CN105580099B - 分接开关、可调变压器和用于转换相应预选器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分接开关，所述分接开关包括预选器和精选器，其特征在于，该分接开关在预选器与精选器(18)之间具有连接部(36)，在该连接部中设置有至少一个耦联开关(38)。借助该可切换的连接部，能在精选器的辅助下基本上不产生气体地对预选器进行转换。

Description

分接开关、可调变压器和用于转换相应预选器的方法

本发明涉及一种分接开关，如其通常用在可调变压器中的那样，所述可调变压器具有至少一个主绕组和至少一个调节绕组。所述分接开关不仅具有至少一个精选器用于给调节绕组的多个抽头接线，而且具有至少一个与主绕组连接的预选器，所述调节绕组能经由该预选器以不同的极性与主绕组连接。通过借助分接开关实现的主绕组与调节绕组的串联，与调节绕组的抽头对应地可截取期望的不同的电压。用该方式，可在期望的范围中自由选择可调变压器的输入电压/输出电压。交流电的每一个相需要一个这样的分接开关。所述分接开关通常构成为旋转开关。预选器和精选器可集成地构成在该旋转开关的轴上。精选器通常由设置在旋转开关的不同平面上多个精选器触点构成。在每个平面上分别交替地切换调节绕组的每隔一个抽头。在设置在这两个平面上的各精选器触点之间通过已知的通常具有过渡电阻的负载转换开关进行转换。这样的布置结构例如在DE 10 2009 060 132中描述。但是，精选器也可由一个精选器触点构成，该精选器触点对调节绕组的设置在一个平面上的所有触点进行切换。该精选器触点也可具有过渡电阻。

现在问题尤其在于预选器的转换，也就是说，当借助预选器应改变调节绕组的极性时，预选器的转换。在此将预选器与调节绕组的第一绕组端部的连接转换到与调节绕组的第二绕组端部的连接。虽然该转换过程通常无电流地进行，但是不仅在主绕组中而且在调节绕组中感应有电压，这些电压可与各绕组彼此和对地的电容耦联一起，导致电弧并且因此导致在转换预选器时产生气体。

因此，本发明的任务在于实现一种分接开关，该分接开关使得预选器能至少基本上不产生气体地进行转换。

为此，本发明提供一种分接开关，所述分接开关包括预选器和精选器，其特征在于，所述分接开关在预选器与精选器之间具有电连接部，在该电连接部中设置有至少一个耦联开关，其中，所述预选器具有至少一个可运动的开关元件和两个开关触点，这些开关触点能与开关元件进行接通，所述电连接部与开关元件连接，其中，所述开关元件机械地或电气地与耦联开关的至少一个开关元件耦联，其中，所述耦联设计为，使得所述预选器的开关元件在所述耦联开关的开关元件闭合之后被置于不连接的中性位置。

此外，本发明提供一种可调变压器，所述可调变压器具有至少一个主绕组和至少一个调节绕组，所述可调变压器具有按照本发明的分接开关，其中，所述调节绕组具有多个抽头，这些抽头可由精选器接线，并且所述预选器使调节绕组以期望的极性与主绕组连接。

此外，本发明提供一种用于转换在按照本发明的分接开关中的预选器的方法，其特征在于下述步骤序列：

a)在需要的情况下，将精选器移动到预选器在调节绕组上的终端位置上；

b)将耦联开关从打开的正常位置切换到闭合的转换位置；

c)将预选器切换到非接通的中性位置；

d)将精选器经由调节绕组的抽头连续转接到调节绕组上的相反的终端位置上；

e)将预选器切换到调节绕组上的被精选器接通的终端位置上；

f)将耦联开关打开到其正常位置。

按照本发明，在分接开关的预选器与精选器之间设置有电连接部，在该电连接部中设置有至少一个耦联开关。

现在，精选器本身通过该耦联开关与预选器连接，并且预选器从调节绕组的一个端部到另一个端部的转换过程能在精选器辅助下实现，方式为，从调节绕组的一个端部例如经由调节绕组的所有抽头切换到另一个端部。在此优点在于，精选器通过负载转换开关或者通过辅助开关能至少基本上不产生气体地且无中断地在各个抽头之间进行切换。此外，该转换能不通过调节绕组的整个绕组进行，而是相应地总是仅从一个抽头到下一个抽头进行，使得在从一个抽头到另一个抽头转换时电势差明显更小。如果调节绕组具有例如十个抽头，那么在从一个抽头到下一个抽头转换时相应地仅存在调节绕组总电压的十分之一的电势差。此外，在精选器中经常设置有负载转换开关，使得在调节绕组的各抽头之间的转换能不仅不产生气体地而且也无中断地进行。在精选器经由各抽头转换期间，预选器保持在中性位置，在该中性位置中预选器不与调节绕组的两个端部接通。因为预选器通过与闭合的耦联开关的连接而位于和精选器引线相同的电势上，所以预选器无电势地(也就是说不产生电弧)转换到调节绕组的另一个端部上。因此通过本发明，预选器能借助精选器实现不产生电弧的并且因此不产生气体的转换。

在预选器与精选器之间的电连接部优选是直接的电连接部，例如导线或导体电路。但是，在该电连接部中除了耦联开关之外也可设置电的构件，例如电的过滤器、线圈、电阻、电容器等。

优选预选器具有至少一个可运动的开关元件和两个开关触点，这些开关触点可与开关元件接通，其中，电连接部与开关元件持续地接通。开关元件有规律地与主绕组连接并且所述开关触点与调节绕组的两个端部连接。因此，电连接部使预选器的开关元件与主绕组和精选器连接。因为在预选器转换时，精选器和预选器的开关元件与调节绕组的同一个端部接通，所以导致预选器的开关元件从开关触点分离、无电势地移动到中性的非接通的位置，并且因此不产生电弧以及没有气体相应地输入到周围的冷却介质(例如油)中。

优选预选器具有至少一个开关元件，该开关元件机械地或电气地与耦联开关的至少一个开关元件耦联。用该方式可将所述预选器和耦联开关的两种开关元件相互关联的操作以简单的方式互相结合，从而排除错误操纵。因此优选将所述耦联设计为，使得预选器的开关元件在耦联开关的开关元件闭合之后被置于中性位置中，在该中性位置中预选器不与调节绕组的两个端部连接。这样的目的在于，将预选器从整个转换过程中排除，转换过程现在由精选器自身实现。

此外，在本发明的一种有利的扩展方案中，所述耦联设计为，使得耦联开关的开关元件在预选器的开关元件闭合之后打开。因此，当在转换结束时预选器的开关元件与调节绕组的另一个端部接通时(精选器之前已转换到该另一个端部上)，耦联开关自动打开。

如上面已经阐述的那样，精选器不产生气体的切换可通过已知的负载转换开关实现。也可使用不带有在一个平面中进行切换的负载转换开关的精选器。该负载转换开关通常具有带有过渡电阻的精选器触点，以保证用该方式不产生气体地从一个抽头转换到下一个抽头。但是替代或附加于过渡电阻，负载转换开关也可设有一个或多个真空开关。就此而言指出，负载转换开关经常位于自身油密和气密的容器中。

优选负载转换开关具有至少一个过渡电阻，以便无中断地进行从一个抽头转换到下一个抽头的过渡过程。由此，调节绕组保持与主绕组接通，使得例如不因调节绕组相对于主绕组的电容耦联而产生电压。优选精选器可具有负载转换开关，如其在DE 10 2009 060132中描述的那样。这允许精选器的不产生气体的切换过程。

在本发明的一种有利的扩展方案中，分接开关(也就是说预选器和/或精选器)构成为旋转开关。这样的布置结构对于尤其用在供电的范围内的功率变压器是有利的。当应该同时切换变压器的多个相时，可以将相应的相相继地设置在旋转开关不同的平面中。因此能例如同时对交流电所有的三个相进行切换。

优选分接开关(也就是说预选器和/或精选器)构成为速动开关，该速动开关允许短的切换过程并且减少从一个抽头切换到下一个抽头的过渡时间。

优选预选器构成为换向器，该换向器的开关元件设计为与主绕组连接并且该换向器的两个开关触点设计为与调节绕组的两个端部接通。这样的预选器在切换技术方面是非常容易实现并且此外是可靠的。

此外，本发明涉及一种可调变压器，该可调变压器具有至少一个主绕组和至少一个上文描述类型的调节绕组，在该可调变压器中调节绕组具有多个抽头，这些抽头可由精选器接线，并且在该可调变压器中预选器使调节绕组以期望的极性与主绕组连接。

在按本发明的方法中执行下面的步骤序列，所述方法用于转换在上面描述类型的可调变压器中的分接开关的预选器：a)在需要的情况下，将精选器移动到预选器(下面简称：换向器)在调节绕组上的终端位置上。在该方式下保证，当耦联开关闭合时精选器位于与换向器相同的电势上。如果情况不是这样的，那么可能根据在调节绕组(与换向器接通的)端部与(分接开关正好位于的)抽头之间的电势差发生短路。

为了转换预选器，耦联开关从其打开的正常位置切换到闭合的转换位置。因为耦联开关仅为了预选器或者说换向器的转换而闭合，所以该闭合的位置也称为转换位置。

现在，将预选器切换到非接通的中性位置。因为调节绕组经由精选器与主绕组连接并且所述转换应借助精选器进行，所以必须将预选器置于非接通的中性位置，因为否则在换向器与精选器之间出现电势差，该电势差可能经由电连接部和耦联开关而短路。现在，将精选器经由调节绕组的所有抽头连续转接到调节绕组的另一个端部上。如已经阐述的那样，该连续转接借助可能存在的辅助触点或借助已知的负载转换开关至少基本上不产生气体地实现。当分接开关到达在调节绕组上的另一个终端位置时，预选器也被切换到该新的终端位置上。在此，预选器由于闭合的耦联触点而位于与精选器相同的电势上。现在，又将耦联开关打开到该耦联开关的正常位置中。由此结束预选器的不产生电弧和气体的转换。

为了简化该方法，可优选规定，预选器的开关元件与耦联开关的开关元件耦联，以便因此自动化并且因此无错误地进行换向器和耦联开关的操纵序列。用该方式也能调节切换时间、例如在两个开关元件之一又打开之前的两个开关元件闭合的时间。因此，通过该耦联也能最小化切换过程中的静止时间。显而易见的是，也能用电气或电子的控制装置操纵换向器和/或耦联开关的开关元件。

本发明的上述实施形式能以任意方式组合。

现在，例如借助示意性的附图描述本发明。附图如下：

图1示出具有主绕组和调节绕组的可调变压器的分接开关的线路图，所述分接开关具有预选器、精选器、负载转换开关和耦联开关；

图2a至图2f示出一系列线路图，用于说明例如在图1的可调变压器中借助精选器对预选器的转换。

可调变压器10包含主绕组12和具有多个抽头16的调节绕组14。在该可调变压器10中设置有分接开关17，该分接开关包括预选器20和精选器18。精选器18又包括精选器触点32、34和负载转换开关24，该负载转换开关在精选器触点32、34之间进行转换。预选器20构成为换向器。预选器20使调节绕组14以期望的极性与主绕组12连接，并且精选器l8通过精选器触点32、34对调节绕组14待接线的抽头16进行预选，在该实施例中，在精选器触点32、34之间的转换通过负载转换开关24实现。主绕组12与预选器20的开关元件22连接，而预选器的开关触点21、23与调节绕组14的端部连接。因此，预选器20的开关元件22选择性地使调节绕组的两个端部中的一个端部经由开关触点21、23与主绕组12连接或者该开关元件保持在非接通的中性位置，如在图2c和图2d中示出的那样。

精选器l8经由负载转换开关24与负载引线28连接。负载转换开关24具有滑动开关，该滑动开关在短的过渡阶段中、在使用负载转换开关24的过渡电阻30的情况下交替地与两个精选器触点32、34接通。因此，负载转换开关24包含两个过渡电阻30，它们分别与相应的一个精选器触点32、34连接。用该方式，滑动开关元件26移动通过负载转换开关24的四个触点，其中，在过渡电阻30之间进行切换时实现从调节绕组14的一个抽头16转换到下一个抽头16。在负载转换开关24中实际转换之前，待接线的抽头被精选器触点32、34无电压地预选。因此，随着每次转换，滑动开关元件26从负载转换开关24中的示出的右边的终端位置移动到左边的终端位置(虚线示出)，并且反之亦然。在负载转换开关24中，也能使用其他的构件和切换序列，例如使用具有辅助开关的真空开关管。此外，分接开关17也能构成为所谓的负载选择器，其中，精选器18包括负载转换开关24和精选器触点32、34。在此，待接线的抽头16的预选以及负载转换在一个步骤中进行。

现在按本发明，精选器18经由电连接部36与预选器(换向器)20连接，优选与该预选器的开关元件22连接。在该连接部36中设置有耦联开关38，借由该耦联开关可中断在负载转换开关24的负载引线28与主绕组12之间的连接。耦联开关38的开关元件40优选经由机械或电气的耦联部42与换向器20的开关元件22耦联，由此可同步它们的操作。所述开关元件可构成为真空开关管或速动触点。在下面的图2a至图2f中阐述在上述的分接开关17中的换向器的转换。

在各附图中，相同的或功能相同的部件设有相同的附图标记。负载转换开关24在图2a至图2f的示意性的附图序列中仅非常示意性地示出。

图2a示出分接开关17的正常的运行位置，在该位置中耦联开关38打开，使得负载转换开关24的负载引线28上的电压等于与调节绕组14的抽头18以及主绕组12相应的电压分量相应的电压。

为了转换预选器20，也就是说为了转换调节绕组14的极性，当精选器18位于调节绕组14的与换向器20的接触位置相应的绕组抽头16上时，闭合耦联开关38(图2b)。现在，将换向器20的开关元件22切换到非接通的中性位置，如在图2c中示出的那样。耦联开关38的开关元件40和换向器20的开关元件22能互相耦联，从而耦联各开关元件的打开和闭合，也就是说，强制性地同步各开关元件的打开和闭合。在一种优选的实施形式中，可通过传动装置(在此未示出)实现操纵，该传动装置设置在负载转换开关与选择器之间。此外可能的是，直接由预选器20进行操纵。用该方式，排除相应的开关元件的错误操纵。在图2c中示出的转换阶段中，现在调节绕组14仅经由精选器18和负载转换开关24与主绕组12连接。现在，借助精选器触点32、34与操纵负载转换开关24的操纵相结合地将精选器18移动到调节绕组14的另一个终端位置上，如在图2d中示出的那样。在此，在精选器预选了“下一个”抽头之后，负载转换开关24总是在两个精选器触点32、34之间来回切换。当精选器已经连续转接切换到调节绕组14的另一个端部时，将在接触位置中的换向器20的开关元件22切换到调节绕组14下面的端部，精选器18和负载转换开关24连接在该端部上。因为换向器20、主绕组12和具有负载转换开关24的精选器18经由闭合的耦联触点38位于相同的电压水平，所以换向器20的该转换过程也无电势地进行，也就是说不产生电弧并且因此不产生气体地进行。在按照图2e对换向器进行转换之后，现在又打开耦联开关38，如在图2f中示出的那样。现在，可调变压器10又到达其正常的运行位置。

本发明不受限于示出的实施例，而是能在后面的权利要求书的保护范围之内变化。在此，替代于机械的开关触点(例如真空开关管)，也能使用半导体开关元件(例如绝缘栅双极型晶体管)。该半导体开关元件能在精选器18、负载转换开关24、预选器20以及精选器触点32、34中用于切换。

Claims (10)

1.分接开关，所述分接开关包括预选器(20)和精选器(18)，其特征在于，所述分接开关在预选器与精选器之间具有电连接部(36)，在该电连接部中设置有至少一个耦联开关(38)，其中，所述预选器(20)具有至少一个可运动的开关元件(22)和两个开关触点(21，23)，这些开关触点能与开关元件进行接通，所述电连接部(36)与开关元件(22)连接，其中，所述开关元件(22)机械地或电气地与耦联开关(38)的至少一个开关元件(40)耦联，其中，所述耦联设计为，使得所述预选器(20)的开关元件(22)在所述耦联开关(38)的开关元件(40)闭合之后被置于不连接的中性位置，其中，所述精选器(18)从调节绕组的一个端部经由调节绕组的所有抽头切换到另一个端部并且所述预选器的开关元件(22)在所述精选器(18)经由各抽头转换期间保持在中性位置。

2.按权利要求1所述的分接开关，其中，所述耦联设计为，使得所述耦联开关(38)的开关元件(40)在预选器(20)的开关元件(22)闭合之后打开。

3.按权利要求1所述的分接开关，其中，所述耦联开关(38)能经由设置在负载转换开关(24)和精选器(18)之间的传动装置操纵。

4.按权利要求2所述的分接开关，其中，所述耦联开关(38)能经由设置在负载转换开关(24)和精选器(18)之间的传动装置操纵。

5.按权利要求1至4中任一项所述的分接开关，其中，精选器触点(32，34)构成为速动开关或者包含真空开关管。

6.按权利要求1至4中任一项所述的分接开关，所述分接开关构成为旋转开关。

7.按权利要求1至4中任一项所述的分接开关，其中，所述精选器(18)构成为负载选择器。

8.按权利要求1至4中任一项所述的分接开关，其中，所述预选器(20)构成为换向器。

9.可调变压器(10)，所述可调变压器具有至少一个主绕组(12)和至少一个调节绕组(14)，所述可调变压器具有按权利要求1至8中任一项所述的分接开关(17)，其中，所述调节绕组具有多个抽头(16)，这些抽头可由精选器(18)接线，并且所述预选器(20)使调节绕组(14)以期望的极性与主绕组(12)连接。

10.用于转换在按权利要求1至8中任一项所述的分接开关(17)中的预选器(20)的方法，其特征在于下述步骤序列：

a)在需要的情况下，将精选器(18)移动到预选器在调节绕组(14)上的终端位置上；

b)将耦联开关(38)从打开的正常位置切换到闭合的转换位置；

c)将预选器(20)切换到非接通的中性位置；

d)将精选器(18)经由调节绕组(14)的抽头(16)连续转接到调节绕组(14)上的相反的终端位置上；

d')在所述精选器(18)经由各抽头转换期间将所述预选器(20)保持在中性位置；

e)将预选器(20)切换到调节绕组(14)上的被精选器(18)接通的终端位置上；

f)将耦联开关(38)打开到其正常位置。