CN1068958C - 转换开关及负载抽头转换开关联动系统 - Google Patents

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Abstract

本文揭示了一种含有转换开关部分的负载抽头转换开关。该转换开关包括：一可动主触点(38)，第一和第二固定主触点(40a，40b)以及能够将驱动轴(22)的旋转运动变换为可动主触点的线性运动的伸缩连杆系统(30)。该负载抽头转换开关还包括含有齿轮的联动系统(10)(该齿轮可由马达驱动旋转)，用来保存马达能量的弹簧电池以及用于连接齿轮和弹簧电池的联动装置。在联动装置上耦合连接有一个转轴，从而使弹簧电池能够驱动轴进行旋转，并进而造成可动主触点的运动。一预定量的轴的旋转运动可以便可动主触点从与第一固定主触点相接触的情况下运动到与第二固定主触点相接触。

Description

转换开关及负载抽头转换开关联动系统
本发明一般涉及电子开关设备。具体来说，它涉及一种转换开关和联动系统。本发明的当前优选实例已经在与变压器有关的负载抽头转换开关(LTC)中得到使用。
负载抽头转换开关(或LTC)是一种用来在变压器的多个分流接头中开关负载连接的设备。这种LTC可以是电抗或电阻型开关。它的构成及工作原理已广为本领域专业人员所知，因此本文仅对其进行概括说明，并借此提供与先前工作中存在的问题有关的背景信息，进而将本发明的内容引入正文。在下文中将根据图6A-6C并与本发明的优选实例一起对LTC的工作原理进行更加详细的说明。
简单地说，根据所用开关的类型，有可能需要(也可能不需要)在掉换接头的过程中，保证用来与负载连接的选择器触点处于无电流状态。在需要保证选择器触点处于无电流状态的情况下，有必要在新接头选择完成之后，再进行电流转换。
LTC经常使用于大电流的环境中。典型的电阻型LTC一般包括一个接头选择器和一个含有许多并联主电流负载、电弧及电阻触点的独立转换开关。这些触点一般工作于圆周或翻转运动中。本发明具体涉及一种可使用于大电流环境中的转换开关，在此开关中有必要或需要使多个触点并联，从而允许同时连接或断开多个触点。先前工作中电阻型LTC的缺点在于其总体尺寸过大。
对低电流环境来说，转换器及接头选择器开关这两种功能被集成入一个“电弧接头开关LTC”之中，这种LTC包括常置于圆形可动主触点中的固定触点、主开关触点和转换触点。电弧接头开关LTC的优点在于他的尺寸相对较小。其缺点是在圆周运动中很难使触点并联。换句话说，很难并联放置多个触点，以使可动主触臂的运动能简单、直接(如线性)地将大电流从第一套多个触点转换到第二套触点上。
本发明的一个目的是提供这样一种转换开关，它尺寸较小且含有多个并联触点，并且具有大电流的容量。通过提供这种转换开关(即，其主触点、主开关触点和转换触点都是固定触点，且开关过程通过移动一个可动主触点来完成)而使本发明的目的得以实现。可动主触点最好以线性运动来进行工作，从而允许LTC在尺寸相对较小的情况下，能使触点并联以获得大电流负载容量。
为实现上述目的，本发明提供了一种转换开关，其包括：可动主触点；第一和第二固定主触点；与上述可动主触点耦合连接的伸缩连杆系统，伸缩连杆系统含有能够将轴或驱动系统的旋转运动变换为上述可动主触点的线性运动的装置；其中上述轴的一预定旋转运动量可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主触点相接触。
为实现上述目的，本发明还提供了一种开关系统，其包括：可动主触点；第一和第二固定主触点；与上述可动主触点耦合连接的移动装置，该移动装置能够将轴的旋转运动变换为上述可动主触点的线性运动，其中上述轴的一预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主触点相接触。
为实现上述目的，本发明进一步提供了一种含有转换开关的负载抽头转换开关(LTC)，其包括：可动主触点；第一和第二固定主触点；与上述可动主触点耦合连接的移动装置，该移动装置能够将轴的旋转运动变换为上述可动主触点的线性运动，其特征在于，上述轴的一预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主触点相接触；含有齿轮的联动系统(该齿轮可由马达驱动旋转)；用来保存上述马达能量的弹簧电池，用于连接上述齿轮和上述弹簧电池的联动装置，以及与上述联动装置相连的轴，上述弹簧电池可用来驱动轴进行旋转，并进而造成可动主触点的运动。
参考图6A-6C，本发明的当前优选实例包括：一可动主触点(38)，第一和第二固定主触点(40a,40b)以及与可动主触点38耦合连接的伸缩连杆系统(30)。固定主触点40a,40b可由一套单个或多个并联固定主触点构成，它可通过允许可动主触点同时连接或断开所有的固定主触点40a,40b来提高开关的电流负载容量。伸缩连杆系统含有能够将驱动轴(22)或联动系统(10)的旋转运动变换为可动主触点(38)的线性运动的装置。此装置的特点在于，轴的一预定量的旋转运动将使得可动主触点从与第一固定主触点(40a)相接触的情况下运动到与第二固定主触点相接触(40b)。
本优选实例还包含第一和第二固定主开关触点(42a,42b)，它们都可以由一套单个或多个并联固定主开关触点构成。另外，本优选实例还包括第一和第二固定转换触点(44a,44b)，它们也可以由一套单个或多个并联触点构成。
本优选实例还进一步包括：含有齿轮(12)的系统(10)(该齿轮可由马达(80)驱动旋转)，用来保存马达能量的弹簧电池(26)，用于连接齿轮和弹簧电池的联动装置(14,16,18)，以及与联动装置相连的轴(22)。弹簧电池用来驱动轴(22)进行旋转，并进而造成了可动主触点(38)的运动。
本发明的其它特点将在下面得到说明。
图1A-1D描绘了根据本发明所述联动系统10的各个工作阶段。
图2A-2C描绘了根据本发明所述伸缩连杆系统30的各个工作阶段。
图3A和3B为具有创造性的转换开关(含有伸缩连杆系统、可动及固定触点的)的正视图和侧视图。
图4A,4B和图5A,5B描绘了与图3A,3B相类似的内容，但其中的主触点移动到了不同的位置。
图6A-6C图解性和示意性地描绘了根据本发明所述的LTC与负载和变压器调压绕组之间的连接关系。图6A描绘的是处于图3A和3B所示位置上的转换开关，图6B描绘的是处于图4A和4B所示位置上的转换开关，而图6C描绘的则是处于图5A和5B所示位置上的转换开关。
在本发明当前优选实例中，一齿轮系统(未画出)可以用来将马达驱动输出轴所转的圈数(如5圈)转换为一个完整的LTC工作过程。这套齿轮(未画出)可以将轴的旋转运动圈数转换为齿轮12(它与图1A-1D中所示的驱动或联动系统耦合连接)的二分之一圈。随着齿轮12的旋转运动，系统将通过图中所示的第一、第二和第三联动装置14,16,18向弹簧电池充电。图1A描绘的是处于第一种状态的联动系统10，在此状态中，弹簧电池26未被充电。在图1B所示的联动系统10中，马达(在图6中的序号为80)开始带动齿轮12旋转以对弹簧电池26进行充电。弹簧电池26中弹簧充电的末了状态如图1C所示。当弹簧被释放时，它将把驱动连杆20推到图1D所示的位置。驱动连杆20能使轴22做高速圆周运动。齿轮12的另外二分之一圈将使得驱动连杆20回到如图1A所示的初始位置。它驱动轴22作圆周运动的过程与上述过程相类似，只是旋转运动方向正好相反。
在图2A-2C中画出了做圆周运动的齿轮12(在图2A-2C中未画出，但在图1A-1D中画出)和轴22是如何驱动伸缩连杆系统30的。该伸缩连杆系统包括固定触点32,34；伸缩连杆36及可动主触点38。可动主触点38在图2A-2C所示的平面内从左向右作线性运动。图2A中的可动主触点38位于初始位置。在图2B中，可动主触点位于其之间位置。图2C中的可动主触点位于接头转换完成之后的末了位置。在本优选实例中，可动主触点大约从图2A中的初始位置向图2C中的末了位置移动36mm。这个线性移动量大约对应于驱动轴22旋转运动16°。
图3A和3B描绘的是处于“开位置”的可动主触点38，此时，电流通过集流器46和可动主触点38流入固定主触点40a。在图4A和4B中，可动主触点38处于其中间位置，此时，电流通过集流器46和可动主触点38以及转换触点44a和44b流向转换开关的两侧。
图5A和5B描绘的是处于相反位置的可动主触点38。此时，电流通过集流器46和可动主触点38从固定主触点40a流向位于转换开关对面的固定主触点40b。
图6A-6C示意性地描绘了转换开关、联动系统10,22、伸缩连杆系统30、负载70、马达80、接头选择器50及变压器调压绕组(变压器未全部画出)之间的典型连接图。其中，变压器的主绕组52与调压绕组/接头选择器50相连接。负载70与变压器主绕组52有效耦合或电子连接。图6A-6C中还画出了第一接头选择臂54和第二接头选择臂56；以及第一、第二、第三、第四和第五接头的位置，它们分别表示为60,62,64,66和68。图中还画出了分别与触点44a和44b相连接的主开关接触电阻R1和R2。应该注意的是，每个触点40a,42a,44a及其对应部分40b,42b,44b都可以(最好是)由一套两个或多个并联触点构成。例如，在图3A,3B,4A,4B和5A,5B所示的优选实例中，固定主触点40a和40b都由4个垂直并联排列的触点构成。
图6A描绘的是处于图3A和3B所示位置的转换开关。在本例中，选择器触点54置于接头位置62，而选择器触点56则置于接头位置60。现在，假设需要将选择器触点56从接头位置60移动到接头位置64(在图中用虚线56’和箭头57表示)。则根据LTC的最佳工作方法并如图6A所示，接头选择器触点的重置过程将处于无电流状态。即，负载电流Iload将全部流过固定触点40a、可动主触点38及负载70(图6A中的固定主开关触点42a和固定转换触点44a被跳过)。
图6B描绘的是处于图4A和4B所示位置的转换开关。在此图例中，接头选择触点56被重新移动到接头位置64，转换开关的可动主触点38将线性地移动(如箭头47所示)到中间位置。此时，转换开关与转换触点44a和44b桥接。在这种状态下，负载电流Iload将由电阻R1和R2分担，而且此时的环路电流受电阻R1与R2总和的限制。
图6C描绘的是处于图5A和5B所示位置的转换开关。在此图例中，可动主触点38的位置将使得负载电流Iload全部流过固定主触点40b、可动主触点38和负载70。
熟练人员可以看出，上述说明并不完整。即，转换开关还存在很多种状态，每种状态中的可动主触点38所处的位置与图6A-6C所示的位置都可能不同。但是，上述说明足以使熟练人员掌握和使用本发明。
总之，根据本发明所述的优选实例包括：(1)联动系统。当被马达驱动时，它可操纵弹簧电池以提供所需的驱动轴运动；(2)伸缩连杆系统。它可将驱动轴的旋转运动变换为转换开关可动主触点的线性运动。根据本发明所述，一预定量的驱动轴的旋转运动将使得可动主触点从与第一固定主触点相接触的情况下运动到与第二固定主触点相接触。
应该注意，用弹簧电池驱动转换开关以及上述连接及断开触点的顺序目前已经广泛应用于LTC之中。本发明的一个重要特点在于，联动系统以这样一种方法来操纵弹簧电池以提供运动。即，本发明利用伸缩连杆系统使得可动主触点能够作充分的线性运动。这种特点使得将主触点、主开关触点及转换触点固定成为可能。本发明的综合效果使得人们可以在相对较小的大电流LTC中进行触点并联，而这一点在从前被认为是不可能的。利用这种方法，本发明实现了上述目的，并取得了意想不到的良好效果。
以下的权利要求保护范围，其意图并不仅限于本发明的优选实例。熟练人员可以立刻明白，上述优选实例是可以做多种修改的。

Claims (22)

1．一种转换开关，其特征在于包括：
(a)可动主触点；
(b)第一和第二固定主触点；
(c)与上述可动主触点耦合连接的伸缩连杆系统，伸缩连杆系统含有能够将轴或驱动系统的旋转运动变换为上述可动主触点的线性运动的装置；其中上述轴的一预定旋转运动量可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主触点相接触。
2．如权利要求1所述的转换开关，其特征在于它还包括第一和第二固定主开关触点，其中上述轴的第二预定旋转运动量可以使上述可动主触点从与上述第一固定主开关触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主开关触点相接触。
3．如权利要求2所述的转换开关，其特征在于上述第一和第二固定主开关触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
4．如权利要求2所述的转换开关，其特征在于它还包括第一和第二固定转换触点，其中上述轴的第三预定旋转运动量可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第一和第二固定转换触点同时接触。
5．如权利要求4所述的转换开关，其特征在于上述第一和第二固定转换触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
6．如权利要求1所述的转换开关，其特征在于它还包括：含有齿轮的联动系统(该齿轮可由马达驱动旋转)，用来保存上述马达能量的弹簧电池，用于连接上述齿轮和上述弹簧电池的联动装置，以及与上述联动装置相连的轴，其中所述弹簧电池可用来驱动轴进行旋转，并进而造成可动主触点的运动。
7．如权利要求1所述的转换开关，其特征在于上述固定主触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
8．一开关系统，其特征在于包括：
(a)可动主触点；
(b)第一和第二固定主触点；
(c)与上述可动主触点耦合连接的移动装置，该移动装置能够将轴的旋转运动变换为上述可动主触点的线性运动，其中上述轴的一预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主触点相接触。
9．如权利要求8所述的开关系统，其特征在于它还包括：含有齿轮的联动系统(该齿轮可由马达驱动旋转)，用来保存上述马达能量的弹簧电池，用于连接上述齿轮和上述弹簧电池的联动装置，以及与上述联动装置相连的轴，其中所述弹簧电池可用来驱动轴进行旋转，并进而造成可动主触点的运动。
10．如权利要求8所述的开关系统，其特征在于它还包括第一和第二固定主开关触点，其中上述轴的第二个预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主开关触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主开关触点相接触。
11．如权利要求10所述的开关系统，其特征在于上述第一和第二固定主开关触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
12．如权利要求10所述的开关系统，其特征在于它还包括第一和第二固定转换触点，其中上述轴的第三预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第一和第二固定转换触点同时接触。
13．如权利要求12所述的开关系统，其特征在于上述第一和第二固定转换触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
14．如权利要求8所述的开关系统，其特征在于上述固定主触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
15．如权利要求8所述的开关系统，其特征在于上述移动装置含有一个与上述可动触点及上述轴耦合连接的伸缩连杆。
16．一种含有转换开关的负载抽头转换开关(LTC)，上述转换开关包括可动主触点；第一和第二固定主触点；与上述可动主触点耦合连接的移动装置，该移动装置能够将轴的旋转运动变换为上述可动主触点的线性运动，其特征在于，上述轴的一预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主触点相接触；含有齿轮的联动系统(该齿轮可由马达驱动旋转)；用来保存上述马达能量的弹簧电池，用于连接上述齿轮和上述弹簧电池的联动装置，以及与上述联动装置相连的轴，上述弹簧电池可用来驱动轴进行旋转，并进而造成可动主触点的运动。
17．如权利要求16所述的负载抽头转换开关，其特征在于它还包括第一和第二固定主开关触点，其中，上述轴的第二个预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主开关触点相接触的情况下运动到与上述第二固定主开关触点相接触。
18．如权利要求17所述的负载抽头转换开关，其特征在于上述第一和第二固定主开关触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
19．如权利要求17所述的负载抽头转换开关，其特征在于它还包括第一和第二固定转换触点，其中，上述轴的第三预定量的旋转运动可以使上述可动主触点从与上述第一固定主触点相接触的情况下运动到与上述第一和第二固定转换触点同时接触。
20．如权利要求19所述的负载抽头转换开关，其特征在于上述第一和第二转换触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
21．如权利要求19所述的负载抽头转换开关，其特征在于上述固定主触点都由一套两个或多个并联放置的固定触点构成，从而使可动主触点能够同时连接或断开一套触点中的所有触点。
22．如权利要求21所述的负载抽头转换开关，其特征在于上述移动装置含有一个与上述可动触点及上述轴耦合连接的伸缩连杆。
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