这些策略必须以一定的顺序和一定的时间关系执行。

在抽头变换器中，因此存在与可移动触头协作的多个固定触头。连接点的改变策略包括将可移动触头移动成不与一个固定触头接触，以及接着将可移动触头移动成与另一固定触头接触。

当使可移动触头与固定触头接触时，存在当可移动触头接触固定触头的一个端部时的初始进入阶段。此后，可移动触头沿着固定触头移动短距离到其中建立完全接触的其静止位置。在进入阶段，存在磨损在固定触头的进入端上发生使得接触材料被烧穿的趋势。这可导致抽头变换器的损坏和功能故障的风险。当可移动触头离开固定触头以便移动到另一固定触头时，存在对应的问题。从而，磨损还将在固定触头的另一个端部处发生。

该问题通过GB2049288中公开的装置解决。在该装置中，可移动触头由布置成接触固定触头的接触辊组成。在接触辊的每个端部处，存在由绝缘材料制成且与接触辊同轴布置的横向辊。在固定触头处，存在布置在其每一侧上的凸轮表面，该凸轮表面在抽头改变时沿着可移动触头的移动方向延伸。通过作用在可移动触头上的横向指向的弹簧将可移动触头和固定触头朝向彼此推动。

当可移动触头将进入固定触头时，横向辊最初将在相应凸轮表面的升高部分上滚动，由此接触辊将位于固定触头的接触表面之上的短距离处。在一定行进距离之后，凸轮表面的形状允许降低辊组，使得接触辊与固定触头的接触表面接触。每个凸轮表面还具有在其另一个端部处的升高的部分，使得当可移动触头移动成不与固定触头接触时，接触辊的对应上升也将发生。

通过在进入位置和离开位置处通过凸轮表面的接触辊的上升，意图避免固定触头的端部处的磨损。

关于抽头变换器中可移动触头和固定触头之间的协作的类似布置在EP88296，US20090071806，JP62213106和JP5821706中公开。

GB2049288的装置是复杂的，并且其构造可导致性能问题。由于可移动触头的接触表面是辊，故存在沿着线的接触。该构造从而需要减少数量的自由度。线接触还使得必要的是，弹簧力横向地指向，并且因此，凸轮表面需要在固定触头的接触表面的每一侧上。在每一侧上具有凸轮表面导致系统的超定性(over-determination)，其可引起问题。此外，装置将对可移动部的倾斜敏感，由此磨损问题可加重。

在EP88296的装置中，可移动触头部具有轮的外周，作为接触固定触头的接触表面。固定触头部具有倾斜表面，轮在到达接触表面之前在该倾斜表面上滚动。然而，这与磨损问题毫无关系，并且不解决该问题，因为电接触在固定触头部上的圆形接触表面的非常前的边缘处开始，并且因此产生材料的烧穿。不利的是，可移动触头部的接触表面是轮外周，因为这意味着接触将沿着线发生而不是区域接触。线接触将可能使烧穿问题恶化，特别是因为线接触最初将是非常短的，即点。

发明内容

本发明的目的在于减少抽头变换器的固定触头和可移动触头上的磨损，并且同时避免在该方面关于先前已知尝试的缺陷。

该目的根据本发明实现，其中如本申请的引言中详述的抽头变换器的触头系统包括权利要求1的特征部分中详述的特定特征。因此，所述触头部中的一个包括轮器件，该轮器件与其接触表面分离并且能够相对于其接触表面旋转，并且布置成在从非电接触位置移动到电接触位置的进入阶段期间抵靠另一触头部的邻接表面滚动，该滚动接触是在进入阶段期间在触头部之间的唯一且单一的接触。

由于如下事实：在进入阶段期间不存在电接触，故在该阶段期间，第一接触表面的边缘部分的磨损问题被消除或至少减少。在进入阶段之后当第二接触表面定位成充分远离该边缘部分时，电接触将首次发生。减少的磨损增加了触头系统的使用寿命。在轮器件和邻接表面之间的滚动接触也确保这些构件的机械磨损最小化。特别有利的是滚动接触布置为单一的。这通过避免系统的超定性而简化了构造，该超定性否则将需要特定的措施来应付。

根据优选实施例，轮器件布置成在从电接触位置移动到非电接触位置的离开阶段期间，也在另一触头部上对应地滚动。

从而，当可移动触头离开固定触头时，磨损问题也被消除或减少。

根据又一优选实施例，可移动触头部相对于枢转轴线枢转地布置，并且施力器件布置成沿枢转方向作用。

由于与转换器(translator)作用力相比较，减少了用于引导可移动触头部进入电接触的要求，故可移动触头部的枢转布置简化了将可移动触头部朝向固定触头部推动。

根据又一个优选实施例，轮器件在其布置用于所述滚动接触的部分处具有穿过其轴线(through its axis)的平面中的圆形轮廓。

由于圆形轮廓，故轮器件和邻接表面之间的滚动接触将基本上为点接触。点接触导致与关于导致线接触的圆柱形轮的情况相比的更精确且更可靠的协作。

根据又一优选实施例，第二接触表面关于可移动触头部是静止的。

这提供了接触表面之间的明显且可预知的协作。

根据又一优选实施例，固定触头部包括所述轮器件。

这是本发明的非常重要的实施例，因为轮器件和邻接表面之间的协作的精确度可在轮器件位于固定触头部上时更容易优化。

根据可选的又一优选实施例，当轮器件位于所述固定触头部上时，轮器件包括位于固定触头部的一个端部处的第一轮和位于固定触头部的另一个端部处的第二轮，由此端部关于可移动触头部的移动方向被限定，并且该第一和第二轮沿所述移动方向对齐。

当轮器件位于固定触头部上时，每个端部处的轮的布置适合地适用于在离开时也减少磨损。

根据可选的又一优选实施例，当轮器件位于固定触头部上时，第一接触表面位于轮器件的上滚动点之下的水平处。

该布置以有利的方式有助于实现，电接触不发生，直到在进入阶段期间轮器件离开邻接表面。离开阶段也涉及对应的情况。

根据又一优选实施例，第一接触表面位于固定触头部的离隙表面之上的水平处，该离隙表面是定位成沿所述移动方向与第一轮对齐的部分。

从而实现的是，可移动触头部上的邻接表面在建立电接触时不接触固定触头部，使得电接触不被干扰或影响。

根据可选的又一优选实施例，可移动触头包括所述轮器件。

由于减少数量的轮从而是足够的，故将轮器件布置在可移动触头部上可在一些应用中为更有利的。对于进入阶段和离开阶段两者仅需要一个单一轮，并且由于抽头变换器中的固定触头的数量远大于可移动触头的数量，故必须装备有轮的接触部的数量为较低的。

根据又一优选实施例，第一接触表面位于轮器件的滚动点之下的水平处。

根据又一优选实施例，第一接触表面位于固定触头部的离隙表面之上的水平处，该离隙表面是定位成沿所述移动方向与所述邻接表面对齐的部分。

以上接下来的两个实施例具有与涉及其中轮器件位于固定触头部上的可选方案的对应实施例的优点类似的优点。

在其中第一接触表面的水平被关于协作构件详述的以上实施例中使用的用语“在...之上”和“在...之下”将理解为涉及，从固定触头部朝向可移动触头部的方向作为向上的方向。这可在上下文中为明显的，但是为了清楚起见，关于对应权利要求的解释来强调。

用语“与...对齐”可涉及线性对齐或沿着圆线对齐。

本发明的抽头变换器设有根据本发明的触头系统，并且本发明的变压器设有根据本发明的抽头变换器。

本发明的上述优选实施例在从属权利要求中详述。将理解，又一优选实施例当然可由以上优选实施例的任何可能的组合以及由以下实例的描述中提到的这些实施例和特征的任何可能的组合构成。

将通过其实例的以下详细描述并参照附图进一步说明本发明。

附图说明

图1是根据本发明的第一实例的触头部的透视图。

图2是图1的触头部的侧视图，其中可移动触头部绘出为处于三个不同位置。

图3是从图2中的触头部的上面的视图，绘出处于位置中的一个的可移动触头部。

图4是沿图2中的线B-B的截面图。

图5是沿图2中的线C-C的截面图。

图6是根据本发明的第二实例的触头部的透视图。

图7是图6的触头部的侧视图，其中可移动触头部绘出为处于三个不同位置。

图8是从图7中的触头部的上面的视图，绘出处于位置中的一个的可移动触头部。

图9是沿图7中的线B-B的截面图。

图10是沿图7中的线C-C的截面图。

具体实施方式

在图1中，示出了固定触头部1和可移动触头部2。固定触头部1是布置在抽头变换器中的多个类似固定触头部中的一个。可移动触头部2布置成与抽头变换器中的固定触头部中的一个接触。通过将可移动触头部2从一个固定触头移动到另一个固定触头，与设置有抽头变换器的变压器的连接点被改变，并且从而改变变压器的变压率。除了与触头系统相关的创造性特征以外，固定触头和可移动触头在抽头变换器中的大体布置以及在抽头改变时执行的操作步骤可为常规类型。因此，对抽头变换器的大体构造和大体操作的解释被认为是多余的。

连接点的改变包括可移动触头部2首先离开第一固定触头部，行进到另一固定触头部，并且接着进入另一固定触头部。附图示出了当进入固定触头部时的操作的部分。

图2示出了当可移动触头部2进入固定触头部1时的过程。在位置A，可移动触头部2从另一固定触头部(未示出)行进到固定触头部1。在位置B，可移动触头部2处于进入状态，其中可移动触头部2的邻接表面6在固定触头部1的轮3a上滚动。来自施力器件的力F相对于枢转轴线O-O成角度地推动可移动触头部2抵靠轮3a。施力器件例如可为机械压力弹簧。当可移动触头部2继续沿图中向右的方向移动时，其离开与轮3a的滚动接触，并且到达位置C，在该位置C，触头部1，2建立电接触。

在轮3a，3b之间，存在在轮的上外周之下的水平处且与其对齐的离隙表面5。在离隙表面5之后是固定触头部1的接触表面6。接触表面位于离隙表面5之上的水平处，但是位于轮3a，3b的上外周之下的水平处。

在为从离隙表面5的相对位置的上面的视图的图3中，可看到接触表面4和轮3a，3b。图3中的位置涉及图2的位置C。

图4示出了当邻接表面6在轮3a上滚动时的B位置，而图5示出了当建立电接触时的C位置。

弹簧力F朝向固定触头部1推动可移动触头部2。当可移动触头部2从位置A行进至位置B并且到达轮3a时，其最初将由轮3a克服弹簧的力F而升高。当可移动触头部2的邻接表面6在轮上滚动时，可移动触头部2的接触表面7从而将关于固定触头部1的接触表面4处于上升的位置，如图4所示。

当可移动触头部2进一步从位置B向图中的右侧行进到位置C时，邻接表面6最初将在轮3a上向下滚动，使得触头部2将降低。从而，可移动触头部的接触表面7将逐渐地接近固定触头部1的接触表面4，并且最终与其接触，如图5所示。这表示位置C。从而，可移动触头部2的邻接表面6处于离固定触头部1的离隙表面5的小距离。弹簧力F使接触表面4和7压靠彼此，以提供安全的电接触。

如果需要抽头从固定触头部1改变到另一固定触头部，则可移动触头部操作成朝向轮3b移动到图2中的右侧，或者在可应用时朝向轮3a移动到左侧。当到达轮3b时，邻接表面6将在离开阶段开始在轮3b上滚动。在与以上对于进入阶段描述的成镜像的移动图案之后，可移动触头部2接着行进到邻近的固定触头部，并且与其电接触。

图6-10示出了根据本发明的触头系统的第二实例。附图表示与图1-5相对应的视图。在该情况下，可移动触头部102设有轮103，其布置成与固定触头部101的成轮廓部分协作。成轮廓部分具有邻接表面106，其由成轮廓部分的各个端部处的邻接部分106a，106b组成。在邻接部分106a，106b之间，存在离隙表面105。固定触头部101具有沿着离隙表面105的侧部的接触表面104。

在进入阶段期间，在位置B，轮103在固定触头部101上的邻接部分106a上滚动，并且接触表面104，107维持彼此分离。当接触表面104，107如图10所示地彼此接触时，轮103不再抵靠固定触头部101滚动，而是位于其离隙表面105之上的短距离处。移动图案与图1-5中示出的装置的类似。

在两个实例中，接触表面定位成离可移动触头部的枢转轴线比协作轮/邻接部更近。将理解，在本发明的范围内，该关系反过来，即，接触表面离枢转轴线比协作轮/邻接部更遥远。

在两个实例中，可移动触头部2，102的行进示出为线性移动。可选地，可移动触头部2，102的移动可沿旋转方向，使得可移动触头部接触固定部1，101的部分沿着圆形移动路径移动。在该情况下，固定部1，101在图3和图8的平面中分别具有对应稍圆的延伸部。

Claims (14)

1.一种用于抽头变换器的触头系统，所述系统包括具有第一接触表面(4，104)的固定触头部(1，101)和具有第二接触表面(7，107)的可移动触头部(2，102)，所述可移动触头部(2，102)能够从非电接触位置(A)移动到电接触位置(C)，并且反之亦然，移动方向与所述第一接触表面(4，104)基本上平行，并且由此，施力器件(F)布置成将所述第一接触表面(4，104)和所述第二接触表面(7，107)朝向彼此推动，其特征在于，所述固定触头部(1，101)和所述可移动触头部(2，102)中的一个包括轮器件(3，103)，所述轮器件(3，103)与所述固定触头部(1，101)和所述可移动触头部(2，102)中的所述一个的接触表面分离并且能够相对于该接触表面旋转，并且布置成在从所述非电接触位置(A)移动到所述电接触位置(C)的进入阶段期间抵靠所述固定触头部(1，101)和所述可移动触头部(2，102)中的另一触头部的邻接表面(6，106)滚动，该滚动接触是在所述进入阶段期间在所述固定触头部(1，101)和所述可移动触头部(2，102)之间的唯一且单一的接触。

2.根据权利要求1所述的触头系统，其特征在于，所述轮器件(3，103)布置成在从所述电接触位置移动到非电接触位置的离开阶段期间，也在另一触头部上对应地滚动。

3.根据权利要求1或2所述的触头系统，其特征在于，所述可移动触头部(2，102)相对于枢转轴线(O)枢转地布置，并且所述施力器件(F)布置成沿枢转方向作用。

4.根据权利要求1或2所述的触头系统，其特征在于，所述轮器件(3，103)在其布置用于所述滚动接触的部分处具有穿过其轴线的平面中的圆形轮廓。

5.根据权利要求1或2所述的触头系统，其特征在于，所述第二接触表面(7，107)关于所述可移动触头部(2，102)是静止的。

6.根据权利要求1所述的触头系统，其特征在于，所述固定触头部(1)包括所述轮器件(3)。

7.根据权利要求6所述的触头系统，其特征在于，所述轮器件(3)包括位于所述固定触头部(1)的一个端部处的第一轮(3a)和位于所述固定触头部(1)的另一个端部处的第二轮(3b)，由此端部关于所述可移动触头部的移动方向被限定，并且所述第一和第二轮(3a，3b)沿所述移动方向对齐。

8.根据权利要求6或7所述的触头系统，其特征在于，所述第一接触表面(4)位于所述轮器件(3)的滚动点之下的水平处。

9.根据权利要求6或7所述的触头系统，其特征在于，所述第一接触表面(4)位于所述固定触头部(1)的离隙表面(5)之上的水平处，所述离隙表面(5)是定位成沿所述移动方向与所述第一轮(3a)对齐的部分。

10.根据权利要求1所述的触头系统，其特征在于，所述可移动触头部(102)包括所述轮器件(103)。

11.根据权利要求10所述的触头系统，其特征在于，所述第一接触表面(104)位于所述轮器件(103)的滚动点之下的水平处。

12.根据权利要求10或11所述的触头系统，其特征在于，所述第一接触表面(104)位于所述固定触头部(101)的离隙表面(105)之上的水平处，所述离隙表面是定位成沿所述移动方向与所述邻接表面(106)对齐的部分。

13.一种抽头变换器，其特征在于，所述抽头变换器设有至少一个根据权利要求1-12中任何一项所述的触头系统。

14.一种变压器，其特征在于，所述变压器设有根据权利要求13所述的抽头变换器。