CN1163922C - 真空阀式负载时分接头转换装置 - Google Patents

Abstract

一种真空阀式负载时分接头转换装置，其3相的分接头选择器使奇数号分接头侧的臂I和偶数号分接头一侧的臂II的可动触头40交替移动以选择所需的分接头，转换开闭器在各相分别具有3个U相的的真空阀U1、U2、U3和V相真空阀V1、V2、V3及W相真空阀W1、W2、W3及1个限流电阻R，V相的限流电阻R与不同于其他2相限流电阻R的那个臂I接线。本发明不用设置传统的油压缓冲器，可减少零件数量，降低制造成本。

Description

真空阀式负载时分接头转换装置

技术领域

本发明涉及使用真空阀并用真空阀将3相变压器线圈或3相电抗线圈的分接头在负载状态下进行转换的分接头切转换装置，尤其涉及零件数少的低成本分接头转换装置。

背景技术

图5是表示具有传统真空阀式负载时分接头转换装置的星形连接3相变压器结构的接线图。在U相、V相和W相的各主线圈S上分别连接着分接头线圈T。按绕线顺序从分接头线圈T交替拉出奇数号分接头1、3、5、7和偶数号分接头2、4、6。在图5中，未在V相及W相的主线圈、分接头线圈和分接头上标注符号，因这些符号完全与U相的符号对应。负载时分接头转换装置是在负载状态下改变1次侧线圈的圈数并对2次侧的输出电压进行调节。各相均设有臂I和臂II，该臂I和臂II上设有分别与奇数号分接头1、3、5、7和偶数号分接头2、4、6作导电接触的可动触头40，用未图示的分接头选择器使臂I和臂II的可动触头交替移动以选择所需的分接头。各相的臂I和臂II分别与由3个真空阀和1个限流电阻R构成的转换开闭器10接线。这里，U相的真空阀用符号U1、U2、U3表示，V相的真空阀用符号V1、V2、V3表示，W相的真空阀用符号W1、W2、W3表示。而真空阀的接点用标有剖面线的2个长方形的框表示，并分别将上侧的方框作为固定接点，下侧的方框作为可动接点。用2个方框相互接触来表示真空阀闭合，用2个方框相互脱离来表示真空阀打开。在以下的其他附图中，真空阀的符号以及对固定接点和可动接点的表示都与图5相同。各相真空阀的可动接点相互连接并与中性点0接线。另外，真空阀U1、V1、W1的固定接点分别与各相的臂I连接，真空阀U2、V2、W2的固定接点分别与各相的臂II连接。而真空阀U3、V3、W3的固定接点则通过限流电阻R分别与各相的臂II连接。

在图5中，真空阀U1、V1、W1全部闭合，其他真空阀则全部打开。而各相的臂I的可动触头40分别与分接头3作导电接触，各相的臂II的可动触头40分别与分接头2作导电接触。从而在这种状态下，各相的分接头线圈T的分接头3与中性点0接线。分接头2则因与中性点0连接的真空阀全部打开而未被使用。通过分接头转换装置的操作而在负载状态下从分接头3转换到分接头4时的动作机构将在后面说明，在各相的3个真空阀跟随因蓄能弹簧的作用而转动的凸轮轴对流入线圈S的电流及在分接头之间流动的电流进行开闭的同时，使臂I、II的可动触头40在无电流状态下与下一个分接头作导电接触。

图6是表示图5变压器结构的局部切除俯视图，该图是将容器41的顶板局部切除以露出其内部。在容器41的内部，星形连接的U相、V相和W相的各主线圈S以及各分接头线圈T与绝缘媒体一起垂直排列，在容器41的左侧装有分接头转换装置50。从各相的分接头线圈T的分接头分别拉出未图示的分接头引线并布线至分接头转换装置50。在容器41的左外侧设有电动操作器8，来自电动操作器8的传动轴8C与分接头转换装置50连接。一旦向电动操作器8发出分接头转换的指令，传动轴8C立刻转动并驱动分接头转换装置50，将各相的分接头线圈T的分接头一齐转换。

图7是沿图6中X-X线的主要部分剖视图，表示分接头转换装置50的内部结构。分接头转换装置50由其上部用点划线围住的蓄能机构9和转换开闭器10以及下部用实线围住并省略内部机构的分接头选择驱动机构11和分接头选择器12组成。蓄能机构9用于使转换开闭器10的凸轮轴10A高速转动，转换开闭器10具有前述的3相真空阀和限流电阻R，分接头选择驱动机构11用于使分接头选择器12作分接头选择动作，分接头选择器12则具有前述臂I和臂II的可动触头40(见图5)，来自分接头线圈T的未图示的分接头引线被拉入其中。蓄能机构9和转换开闭器10装在绝缘筒13内，并与容器线41内安装主线圈S等的空间隔开。这样，只要打开绝缘筒13的顶盖13A就能够对转换开闭器10进行检查维修，而不必将容器41内的绝缘媒体去除。

另外，在图7中，电动操作器8与垂直的传动轴8A、锥齿轮8B、水平的传动轴8C、锥齿轮8D及垂直的绝缘传动轴8E连接。传动轴8E与上侧的曲轴9A连成一体。该曲轴9A通过连接杆9B与输入杆9C连接，再如下所述，通过蓄能弹簧9D与输出杆9E连接。该输出杆9E与转换开闭器10的凸轮轴10A形成一体，同时与3块凸轮板23也都形成一体。如下所述，该凸轮板23的圆周部使各相真空阀的可动接点动作。在凸轮轴10A的下部，设有尽量使凸轮轴10A的旋转速度保持稳定用的油压缓冲器51。关于该油压缓冲器51将在后面详细说明。另外在图7中只示出了图5真空阀中的U2、V1和W3，而实际上如下所述，U相的真空阀U1、U2、U3、V相的真空阀V1、V2、V3以及W相的真空阀W1、W2、W3分别以上层、中层、下层排列在相同的水平面上。另一方面，蓄能机构9内下侧的曲轴9A与分接头选择驱动轴11A形成一体，该分接头选择驱动轴11A向驱动的驱动机构11延伸。

在图7中，一旦向电动操作器8发出分接头转换的指令，电动操作器8内的电动机就开始运转，其旋转力通过未图示的减速机并通过传动轴8A、锥齿轮8B、传动轴8C、锥齿轮8D、绝缘传动轴8E而传递到上侧的曲轴9A。该上侧的曲轴9A通过绝缘传动轴8E的旋转将连接杆9B变成直线运动，同时使输入杆9C以其旋转轴9F为中心顺时针或逆时针转动。这样一来，如下所述，当蓄能弹簧9D被拉伸、输入杆9C的转动角度越过规定值时，阻止输出杆9E转动的未图示的止动销就脱开，输出杆9E以旋转轴9F为中心而以远远高于输出杆9C的速度顺时针或逆时针转动。该输出杆9E的旋转力传递到凸轮轴10A，以高速对9个真空阀进行开闭驱动。另一方面，分接头选择驱动轴11A使分接头选择驱动机构11动作，使分接头选择器12进行分接头的选择。

图8是表示设在图7的转换开闭器10上层的U相真空阀结构的俯视图。真空阀U1、U2、U3呈三角形排列，凸轮轴10A在其中心与纸面正交，同时在该凸轮轴10A上固定着凸轮板23。各真空阀U1、U2、U3的安装结构相同。譬如以真空阀U1的结构为例，真空阀U1的下端19是固定接点，如图5所示，与U相的臂I连接。真空阀U1的上端18是可动接点，该上端18通过未图示的可挠性引线而如图5那样与中性点0连接。上端18还通过其上方的绝缘杆16固定在摩擦接触配件17上。摩擦接触配件17通过销子15B与转换杆15的右端连接。转换杆15可以固定销15C为支点转动，在转换杆15的左端可转动地安装着滚子状的凸轮从动件21。凸轮板23的圆周部与该凸轮从动件21相接。即，A状的扭簧14以多圈卷绕在固定销15C上的状态设置在固定于转换杆15右端的销子15D与可转动地安装于凸轮轴10A外周的轴承10B之间。该扭簧14平时对转换杆15向逆时针方向加力，使凸轮从动件21始终压在凸轮板23的圆周部。如下所述，真空阀U1跟随转换杆15的转动而实行开闭。其他的真空阀U2和U3也是同样的结构，真空阀U2的固定接点9与U相的臂II连接。而且限流电阻R夹装在真空阀U2的固定接点9与真空阀U3的固定接点90之间。在图8的右侧，分接头选择驱动轴11A与纸面正交。

图9是表示设置在图7中转换开闭器10中层的V相真空阀结构的俯视图。真空阀V1、V2、V3呈三角形设置，真空阀V3设置在图中右侧。真空阀V1、V2的固定接点91和92分别与V相的臂I和II连接。而且限流电阻R夹装在真空阀V2的固定接点92与真空阀V3的固定接点93之间。此外，凡与图8中相同结构的部分均以相同符号表示并省略详细说明。

图10是表示设置在图7中转换开闭器10下层的W相真空阀结构的俯视图。真空阀W1、W2、W3呈三角形设置，真空阀W2设置在图中右侧。真空阀W1、W2的固定接点101和102分别与W相的臂I和II连接。限流电阻R夹装在真空阀W2的固定接点102与真空阀W3的固定接点103之间。此外，均与图8的结构相同。

图11是图7真空阀的动作机构的说明图。由于所有真空阀的安装结构完全相同，故这里以真空阀U1为例说明。真空阀U1在绝缘性的真空容器43的内部装有固定接点19和可动接点18，形成开闭接点。固定接点19固定在真空容器43的盖体43A上，可动接点18通过左右伸缩自由的波纹管20固定在真空容器43的另一盖体43B上。可动接点18可向左右方向自由移动。而且在可动接点18的右端固定有摩擦接触配件17，在该摩擦接触配件17内装有压缩性的螺旋弹簧44。该螺旋弹簧44以转换杆15的销子15B为起点始终推压可动接点18，使固定接点19与可动接点18间的开闭接点保持良好的接触状态。转换杆15在图中呈线状，实际形状则是图8所示的板状。如前所述，转换杆15可以围绕固定销15C转动，上端装有凸轮从动件21。扭簧14始终将转换杆15的下侧向逆时针方向拉伸，故凸轮从动件21推压凸轮板24的圆周部。在固定于凸轮轴10A上的凸轮板23的圆周部形成凸部22A和凹部22B，凸轮从动件21在凸轮轴10A转动的同时沿着凸部22A和凹部22B而向左右移动。

以下说明图11真空阀U1的动作机构。图11的实线表示真空阀U1的闭合状态，凸轮从动件21依靠凸轮板23的凸部22A向右侧推压。使转换杆15向顺时针方向加力，通过摩擦接触配件17将可动接点18向左侧推压。在这一状态下，凸轮板23如虚线箭头45所示，向逆时针方向转动，一旦移动到虚线23A的位置，凸轮从动件21就从与凸部22A接触变成与凹部22B接触，移动到虚线21A的位置。这样就使转换杆15向逆时针方向加力并到达位置15A，同时摩擦接触配件17也移动到位置17A。可动接点18也被向右拉出而移动到位置18A，使真空阀U1成为打开状态。另一方面，要使真空阀U1闭合时，只要使凸轮板23沿实线箭头46的方向顺时针旋转，就如实线所示，凸轮从动件21从与凹部22B接触变成与凸部22A接触，经过与前述相反的动作，真空阀U1即成为闭合状态。在凸轮板23的圆周部，形成3对凸部22A和凹部22B，各凸轮从动件21分别与它们接触。从而，用1块凸轮板23就可使3个真空阀U1、U2、U3作开闭操作。通过不断改变在凸轮板23的圆周部形成的凸部22A和凹部22B的位置，可与凸轮板23的旋转同步地任意设置真空阀U1、U2、U3的开闭状态。譬如，图5的状态是真空阀U1为闭合状态，真空阀U2、U3为打开状态。如果在这个状态下使凸轮板23旋转，则不但可使真空阀U1、U2、U3进行开闭，而且其开闭时期也要受凸轮板23的凸部22A和凹部22B的控制。

图12是表示图7中蓄能装置9的结构的主要部分俯视图，其中(A)表示臂的触头与奇数号分接头作导电接触后运转的状态，(B)表示臂的触头向偶数号分接头转换过程中的状态，(C)表示臂的触头与偶数号分接头作导电接触后运转的状态。在图12(A)中，未图示的连接杆(图7的9B)与输入杆9C的销子30连接。输入杆9C与输出杆9E以旋转轴9F为中心自由转动，同时拉伸性的蓄能弹簧9D的两端挂在固定于输入杆9C端部的销子48和固定于输出杆9E的销子47上。由于输入杆9C的转动而在蓄能弹簧9D上蓄积能量后，其能量一下子释放出来，输出杆9E高速转动，臂II的触头40向图5所示的偶数号分接头转换。输入杆9C从角度θ1＝0度起转动约90度，输出杆9E从角度θ2＝0度起转动75度，通过使输入杆9C的转动角度大于输出杆9E，使输出杆9E在转动过程中毫无障碍地可靠转动。另外，2个止动杆24A和24B的一端分别用固定销27转动自如地支承，同时另一端分别凸设有销子26，2个销子26与输出杆9E的端部侧面抵接。另外，止动杆24A和24B被拉伸弹簧25以相互拉伸的状态加力，销子26夹持输出杆9E的两侧面。在输出杆9E的两侧面形成爪部28，销子26嵌入该爪部28中。输出杆9E与图7的凸轮轴10A形成一体，凸轮板23跟随输出杆9E的转动而转动。

以下用图12说明输入杆9C和输出杆9E的动作。在图12(A)中，一旦发出分接头转换的指令，前述的电动操作器就使输入杆9C逆时针转动。然而，由于输出杆9E右侧的爪部28嵌入了销子26，故输出杆9E的旋转被阻止。因此，如图12(B)所示，只有输入杆9C旋转，蓄能弹簧9D被拉伸而在蓄能弹簧9D上积蓄能量。一旦越过图12(B)的状态，由于输入杆9C的下端部推压止动杆24A，就使销子26从右侧的爪部28脱出。在这一瞬间，由于蓄能弹簧9D拉着输出杆9E，就使输出杆9E高速地向逆时针方向转动，将蓄积在蓄能弹簧9D上的能量一下子释放出来。输入杆9C在图12(C)的状态下停住，使销子26嵌入输出杆9E左侧的爪部28而阻止输出杆9E的转动，成为等待下一个分接头转换的指令的状态。当臂的触头向奇数号分接头转换时，就成为与上述相反的动作，从图12(C)的状态经过图12(B)向图12(A)的状态变化。从而，在进行分接头转换时，无论在何种场合，转换动作都是从输入杆9C开始的。输入杆9C从角度θ1＝0度起用5秒钟时间转动大约90度，而输出杆9E则从角度θ2＝0度起用0.5秒的时间高速转动75度。

图13是说明图5所示的真空阀式负载时分接头转换装置动作的主要部分接线图，以U相为例表示在用奇数号分接头3运转的过程中向偶数号分接头4转换时臂I和臂II的可动触头40的动作、以及真空阀U1、U2、U3的各接点开闭状态从(A)向(E)变化的动作顺序。通过图7的分接头选择驱动机构11驱动可动触头40，并通过图7的凸轮轴10A的转动使真空阀U1、U2、U3的各接点顺序开闭。还有，在图13的(B)到(E)中，未特别注明各真空阀和分接头的符号，实际上其符号与图13(A)中相同位置上的真空阀或分接头的符号对应。另外，在V相、W相的场合，分接头转换装置也是同样地动作。

在图13(A)中，真空阀U1闭合，真空阀U2和U3打开，同时臂I的可动触头40与奇数号分接头3接触，臂II的可动触头40与偶数号分接头2接触。这样，星形连接的3相变压器的中性点0就与奇数号分接头3连接，在负载电流流过分接头线圈T的奇数号分接头3的状态下运转。在图13(B)中，真空阀U1、U2、U3的开闭保持原状，臂II的可动触头40从偶数号分接头2向偶数号分接头4移动。由于真空阀U2、U3是打开的，故臂II的可动触头40是在无电流的状态下向偶数号分接头4移动。在图13(C)中，真空阀U3闭合。在这种场合，虚线所示的环状电流31加上未图示的负载电流而从偶数号分接头4流向分接头线圈T、奇数号分接头3、真空阀U1、真空阀U3及限流电阻R。在图13的(D)中，真空阀U1打开，环状电流31被切断。这样，负载电流就通过真空阀U3和限流电阻R流向分接头线圈T。在图13的(E)中，真空阀U2闭合，中性点0与偶数号分接头4连接，向臂II的运转状态变化。

图中省略了当分接头转换装置在用偶数号分接头4运转的过程中向奇数号分接头5转换时、即从臂II向臂I的转换过程，其实这时真空阀U1、U2、U3的开闭状态是经过了从图13(E)到(A)这一相反的过程。以下用图13说明从臂II到臂I的转换过程。如图13(D)所示，臂I的可动触头40是在无电流的状态下向偶数号分接头5移动。因此，一旦真空阀U1闭合，就如图13(C)所示，环状电流31(要通过分接头5)就会加上未图示的负载电流一起流动。在图13(B)中一旦真空阀U3打开，该环状电流31即被切断，并如图13(A)所示，中性点0与奇数号分接头5连接，向臂I的运转状态变化。

图14是表示具有传统的又一真空阀式负载时分接头转换装置的三角连接3相变压器结构的接线图。U相的主线圈S通过引线36与W相的主线圈S接线，同时U相的分接头线圈T通过U相与V相之间的转换开闭器10与V相的分接头线圈T接线。另外，V相的主线圈S通过引线35和W相的转换开闭器10与W相的分接头线圈T接线。即，图14除了各相的主线圈S和分接头线圈T作三角连接外，其余均与图5的结构完全相同。

图15是表示图14的变压器结构的局部切除俯视图，是将容器42的顶板局部切除后看其内部的图。在容器42的内部作三角连接的U相、V相、W相各自的主线圈S以及分接头线圈T垂直地排列，容器42的左侧装有2个分接头转换装置32和33。从各相的分接头线圈T的分接头分别拉出未图示的分接头引线，接在分接头转换装置32和33上。在容器42的左外侧设有电动操作器8，来自电动操作器8的传动轴8E通过分支齿轮8F分支成两侧的传动轴8C和8D，这些传动轴8C和8D通过传动轴8G和8H分别与分接头转换装置32、33连接。一旦向电动操作器8发出分接头转换的指令，传动轴8G和8H就旋转，分别驱动分接头转换装置32、33。分接头转换装置32是将U相和V相的分接头线圈T的分接头一齐进行转换，分接头转换装置33则是将W相的分接头线圈T的分接头单独进行转换。

图15中的分接头转换装置32和33的内部结构与图7的分接头转移装置50相同，故省略图示。不过，分接头转换装置32在凸轮轴10A上只安装2块U相用和V相用的凸轮板23，与图8和图9同样接线的真空阀和限流电阻R分别设置在2层。另一方面，分接头转换装置33在凸轮轴10A上只安装1块W相用的凸轮板23，与图10同样接线的真空阀和限流电阻R设置在1层。之所以分别构成分接头转换装置32和33，是因为在三角连接的主线圈S上设置了分接头转换装置32和33后，就需要将U相和V相的场合与W相的场合绝缘。然而，通过采用上述结构，可用一个电动操作器8将U相、V相和W相的分接头同时进行转换。还有，图14变压器的分接头转换动作与前述星形连接的场合完全相同，故省略对其说明。

然而，前述的传统装置存在着构成转换开闭器的零件数量过多的问题。

即，如图7所示，传统的装置是在转换开闭器10的凸轮轴23的下部设置油压缓冲器51，尽量稳定轴10A的旋转速度。

图16是表示图7的油压缓冲器51详细结构的主要部分剖视图，图17沿图16的Y-Y线剖视图。在图16中，在与凸轮轴10A一体转动的杆70的端部通过销子69安装着转动自如的滚子68。该滚子68如图17所示，被安装在中空的活塞65上的卡合片65A所夹持。活塞65装在油缸64内，该油缸64内装有油。即，活塞65的中空部67C及活塞左右的空间67A、67B相互连通，共同充填着油，与油缸64的外部构成油密性。油缸64通过支承件13A(见图16)而固定在绝缘筒13上。

另外，在图17中，在活塞65的中空部67C形成在薄板上开有小孔的节流孔66。一旦使凸轮轴10A转动，就通过杆70使活塞65左右移动。这样，空间67A和空间67B就交替展宽或是变窄。这时，由于节流孔66的孔对油的流动形成阻力，故即使凸轮轴10A的转动忽快忽慢，活塞65的动作也不会随其变化。从而，通过夹装油压缓冲器51，可使凸轮轴10A的旋转速度只能缓慢变化。

在分接头的转换过程中，如图11所示，由于凸轮从动件21边沿着凸部22A和凹部22B移动边推压凸轮板23的圆周部，故对凸轮轴10A的转动有时突然施加制动，有时突然使之加速。如图13所示，在从臂I向II转换的过程和从臂II向I转换的过程中，真空阀U1、U2、U3的开闭过程是相反的。从而，如果没有前述的油压缓冲器51，则凸轮轴10A从臂I向II转换的时间就会与从臂II向I转换的时间不同，而且如果通过对蓄能弹簧9D(见图12)的调节而将其中一方调节到适宜的转换时间，则另一个真空阀就不能得到充分的消弧时间。如果真空阀的消弧不能确保至少电流零点3次通过所需的30ms，就谈不上可靠地打开接点。如果只是1次或2次的电流零点通过，则存在接点再次点弧的可能性。而采用油压缓冲器51就可对凸轮轴10A进行速度控制，以可靠地开闭真空阀U1、U2、U3。

图18是表示图5的装置(星形连接)中不设油压缓冲器时在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。横轴θ2表示凸轮轴的旋转角度，θ2＝0度是输出杆9E位于图12(A)的位置、即臂I一侧的场合。而θ2＝75度则是输出杆9E位于图12(C)的位置、即臂II一侧的场合。纵轴是施加在凸轮轴上的转矩(转动力矩)，以图12的逆时针转动为正极性。实线的特性60A表示凸轮轴从臂I向臂II转动的场合(以下称为“去”)，实线的特性60B表示凸轮轴从臂II向臂I转动的场合(以下称为“来”)。点划线的特性52A、52B都表示只用图12的蓄能弹簧9D在凸轮轴上发生的转矩(即，凸轮从动件21未沿图11的凸轮板23移动的无负载状态)，特性52A表示去的场合，特性52B表示来的场合。

在图18中，在去的场合，如特性60A所示，当蓄能弹簧9D能量蓄积到角度θ2＝0度、施加在凸轮轴上的转矩为+100kgf·cm时止动销脱开。如果有随着逆时针方向的转动而沿凸轮板23的凸部22A(见图11)开始上升的凸轮从动件21，就会突然在凸轮轴10A上施加制动力，减少转矩。如果有沿凸轮板23的凹部22B开始下降的凸轮从动件21，则使凸轮轴10A突然加速，增加转矩。因此，施加在凸轮轴10A的转矩特性上下变化。另一方面，即使是在特性60B的来的场合，也与特性60A同样，当蓄能弹簧9D能量蓄积到角度θ2＝75度、施加在凸轮轴上的转矩为一100kgf·cm时止动销脱开。以后，随着θ2减小，对凸轮轴10A突然制动或是加速。如果施加制动力使转矩相对初始值而成为反向极性，凸轮轴10A的转动就容易停止。在图18中，从特性60和特性60B中可以看到转矩相对初始值而成为反向极性的一瞬间。然而，实际上由于存在惯性，凸轮轴10A不会停止或倒转。另外，如果加速后凸轮轴10A转动过快，真空阀就会如前所述，可能发生再点弧且在分接头之间形成短路。譬如在图13的分接头转换动作过程中，在从图13(C)向(D)变化之际，真空阀U1应该是打开的，但万一真空阀U1发生再点弧而保持闭合状态，则在图13(E)中真空阀U2闭合时，就会不通过限流电阻R而使分接头3和分接头4发生短路。因此，如前所示，在真空阀打开后，至少要确保30ms。从而，凸轮轴10A的转矩特性越接近蓄能弹簧9D无负载时的特性52A或52B，就越能可靠地进行分接头的转换。

图19是在图14的分接头转换装置中，在用一个凸轮轴使U相和V相动作的装置中除去油压缓冲器后在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。即，该特性曲线图表示对图15中仅用U相和V相构成的分接头转换装置32的凸轮轴施加的转矩。横轴和纵轴的定义以及无负载状态时的特性52A、特性52B与图18的场合相同。另外，实线的特性61A表示去的场合，实线的特性61B表示来的场合。无论去或来的场合，都是随着θ2的变化而对凸轮轴10A突然施加制动或加速，这一点与图18相同。

在图18和图19中，真空阀不是各相同时动作，而是通过在凸轮板上形成的凸部与凹部的位置调节使角度θ2相互错开3度。尽管如此，施加在凸轮轴上的转矩特性变化仍然很大。

还有，油压缓冲器也叫缓冲筒，结构不一定要与图16相同。只要是能够防止在凸轮轴10A上突然施加制动或加速即可，也可以是气压缓冲器。在分接头转换装置上设置油压缓冲器是公知技术，譬如在日本发明专利公开1975-109432号公报和下述论文中就公开过。

该论文名称是“真空阀式负载时分接头转换装置的开发利用”，作者是池田、熊谷(1977年电气学会东京支部大会No.110)。

然而，在分接头转换装置上设置油压缓冲器会导致零件数量增加，且在转换开闭器内要留出设置油压缓冲器的空间，导致制造成本上升。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种可不设油压缓冲器的真空阀式负载时分接头转换装置。

为了实现上述目的，本发明是一种真空阀式负载时分接头转换装置，是在负载状态下对3相的静止感应电器线圈的分接头进行转换的负载时分接头转换装置，在各相的线圈上分别设置分接头线圈，同时从该分接头线圈按卷绕顺序交替拉出奇数号分接头和偶数号分接头，并设置2个臂，这2个臂上具有分别与该奇数号分接头和偶数号分接头作导电接触的可动触头，分接头选择器使奇数号分接头一侧的臂和偶数号分接头一侧的臂的可动触头交替移动以选择所需的分接头，转换开闭器在各相设有3个真空阀和1个限流器，前述3个真空阀的可动接点相互接线并与其他相的线圈接线，同时2个真空阀的固定接点分别与前述2个臂接线，剩下的1个真空阀的固定接点通过限流电阻而与前述2个臂中的任一个接线，这3个真空阀跟随因蓄能弹簧的作用而转动的凸轮轴，对流入线圈的负载电流以及在分接头间流动的电流进行开闭，同时在无电流状态下使前述臂与分接头作导电接触，其特点是，前述转换开闭器的1相限流电阻只要与不同于另外2相限流电阻的那个臂接线即可。这样，限流电阻与不同于另外2相的臂接线的那一相真空阀就不会与另外2相真空阀同时开闭。从而，施加在凸轮轴上的转矩的突变比例就少于3相同时开闭的场合，凸轮轴上无需设置传统的油压缓冲器。

另外，为了实现上述目的，本发明是一种真空阀式负载时分接头转换装置，是在负载状态下对2相的静止感应电器线圈的分接头进行转换的负载时分接头转换装置，在各相的线圈上分别设置分接头线圈，同时从该分接头线圈按卷绕顺序交替拉出奇数号分接头和偶数号分接头，并设置2个臂，这2个臂上具有分别与该奇数号分接头和偶数号分接头作导电接触的可动触头，分接头选择器使奇数号分接头一侧的臂和偶数号分接头一侧的臂的可动触头交替移动以选择所需的分接头，转换开闭器在各相设有3个真空阀和1个限流电阻，前述3个真空阀的可动接点相互接线并与其他相的线圈接线，同时2个真空阀的固定接点分别与前述2个臂接线，剩下的1个真空阀的固定接点通过限流电阻而与前述2个臂中的任何一个接线，这3个真空阀跟随因蓄能弹簧的作用而转动的凸轮轴，对流入线圈的负载电流以及在分接头间流动的电流进行开闭，同时在无电流状态下使前述臂与分接头作导电接触，其特点是，前述转换开闭器的各相限流电阻也可以与相互不同的那个臂接线。这样，各相的真空阀就不会同时开闭。从而，施加在凸轮轴上的转矩的突变比例少于2相同时开闭的场合，凸轮轴上无需设置传统的油压缓冲器。

附图说明

图1是表示具有本发明实施例的真空阀式负载时分接头转换装置的星形连接3相变压器结构的接线图。

图2是设置在图1中转换开闭器中层的V相真空阀结构的俯视图。

图3是说明图1的真空阀式负载时分接头转换器的动作的主要部分接线图。

图4是表示具有本发明又一实施例的真空阀式负载时分接头转换装置的三角连接3相变压器结构的接线图。

图5是表示具有传统真空阀式负载时分接头转换装置的星形连接3相变压器结构的接线图。

图6是表示图5的变压器结构的局部切除俯视图。

图7是沿图6的X-X线的主要部分剖视图。

图8是表示设置在图7中转换开闭器上层的U相真空阀结构的俯视图。

图9是表示设置在图7中转换开闭器中层的V相真空阀结构的俯视图。

图10是表示设置在图7中转换开闭器下层的W相真空阀结构的俯视图。

图11是图7中真空阀的动作机构说明图。

图12是表示图7中蓄能弹簧9的结构的主要部分俯视图，其中(A)表示臂的触头与奇数号分接头作导电接触后运转的状态，(B)表示臂的触头向偶数号分接头转换过程中的状态，(C)表示臂的触头与奇数号分接头作导电接触后运转的状态。

图13是说明图5所示的真空阀式负载时分接头转换装置的动作的主要部分接线图。

图14是表示具有传统的又一例真空阀式负载时分接头转换装置的三角连接3相变压器结构的接线图。

图15是表示图14的变压器结构的局部切除俯视图。

图16是表示图7的油压缓冲器详细结构的主要部分剖视图。

图17是沿图16中Y-Y线的剖视图。

图18是表示图5的装置中不设油压缓冲器时在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。

图19是表示在图14的分接头转换装置中除去用一个凸轮轴使U相和V相动作的那一个装置的油压缓冲器后在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。

图20是表示图1的分接头转换装置在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。

图21是表示在图4的分接头转换装置上用一个凸轮轴使U相和V相动作的那一个装置的在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。

图22是表示图1所示的真空阀式负载时分接头转换装置中凸轮板形状的俯视图，其中(a)表示U相凸轮板的形状，(b)表示V相凸轮板的形状，(c)表示W相凸轮板的形状。

图23说明图22(b)所示的V相凸轮板的形状与图1装置中V相真空阀接点的开闭程序之间的关系。

图24是表示图5所示的传统真空阀式负载时分接头转换装置中的凸轮板形状的俯视图，其中(a)表示U相凸轮板的形状，(b)表示V相凸轮板的形状，(c)表示W相凸轮板的形状。

图25说明图24(b)所示的V相凸轮板的形状与图5传统装置中的V相真空阀接点的开闭程序之间的关系。

具体实施方式

以下说明本发明的实施例。图1是表示具有本发明实施例的真空阀式负载时分接头转换装置的星形连接3相变压器结构的接线图。与图5传统装置的不同之处仅在于V相的限流电阻R与臂I接线以及V相真空阀V3的开闭状态。图1的其他结构与图5的传统线圈相同，凡与传统的装置相同的部分都标上相同的符号并省略详细的说明。另外，图1的3相变压器的剖面结构与图7的去掉了转换开闭器10内的油压缓冲器51后的剖面图对应，故也省略图示。

图2是表示设置在图1中转换开闭器10中层的V相真空阀结构的俯视图，与图9的传统装置对应。真空阀V1设置在图的上侧，真空阀V2设置在图的左侧，另外，限流电阻R除了夹装在真空阀V1的固定接点91与V3的固定接点93之间以外与图9相同。还有，设置在图1的转换开闭器10上层以及下层的U相和W相真空阀的与图2相当的俯视图分别与图8和图10的传统装置完全相同。

图3是说明图1所示的真空阀式负载时分接头转换装置动作的主要部分接线图。表示在用奇数号分接头3运转过程中向偶数号分接头4转移时臂I和臂II的可动触头40的动作、以及真空阀U1、U2、U3和真空阀V1、V2、V3的各接点开闭状态从(A)向(E)动作的顺序。表示图3的上层为U相的场合，下层为V相的场合。而W相场合的动作与上层的U相场合完全相同，故省略图示。分别通过凸轮轴的转动而顺序开闭真空阀U1、U2、U3以及真空阀V1、V2、V3的各接点。另外，在图3的(B)到(E)中，各真空阀和分接头的符号虽未特别注明，但其符号与图3(A)中处于相同位置的真空阀和分接头的符号对应。

以下比较图3的上层和下层说明真空阀的开闭动作。在图3的(A)中，真空阀U1、V1、V3闭合，真空阀U2、U3、V2打开，同时U相和V相的臂I的可动触头40都与奇数号分接头3接触，U相和V相的臂II的可动触头40都与偶数号分接头2接触。这样，星形连接的3相变压器的中性点0便与奇数号分接头3接线，在负载电流流到各相分接头线圈T的奇数号分接头3的状态下运转。在图3的(B)中，真空阀U1、U2、U3的开闭保持原状，只有真空阀V1打开，U相和V相的臂II的可动触头40都从偶数号分接头2向偶数号分接头4移动。由于真空阀U2、U3、V2是打开的，故臂II的可动触头40在无电流的状态下向偶数号分接头4移动。在图3的(C)中，真空阀U3、V2闭合。在这种场合，在上层的U相，虚线所示的环状电流31与未图示的负载电流一起从偶数号分接头4向分接头线圈T、奇数号分接头3、真空阀U1、真空阀U3、限流电阻R流动。另一方面，在下层的V相，虚线所示的环状电流38与未图示的负载电流一起从偶数号分接头4向分接头线圈T、奇数号分接头3、限流电阻R、真空阀V3、真空阀V2流动。在图3(D)中，真空阀U1、V3打开，环状电流31和38都被切断。这样，U相的负载电流就通过真空阀U3和限流电阻R向分接头线圈T流动。另一方面，V相的负载电流通过真空阀V2向分接头线圈T流动。在图3(E)中，下层的真空阀V1、V2、V3的开闭保持原状，上层的真空阀U2闭合，中性点0与偶数号分接头4接线，所有的相都向臂II的运转状态变化。

在此省略了分接头转换装置在用偶数号分接头4运转的过程中向奇数号分接头5转换时、即从臂II向臂I转换的过程，其实真空阀U1、U2、U3以及真空阀V1、V2、V3的开闭状态是经过从图3(E)向(A)这一相反的过程。以下用图3来说明从臂II到臂I的转换过程，如图3(D)所示，U相和V相的臂I的可动触头40在无电流的状态下都向偶数号分接头5移动。于是，在将真空阀U2打开后，一旦真空阀U1、V3闭合，则如图3(C)所示，环状电流31和38(不过要通过分接头5)加上未图示的负载电流一起流动。在图3(B)中，一旦真空阀U3和V2分别打开，其环状电流31和38就被切断，且如图3(A)所示，中性点0与奇数号分接头5接线，所有的相都向臂I的运转状态变化。

图20是表示图1的分接头转换装置施加在凸轮轴上的转矩的特性图。图的横轴及纵轴的定义以及特性52A、52B与图18相同。实线的特性62A表示凸轮轴从臂I向臂II转动过去的场合，实线的特性62B表示凸轮轴从臂II向臂I转动过来的场合。特性62A、62B的凹凸虽不能完全消失，但与图18的场合相比，上下偏离无负载时的蓄能弹簧特性52A、52B的程度减少大约一半。这是因为，V相的真空阀不会与U相或W相的真空阀同时做打开动作或闭合动作，凸轮轴上不会同时施加3相的转矩。因此，凸轮轴的旋转速度变化也小于传统的装置。从而，即使不设油压缓冲器也能充分保证真空阀的消弧时间，可减少零件数量。

图4是表示具有本发明又一实施例的真空阀式负载时分接头转换装置的三角连接的3相变压器结构。与图14传统装置的不同之处仅在于V相的限流电阻R是与臂I一侧接线以及V相真空阀V3的开闭状态。图4的其他结构均与图14的传统线圈相同。从而在图4中，U相和V相部分与传统装置一样，装入图15的分接头转换装置32内，W相部分装入转换装置33内。

图21是表示图4的分接头转换装置内用一个凸轮轴使U相和V相动作的那一个装置在凸轮轴上施加的转矩的特性曲线图。图中横轴以及纵轴的定义以及特性52A、52B与图20的相同。实线的特性63A表示凸轮轴从臂I向臂II转动过去的场合，实线的特性63B表示凸轮轴从臂II向臂I转动过来的场合。特性63A、63B的凹凸虽不能完全消失，但与图19的场合相比，上下偏离无负载时蓄能弹簧的特性52A、52B的程度减少大约一半。其原因与图18的场合一样，是因为V相的真空阀不会与U相的真空阀同时做打开动作或闭合动作，凸轮轴上不会同时施加2相的转矩。因此，即使不设油压缓冲器也能充分保证真空阀的消弧时间，在这种场合也可减少零件数量。

在上述图1所示的本发明实施例的真空阀式负载时分接头转换装置上，为了使各相真空阀的接点按照图3(A)～(E)所示的开闭程序做开闭动作，把各相凸轮板23的形状、即在凸轮板23的圆周部形成的凸部22A和凹部22B的位置做成规定的结构。以下对比图5的传统装置说明图1装置中的凸轮形状以及凸轮形状与真空阀接点开闭程序之间的关系。

图22是表示图1所示的真空阀式负载时分接头转换装置中凸轮板形状的俯视图，(a)是U相的凸轮板，(b)是V相的凸轮板，(c)是W相的凸轮板，图23说明图22(b)所示的V相凸轮板形状与图1装置中V相真空阀接点开闭程序之间的关系。另外，图24是表示图5所示的传统真空阀式负载时分接头转换装置中凸轮板形状的俯视图，(a)是U相的凸轮板，(b)是V相的凸轮板，(c)是W相的凸轮板，图25说明图24(b)所示的V相凸轮板形状与图5的传统装置中V相真空阀接点开闭程序之间的关系。

图22的(a)～(c)以及图24的(a)～(c)与说明真空阀动作机构的图11同样，表示凸轮板23的形状以及凸轮板23与凸轮从动件21之间的卡合关系。这些图中各凸轮从动件21部分标注的U1、U2、U3、V1、V2、V3以及W1、W2、W3各符号表示该凸轮从动件21分别对应哪个真空阀。另外，图22及图24中凸轮板23上的圆弧状虚线画出了半径与凹部22B的外径大致对应的圆，是用于明确区分凸部22A与凹部22B，而不是表示凸轮板23的结构。

如图22和图24所示，图1的装置只有V相的凸轮板23与图5传统装置的凸轮板23形状不同，其他的U、W相凸轮板23的形状则与图5传统装置的凸轮板23相同。另外，图1的装置中与V相的真空阀V1及V2对应的凸轮从动件21的位置与图5传统装置中凸轮从动件21的位置左右相反。因此，图1的装置只有V相真空阀的开闭状态与图5传统装置不同。即，比较图22和图24所示的凸轮板23板与凸轮从动件21间的卡合状态，图5的传统装置如图24所示，V3的凸轮从动件21与凸轮板23的凹部22B接触，故真空阀V3成为打开状态，而图1的装置如图22所示，V3的凸轮从动件21与凸轮板23的凸部22A接触，故真空阀V3成为闭合状态。

以下用图23及图25将图1装置中V相凸轮板23的形状与V相真空阀V1、V2、V3的接点开闭程序之间的关系与图5的传统装置作对比说明。

图25是以时间图表示图5的传统装置中V相真空阀V1、V2、V3的开闭程序，该时间图的横轴与时间对应，同时也与凸轮板23的旋转角度对应，表示凸轮板23沿图中箭头方向旋转时各真空阀的开闭动作。其上方表示凸轮板23与凸轮从动件21之间在该时间图左端时刻的卡合状态，该卡合状态与图24(b)所示的相同。处在该左端的时刻，V1的凸轮从动件21与凸轮板23的凸部22A接触，真空阀V1为闭合状态，同时V2、V3的凸轮从动件21与凸轮板23的凹部22B接触，真空阀V2、V3为打开状态，奇数号分接头3被选中。从该左端的时刻开始，随着凸轮板23向图中箭头方向的旋转，真空阀V1、V2、V3的接点开闭程序继续进行，形成时间图右端的状态。其上方表示凸轮板23与凸轮从动件21之间在该时间图右端时刻的卡合状态，V1的凸轮从动件21与凸轮板23的凹部22B接触，真空阀V1为打开状态，同时V2、V3的凸轮从动件21与凸轮板23的凸部22A接触，真空阀V2、V3为闭合状态，偶数号分接头4被选中。这样，图5传统装置中V相真空阀V1、V2、V3的接点开闭状态就与U相、W相同样，是随着凸轮板23沿箭头方向的旋转而一一转换成图13的(A)及(B)(C)(D)(E)所示的各个状态。

另一方面，图23是用时间图表示图1装置中V相真空阀V1、V2、V3的开闭程序，该时间图的横轴与图25相同，是与时间对应，同时也与凸轮板23的旋转角度对应，表示凸轮板23沿图中箭头方向旋转时各真空阀的开闭动作。其上方表示凸轮板23与凸轮从动件21间在该时间图左端时刻的卡合状态，该卡合状态与图22(b)所示的相同。处在该左端的时刻，V1、V3的凸轮从动件21与凸轮板23的凸部22A接触，真空阀V1、V3为闭合状态，同时V2的凸轮从动件21与凸轮板23的凹部22B接触，真空阀V2为打开状态，奇数号分接头3被选中。从该左端的时刻开始，随着凸轮板23向图中箭头方向的旋转，真空阀V1、V2、V3的接点开闭程序继续进行，形成时间图右端的状态。其上方表示凸轮板23与凸轮从动件21之间在该时间图右端时刻的卡合状态，V1、V3的凸轮从动件21与凸轮板23的凹部22B接触，真空阀V1、V3为打开状态，同时V2的凸轮从动件21与凸轮板23的凸部22A接触，真空阀V2为闭合状态，偶数号分接头4被选中。这样，图1装置中V相的真空阀V1、V2、V3的接点开闭状态就随着凸轮板23沿箭头方向的旋转而一一转换成图3的(A)、(B)(C)  (D)及(E)所示的各个状态。

还有，在图1的装置上，U、W相的凸轮板23的形状及与凸轮从动件21之间的卡合关系与图5的传统装置相同，故U、W相真空阀的接点开闭程序与图5的传统装置相同。

如上所述，图1的真空阀式负载时分接头转换装置是通过用图22所示的结构构成各相的凸轮板23来实现图3所示的各相真空阀的开闭动作。

另外，适用于图1装置的凸轮板23的形状并不限于图22所示的结构，只要是能够实现图3所示的各相真空阀的开闭动作，也可以是不同于图22的结构。

另外，图4所示的真空阀式负载时分接头转换装置中凸轮板的形状以及凸轮板的形状与真空阀接点开闭程序之间的关系也与说明图1装置的上述图22和图23相同。

本发明如前所述，通过使3相转换开闭器中1相的限流电阻与不同于另外2相的限流电阻的那个臂接线，凸轮轴上不需要设置传统的油压缓冲器，可减少零件数量，省略油压缓冲器所需的空间，降低成本。

另外，通过使2相转换开闭器的各相限流电阻与相互不同那个臂接线，凸轮轴上也不需要设置传统的油压缓冲器，可降低成本。

Claims (2)

1.一种真空阀式负载时分接头转换装置，是在负载状态下对3相的静止感应电器线圈的分接头进行转换的负载时分接头转换装置，在各相的线圈上分别设置分接头线圈，同时从该分接头线圈按卷绕顺序交替拉出奇数号分接头和偶数号分接头，并设置2个臂，这2个臂上具有分别与该奇数号分接头和偶数号分接头作导电接触的可动触头，分接头选择器使奇数号分接头一侧的臂和偶数号分接头一侧的臂的可动触头交替移动以选择所需的分接头，转换开闭器在各相设有3个真空阀和1个限流器，所述3个真空阀的可动接点相互接线并与其他相的线圈接线，同时2个真空阀的固定接点分别与所述2个臂接线，剩下的1个真空阀的固定接点通过限流电阻而与所述2个臂中的任一个接线，这3个真空阀跟随因蓄能弹簧的作用而转动的凸轮轴，对流入线圈的负载电流以及在分接头间流动的电流进行开闭，同时在无电流状态下使所述臂与分接头作导电接触，其特征在于，所述转换开闭器的1相限流电阻与不同于另外2相限流电阻的那个臂接线。

2.一种真空阀式负载时分接头转换装置，是在负载状态下对2相的静止感应电器线圈的分接头进行转换的负载时分接头转换装置，在各相的线圈上分别设置分接头线圈，同时从该分接头线圈按卷绕顺序交替拉出奇数号分接头和偶数号分接头，并设置2个臂，这2个臂上具有分别与该奇数号分接头和偶数号分接头作导电接触的可动触头，分接头选择器使奇数号分接头一侧的臂和偶数号分接头一侧的臂的可动触头交替移动以选择所需的分接头，转换开闭器在各相设有3个真空阀和1个限流器，所述3个真空阀的可动接点相互接线并与其他相的线圈接线，同时2个真空阀的固定接点分别与所述2个臂接线，剩下的1个真空阀的固定接点通过限流电阻而与所述2个臂中的任何一个接线，这3个真空阀跟随因蓄能弹簧的作用而转动的凸轮轴，对流入线圈的负载电流以及在分接头间流动的电流进行开闭，同时在无电流状态下使所述臂与分接头作导电接触，其特征在于，所述转换开闭器的各相限流电阻与相互不同的那个臂接线。

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