CN1143426A - 用于步进开关的负载转换器和负载选择器的转换装置 - Google Patents

用于步进开关的负载转换器和负载选择器的转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于步进开关的负载转换器和负载选择器的转换装置，它包含两个在两个方向可移动的开关触点。其中第一个开关触点构成主开关触点，并且与第一个真空开关管一起与负载分路相连，而第二个开关触点构成电阻开关触点，并通过由第二个真空开关管和一个转接电阻构成的串联电路与负载分路相连。主开关触点和电阻开关触点可彼此独立、互不影响地移动，在电阻开关触点离开原来的固定步进触点之前，主开关触点总是与开关方向无关地突发式地接触到新的固定步进触点。

Description

用于步进开关的负载转换器和负载 选择器的转换装置
本发明涉及一种负载转换器和负载选择器的转换装置，该装置具有至少两个固定步进触点(Stufenkontakt)。DE-OS2520670公开了这样的转换装置。
这种已知的转换装置有两个在两个方向可移动的开关触点，将负载分路由一个步进触点转换到另一个步进触点，其中的一个用作主开关触点，另一个用作电阻开关触点，在静止状态这两个触点靠在同一步进触点上。这两个可移动的开关触点牢牢地耦合在一起，并被安置在同一个触点支承上，从而可通过移动这一触点支承而同时控制两个开关触点。与开关方向无关地，总是交替地一个触点在前，而另一个触点跟在其后。
每一个可移动的开关触点串接在一机械串列触点上，这两个串列触点可以同时，也可以单独地同负载分路连接。这种可选择的连接可以通过可移动的机械的分离触点或转换触点来实现。此外，这种已知的装置还设置有一弹簧传动装置，该弹簧传动装置在被释放后不仅驱动上述两个可移动的，机械地彼此耦合的开关触点，而且也控制分离触点。
这种已知的转换装置存在若干缺点。其中一个缺点是，它必需一机械分离触点；真空开关管，虽然它具有不易烧耗从而避免了对周围介质的污染，以及具有很高的可获得的开关次数等优点，但却不能用于该已知的转换装置。另一个缺点是，在这种已知的转换装置中，根据开关的方向，开关触点的机械功能由在前转变为跟在后或相反；开关过程随着开关方向而改变。这样，必须由弹簧共同驱动两开关触点，而且正如上面所述那样，用作建立与负载分路连接的机械分离触点也同时被弹簧驱动，这样就产生了复杂的运动，并必需昂贵的机械弹簧。
本发明的任务是提供一种如本说明书开始部分所述这种类型的转换装置，可用于负载转换器和负载选择器。该装置使用真空开关管作为主触点和电阻触点，具有简单的动力学关系，并只具有一个简单的，以同样方式在两个释放方向工作的，并且只实现一个总是相同的开关步骤的弹簧，以操纵尽可能少的转换工具(Umschaltmittel)。
这一任务将这样来实现，开关触点的转换可通过弹簧的突发式释放来引导，其中一个开关触点作为主开关触点可直接与负载分路相连接，并且，另一个开关触点作为电阻开关触点与一转接电阻串联并同样可与负载分路连接，而且，在作为电阻开关触点的、与负载分路可连接的开关触点离开原来的固定步进触点之前，作为主开关触点的、与负载分路可连接的开关触点已接触到新的固定步进触点。所述的两开关触点彼此独立并在没有机械耦合和影响的情况下具有可移动性，其中的一个开关触点与转接电阻串联，这样，与开关方向无关，总是同样的第一个开关触点作为主开关触点，同样的第二个开关触点作为电阻开关触点并可与负载分路相连接，作为主开关触点的第一个开关触点和作为电阻开关触点的第二个开关触点与负载分路的连接是借助于两个独立的、并可分别控制的真空开关来完成；并且，只有第一个开关触点作为主开关触点，它可由释放的弹簧直接突发式地操纵。
本发明的转换装置的优点尤其在于，使用这一装置可以得到很小的遮断功率需求。这样，为防止可能发生的不可预见的真空开关管的中断，作为安全装置可以安置一机械的串列紧急转换距离(Notschaltstrecke)，该串列紧急转换距离在本发明的转换装置用作负载选择器的应用中是本来就具备的，并且在必要时可通过周知的断路器释放时的光电弧探测的方法以很简单的方式被监控。此外，由于本发明的转换装置的遮断功率需求很小，所以该转换装置可以由较小的并因而便宜的真空开关管做成。本发明的转换装置的另一个优点是，通过主开关触点和电阻开关触点的分开操纵可以获得较大的触点行程，该优点对于触点元件的距离和由此决定的可获得的耐压强度，以及加载紧急开关时的再次击穿电压等具有很大意义。本发明的特征在于，与开关方向以及传动装置的运动(转动)方向无关，主开关触点总是突发式地被驱动在前头。
虽然从DE-PS 756 435中在原理上已经知道，在选级器触点的运动方向改变时，连接在转接电阻上的一个选择器触点“超过”另一个。但是，在这一已知的方法中，两个选级器触点，即选择器接触臂，机械地彼此并与传动装置耦合在一起。上述“超过”只能机械地通过传动机构的一个空载运行，或者用电的方法通过两个附加的转换开关来实现。这两个转换开关在转动方向改变时交换选级器触点的电路布置。相反地，在本发明的转换装置中，两个接触臂可以完全独立地运动：主开关触点通过释放的弹簧突发式地运动到新的固定步进触点，接着电阻开关触点以任意的可选择速度跟在主开关触点之后运动。
同样地，虽然从WO94/02955对于负载选择器来说已经知道，两个选择臂可彼此独立地运动，并且没有机械的耦合。在这种方法中，电阻触点在传动轴的驱动下在弹簧的运动过程中缓慢连续地预选新的固定步进触点，在弹簧释放以后，开关触点突发式地跟着这一运动。但这里所描述的装置只适合于负载选择器。因此，这种用作负载选择器的已知装置有高的遮断功率需求，从而必须采取附加的，超出机械紧急转换距离的措施，以确保对不可预测的统计的真空开关管的中断可能性具有足够的安全保护。对于上述的开关负载用于这样已知的装置中来说，在负载分路必须安装由两个真空开关管组成的串联电路，这两个真空开关管以适当的方式被同时操纵。这样一来，一方面提高了电路费用，另一方面为同时操纵两个真空管必需有附加的机械手段。
下面根据附图举例进一步说明本发明。
图1表示用作一负载转换器的一部分的按照本发明的第一个转换装置。
图2表示用作一负载选择器的一部分的按照本发明的该转换装置。
图3表示该转换装置中，由一个电压级到另一个电压级的必需的转换步骤。
图4表示属于该转换装置的多次步进转换的转换图。
图5表示用作一负载转换器的一部分的按照本发明的第二个转换装置。
图6表示该第二个转换装置中，由一个电压级转向另一个电压级的必要转换步骤。
图7表示用作一负载转换器的一部分的按照本发明的第三个转换装置。
图8表示该第三个转换装置中，由一个电压级转向另一个电压级并又返回的必要步骤。
图9表示该第三个转换装置所附属的转换图。
按照本发明的第一个转换装置的转换序列与该转换装置用在负载转换器还是用在负载选择器中无关，该序列原则上是一致的。唯一的区别在于，用在该负载选择器情况下，在同一开关方向的多级转换是可能的，即，例如由n通过n＋1转换到n＋2，而用在负载转换器情况下，虽然从电的方面说转换可以多级进行，但是从机械方面说，每个转换只能在两个位置之间交替，即，开关方向发生了改变。
图1所示的转换装置有两个固定步进触点A和B，以已知的方式通过一选级器与分段式线圈的抽头n，n＋1，n＋2，…相连。真正的转换装置连接在固定步进触点A和B之间。该转换装置由通过第一个真空开关管SKV连接到共同支路的主开关触点SKM，以及与主开关触点无关的、无机械耦合的、可移动的电阻开关触点HKM组成，所述的触点HKM通过由第二个真空开关管HKV和转接电阻R构成的串联电路也连接到共同支路上。此外，在本实施例中设置有持续主触点DHKA和DHKB(这样是有好处的)，在静止状态负载电流经持续主触点流过，从而使转换装置去负荷。但是，对于转换装置的功能来说持续主触点不是必不可少的，负载电流也可以，在相应的真空开关管尺寸下，通过机械主开关触点SKM和与之串联的第一个真空开关管SKV(在静态下保持接触状态)流动。
图2表示作为负载选择器的组成部分的第一个转换装置，这里，持续主触点同样不是必不可少的。该转换装置的操作在用作负载转换器的组成部分情况下和用作负载选择器情况下的区别在上面已经被指出。
图3表示第一个转换装置中，从一个电压级到另一个电压级所需的转换步骤。这些步骤与是从下电压级到上电压级的转换或相反的转换无关。具体的步骤用1至11分别标记。
转换步骤1：基准位置；负载电流流经DHKA；
转换步骤2：DHKA已经打开，负载电流流经主开关触点SKM和第一个真空开关管SKV；
转换步骤3：第一个真空开关管SKV已打开，负载电流流经电阻开关触点HKM、第二个真空开关管HKV和转接电阻R；
转换步骤4：主开关触点SKM在弹簧释放后快速离开固定步进触点n或A；
转换步骤5：主开关触点SKM连接至新的固定步进触点n＋1或B；
转换步骤6：第一个真空开关管SKV关闭，将负载电流转换到固定步进触点n＋1(或者B)；只有平衡电流流径仍处于关闭状态的第二个真空开关管HKV和转接电阻R；
转换步骤7：第二个真空开关管HKV打开，从而中断平衡电流；
转换步骤8：电阻开关触点HKM离开固定步进触点n(或A)，并跟在主开关触点SKM之后向新固定步进触点n＋1(或B)运动；
转换步骤9：电阻触点HKM接触到新的固定步进触点n＋1(或B)；
转换步骤10：第二个真空开关管关闭；
转换步骤11：持续主触点DHKB关闭，负载电流流径DHKB；重新回到初始位置，转换装置准备好进行新的转换。
很明显，通过不对负载电流和平衡电流进行相加，可以得到很小的遮断功率需求。
图4表示第一个转换装置用于符合附图2的转换装置中时触点由n转向n＋1，然后转向n＋2，并接着转回至n＋1的多级转换的转换图。该图同样适用于图1所示的装置，在该装置中，如上所述，机械的转换只发生在两固定步进触点A和B之间。
这里很清楚，无论转向高电压级还是低电压级，总是主开关触点很快地跑在前，而电阻开关触点HKM很快地跟在其后。因此，跑在前面的主开关触点SKM必须很快地由释放的弹簧或其他储能器来驱动。理论上讲，跟在后面的电阻开关触点HKM也可以缓慢地、连续地运动，但这样就丧失了本发明的一个优点，即，通过一个机械紧急转换距离对真空开关管的简单的监测。这种紧急开关转换只有在电阻开关触点HKM快速运动时才能实现。跟在后面的电阻开关HKM的这种快速运动只有借助一个由两部分组成的弹簧或两个彼此耦合的弹簧才是可能的。这样，在第一个弹簧释放和主开关触点SKM运动以后，以一定的时间延迟，第二个弹簧被释放，并驱动电阻开关触点HKM。
图5表示第二个按照本发明的转换装置，该装置中，如上所述，只能在两个固定步进触点A和B之间进行转换。该装置专门用于负载转换器。作为本发明的具有特别优点的进一步发展，这里，主开关触点SKM和电阻开关触点HKM分别由两个彼此耦合的、可操纵的单个中断触点SKMA，SKMB和HKMA，HKMB组成，这里，单个中断触点SKMA和HKMA与第一个固定步进触点A电连接，而单个中断触点SKMB和HKMB与另一个固定步进触点B电连接。因此，在这里所描述的本发明的发展中，总是发生双断路(Doppelunterbrechung)。由此，在负载转换器情况下，可以以一种简单的方式实现转换，此时只需要简单的断电器、接触桥形接片或类似物作为机械开关元件。
图6表示相应的转换过程。可以看出，相应的持久存在的到负载分路的连接总是通过单个中断触点被接通或断开。
图7表示按照本发明的第三个实施例。这个实施例也是专门用于负载转换器的。这里，转换同样只能在两个固定步进触点A和B之间完成。如上所述的主开关触点SKM的单个中断触点SKMA和HKMB以及电阻开关触点HKM的单个中断触点HKMA和HKMB是通过两个换接开关S1和S2连接的。第一个换接开关可以连接单个中断触点SKMA或单个中断触点SKMB。于是，通过四个单中断触点可以实现双断路，这一双断路只有通过两个换接开关S1和S2才能以简单地方式实现。
图8表示相应的由固定步进触点A转换到固定步进触点B并又返回的转换程序。可以看出，在本实施例中，在电阻开关触点在离开原固定步进触点A之前，即直至目前为止的通过转接电阻R和负载分路L的连接中断之前，主开关触点接触到新固定步进触点B，即与负载分路L直接相连。此外还可以清楚看到，在本发明的所有已描述的实施例中，主开关触点和电阻开关触点的运动(或操纵)是在没有机械耦合的情况下完成的。此外，在最后列举的实施例中，也可以安置持续主触点，用于在静止状态下传输持续电流。

Claims (8)

1.用于步进开关的负载转换器和负载选择器的转换装置，具有至少两个固定步进触点，以及两个在两个方向可运动的将一负载分路由一个固定步进触点转换到另一固定步进触点的开关触点，其中，开关触点的转换可通过弹簧的突发式释放来引导；此外，其中一个开关触点作为主开关触点可直接与负载分路相连接；并且，另一个开关触点作为电阻开关触点与一转接电阻串联并同样可与负载分路连接；而且，在作为电阻开关触点的、与负载分路可连接的开关触点离开原来的固定步进触点之前，作为主开关触点的、与负载分路可连接的开关触点已接触到新的固定步进触点，其特征在于，所述的两开关触点彼此独立并在没有机械耦合和影响的情况下具有可移动性；其中的一个开关触点与转接电阻(R)串联，这样，与开关方向无关，总是同样的第一个开关触点作为主开关触点(SKM)，同样的第二个开关触点作为电阻开关触点(HKM)并可与负载分路相连接；作为主开关触点(SKM)的第一个开关触点和作为电阻开关触点(HKM)的第二个开关触点与负载分路的连接是借助于两个独立的、并可分别控制的真空开关(SKV，HKV)来完成；并且，只有第一个开关触点作为主开关触点(SKM)，它可由释放的弹簧直接突发式地操纵。
2.根据权利要求1的转换装置，其特征在于，另外至少安装一个机械持续主触点(DHKA，DHKB)，在静止状态跨接第一个开关(SKV)。
3.根据权利要求1或2的转换装置，其特征在于，电阻开关触点(HKM)可突发式地移动，这样，一个两级作用的弹簧首先驱动主开关触点(SKM)，在一定的时间延迟后再驱动电阻开关触点(HKM)。
4.根据权利要求1或2的转换装置，其特征在于，电阻开关触点(HKM)可突发式地移动，这样，它的移动由延迟释放的第二个弹簧来完成。
5.根据以上任一权利要求的转换装置，其特征在于，主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)以可沿同一轴转动的方式被安置，并且固定步进触点(n，n＋1，…；A，B)分别沿轴向和竖直/或径向延伸，使得它们可彼此独立地由主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)所覆盖。
6.根据权利要求1至4中任意一个的转换装置，其特征在于，主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)彼此独立地直线排列，这样，所有固定步进触点(n，n＋1，…；A，B)都可彼此独立地被主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)覆盖。
7.根据权利要求1或2的转换装置，其特征在于，主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)分别由两个可彼此耦合操纵的单中断触点(SKMA，SKMB，以及HKMA，HKMB)构成，其中，主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)的一个单中断触点(SKMA，HKMA)与第一个固定步进触点(A)电连接，而主开关触点(SKM)和电阻开关触点(HKM)的另一个单中断触点(SKMB，HKMB)与第二个固定步进触点(B)电连接。
8.根据权利要求7的用于负载转换器的转换装置，其特征在于，主开关触点(SKM)的单中断触点(SKMA，SKMB)可通过第一个转接开关(S1)连接，而第二个开关触点(HKM)的单中断触点(HKMA，HKMB)可通过第二个转接开关连接。
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