CN1271170A - 负荷时抽头转换器用转换开关 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种小型价廉且可靠性高的抽头转换用转换开关。解决方案为,将第一真空开关4利用比真空自闭力大的断开用推压弹簧45、驱动片44和阻止片47做成自由时开路的状态,并将第二真空开关5做成通过利用真空自闭力乃至接触压用推压弹簧54在自由时闭合的状态,将两真空开关4、5并列配置并利用由凸轮2及带凸轮从动件31的直角曲拐3构成的凸轮机构,用驱动片44驱动第一真空开关4,并用与驱动片44结合的杠杆片6驱动第二真空开关5。

Description

负荷时抽头转换器用转换开关

本发明涉及变压器等抽头转换所使用的真空开关式的负荷时抽头转换器用转换开关。

转换开关的电流通断元件采用真空开关的真空开关式负荷时抽头转换器因为是在称作真空开关的密封容器内使电流导通或断开的，故具有电弧不外露、不会使环境气体介质分解或污染的特点。尤其是将SF₆用作绝缘介质的气体绝缘式负荷时抽头转换器，因为该特点的作用很大，故已被专门用作真空开关式负荷时抽头转换器。到如今，如何低成本制成该真空开关式负荷时抽头转换器已成为今日的课题。

例如，在日本发明专利公开1998年第270265号公报提出了一种实现上述课题的方法，即，利用动作角度为1/N转(N为抽头数)的弹簧式旋转形蓄能机构，每一相驱动两个真空开关和两个抽头选择可动臂并使其协作来进行抽头转换。采用该方法，进行1抽头转换动作时，使两个真空开关即常开的第一真空开关和常闭的第二真空开关在转换刚开始和转换即将结束时，经过狭小的共闭区间相互按正确顺序且高精度地翻转及再翻转其开关状态，成了机构具体化方面的课题。上述公报记载的方法，通过使第一及第二真空开关的可动电极相互相对并上下串联配置，并用由槽凸轮驱动的凸轮从动件的叉部来驱动这些可动电极，实现了该课题。

但上述现有转换开关的驱动方法，因为两个真空开关上下串联配置，故存在负荷时抽头转换器整体高度较高的问题，并且因为必须使用槽凸轮，故存在成本高等的问题。

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种能获得如上所述的真空开关的开关顺序，即，能使常开的第一真空开关和常闭的第二真空开关在转换刚开始和转换即将结束时、经过狭小的共闭区间相互按正确顺序且高精度地翻转及再翻转其开闭状态的、高度较低且价廉的负荷时抽头转换器用转换开关。

本发明提供的负荷时抽头转换器用转换开关，具有常闭的第一真空开关和常开的第二真空开关，使这第一及第二真空开关在转换刚开始时经过共闭区间一度翻转其开关状态，在转换即将结束时再次经过共闭区间再次翻转而恢复正常时的开关状态，其包括：外周设有等角度间隔的凸轮凸齿的凸轮，设有追随该凸轮凸齿的凸轮从动件、将所述凸轮凸齿的半径方向位移变成与凸轮轴平行的往复位移的直角曲拐，设有与凸轮轴平行配置的第一固定电极棒和从靠近该第一电极棒侧起具有第一及第二结合凸缘的第一可动电极棒且断开行程为S1的第一真空开关，沿第一可动电极棒可移动地设于第一及第二结合凸缘之间并与直角曲拐连接的驱动片，具有大于第一真空开关的真空自闭力的弹簧力并将驱动片向第二结合凸缘侧推压的断开用推压弹簧，与第一可动电极棒抵接而将第一可动电极棒的断开动作限制成断开行程S1的阻止片，设有第二固定电极棒和具有第三结合凸缘的第二可动电极棒、并使该第二固定电极棒和第二可动电极棒的配置方向与第一固定电极棒和第一可动电极棒的配置方向相同且与第一真空开关并列配置的断开行程为S2的第二真空开关，以及，一端与驱动片连接另一端与第三结合凸缘抵接而配置成能使第二真空开关断开、并且在离一端和另一端分别为L1和L2的位置设有支点的杠杆片，在凸轮从动件位于凸轮凸齿顶上的状态下，在驱动片与第二结合凸缘之间形成有尺寸比(S2×L1/L2)大的间隙W，在第一可动电极棒与阻止片之间形成有尺寸S1的间隙，同时，杠杆片的另一端对第三结合凸缘起作用，使第二真空开关断开有断开行程S2。

附图的简单说明。

图1为示出本发明实施形态1中的转换开关构成概念的侧面剖视图。

图2为图1中的转换开关的凸轮的俯视图。

图3为示出图1中的转换开关的动作的侧面剖视图。

图4为图3中的转换开关的凸轮的俯视图。

图5为第一、第二真空开关的断开闭合顺序图。

现说明实施形态1。

图1为示出本发明实施形态1中的负荷时抽头转换器用转换开关(以下称转换开关)的构成概念的侧面剖视图，图2所示为图1中的转换开关的凸轮的俯视图，图3和图4为与图1和图2相同的转换开关及其凸轮的侧面剖视图和俯视图，但示出了与图1和图2所示不同的动作时刻的状态。在这些图中，1为作为凸轮轴的驱动轴，与未图示的一转换动作角度为θ的弹簧式蓄能机等驱动机构的输出轴连接。2为安装在该驱动轴1上并且在外周以θ的角度间距设有多个凸轮凸齿21的凸轮，3为设有互相基本成直角的两个臂且其中一个臂的顶端设有凸轮从动件31而另一个臂的顶端设有叉子32、两臂的相交基部可自由转动地与支点销33松配合的直角曲拐，4为常闭的第一真空开关，由在中间部和端部设有第一、第二结合凸缘411、412的第一可动电极棒41和第一固定电极棒42构成，从靠近第一固定电极棒42侧起依次配置第一结合凸缘411和第二结合凸缘412，并且将其第一固定电极棒42安装并保持在安装座43上。

44为沿第一可动电极棒41可作相对运动地配置在第一和第二结合凸缘411、412之间并且在其一侧部设有与直角曲拐3的叉子32结合的销441、在另一侧部设有叉子442的驱动片，45是为了将第一真空开关4始终向断开方向即图1中的上方推压而架设在驱动片44与其下方的弹簧座451之间的断开用弹簧，其具有大于第一真空开关4的真空自闭力的弹簧力，46是为了增加第一真空开关4的第一可动、第一固定电极棒接触负载而架设在第一结合凸缘411与驱动片44之间的接触压用推压弹簧，47为限制该第一可动电极棒向上方的运动即、将第一真空开关的断开尺寸限制在一定量用的阻止片，5为常开的第二真空开关，由其端部具有第三结合凸缘511的第二可动电极棒51和第二固定电极棒52构成，其第二固定电极棒52安装保持在安装座53上。54是为了增加第二真空开关的第二可动、第二固定电极棒接触负载用而架设在第二可动电极棒51与其上方的弹簧座55之间的接触压用推压弹簧，6为一端设有与驱动片44的叉子442结合的销61而另一端设有能与第三结合凸缘511的下侧面抵接的销62、在离销61的距离L1及离销62的距离L2的位置与支点销63可自由转动地松配合的杠杆片。

此外，由图1中的第一和第二真空开关4、5之外的各要素构成真空开关驱动机构。

在上述构成中，驱动片44只要无阻止物，由于断开用推压弹簧45的反作用力，就会始终欲向图1中的向上方向运动。随着该趋势，使叉子32与驱动片44的销441结合的直角曲拐3始终欲向逆时针方向转动。此外，使销61与驱动片44的叉子442结合的杠杆片6始终欲向顺时针方向转动。直角曲拐3的该逆时针方向转动力引起的推压力通过凸轮从动件31始终作用于凸轮2的凸轮凸齿21。

此外如图1及图2所示，在直角曲拐3的凸轮从动件31位于凸轮2的凸轮凸齿21的顶上、因此直角曲拐3处于以支点销33为轴向顺时针方向摆动到底的状态，并在由于与该直角曲拐3的叉子32结合的销441因而驱动片44处于下降到底的状态，并且在因与该下降到底的驱动片44的叉子442结合的销61因而杠杆片6处于以支点销63为轴向逆时针方向摆动到底的状态下，第一真空开关4的第一可动及第一固定电极棒41、42由于自身的真空自闭力及接触压用推压弹簧46的推压力而相互闭合，因各构成要素的相对配置关系而在第一可动电极棒41的第二结合凸缘412与驱动片44之间形成W间隙，同样地第二结合凸缘412与阻止片47之间形成S1的间隙，还在被杠杆片6的销62将其第二可动电极棒51上的第三结合凸缘511向上推起的第二真空开关5的第二可动及第二固定电极棒51、52之间形成S2(其中W×L2/L1＞S2)的间隙。

图5为示出由真空开关驱动机构驱动的第一及第二真空开关4及5的开闭顺序的图，设横轴为驱动轴1的转动行程，用横棒表示第一及第二真空开关4及5的闭合区间。θ为每一转换动作的驱动轴1的转动角度，P1及P2分别为转换前后的正常位置，①-③及④-⑥的区间为第一真空开关4的闭合区间，②-⑤为第二真空开关5的闭合区间，②-③及④-⑤为第一及第二真空开关4及5的共闭区间。

以下对真空开关驱动机构的动作进行说明，图1及图2处于本真空开关驱动机构位于转换前的稳定位置的状态，即，处于位于图5的开闭顺序的P1的状态，第一真空开关4闭合，第二真空开关5断开。

要从该状态转换成图5的开闭顺序中的P2的状态，用未图示的蓄能机构等的驱动机构使驱动轴1向顺时针或逆时针方向之一的方向转动每一转换动作的转动角度θ。以下以向顺时针方向转动为例，依次说明其运动。

(1)如上所述，由于断开用推压弹簧45的反作用力，驱动片44始终受到图中向上方向的力，直角曲拐3始终受到逆时针方向的转动力，因而凸轮从动件31始终受到向着凸轮2的中心的向心力，因此，一旦凸轮2开始转动，凸轮从动件31即沿着凸轮凸齿21中的一个凸轮凸齿21a的形状，从凸轮凸齿21a的顶上开始下降，因此，直角曲拐3开始向逆时针方向运动，驱动片44开始向上升方向运动，杠杆片6开始向顺时针方向运动，第二真空开关的第二可动电极棒51开始向自身的下降方向运动。

(2)运动进行着，一旦驱动片44上升达到尺寸S2×L1/L2(＜W)，第二真空开关5的第二可动电极棒51就下降尺寸S2，第二可动电极棒51与第二固定电极棒52接触，第二真空开关5闭合，成为图5的②的状态。

(3)闭合后的第二真空开关5的第二可动电极棒51不能再继续下降，因此，接下去的运动是仅仅杠杆片6的销62下降，在与第二真空开关5的第三结合凸缘511之间产生间隙。

(4)一旦驱动片44的上升(从稳定位置起的上升)达到尺寸W，驱动片44即与第一真空开关4的第二可动电极棒上的第二结合凸缘412抵接，成为图5的③的状态。由于该抵接，接触压用推压弹簧46变成架设在同一电极棒上的两个结合凸缘411与412之间的状态，故其弹簧力作为增加第一真空开关4的电极接触压力的力再也不起作用。杠杆片6的销62与第二真空开关5的第三结合凸缘511的间隙达到W×L2/L1-S2的尺寸。

(5)如上所述，因为断开用推压弹簧45的弹簧力设定成比真空自闭力大的值，所以在接下去的运动中，随着驱动片44的上升，第一真空开关4的第一可动电极棒41也上升。即，第一真空开关4断开。

(6)一旦驱动片44的上升(从稳定位置起的上升)达到尺寸W+S1，第一真空开关4的第二结合凸缘412即与阻止片47抵接，第二结合凸缘412及与其抵接的驱动片44再不能上升而停止。随着驱动片44的停止，与其结合的直角曲拐3及杠杆片6的运动也停止，变成图3、图4及图5的③的状态。此时，当然在第一真空开关4的第一可动电极棒41与第一固定电极棒42之间产生尺寸为S1的间隙(即断开尺寸)。

(7)在接着的运动中，仅驱动轴1和凸轮2旋转，在凸轮凸齿21a与停止的凸轮从动件31之间产生间隙。

(8)当凸轮2的转动角度超过凸轮凸齿的间距角度θ的1/2时，随后的凸轮凸齿21b就向凸轮从动件31靠近。然后，终于该凸轮凸齿21b开始将凸轮从动件31推回远离凸轮2中心的方向。因此，直角曲拐3、驱动片44及杠杆片6开始作反转动作，即，直角曲拐3开始顺时针方向的运动，驱动片44开始下降方向的运动，杠杆片6开始逆时针方向的运动。

(9)一旦驱动片44开始下降，因第一真空开关4的自闭力而始终受到下降方向力的第一可动电极棒41也一起随之下降。当驱动片44的下降尺寸达到S1时，第一真空开关4的第一可动电极棒41与第一固定电极棒42之间的间隙(即断开尺寸)变为0，第一真空开关4闭合，变成图5的④的状态。此时，在第一真空开关4的第二结合凸缘412与阻止片47之间当然形成有尺寸为S1的间隙。

(10)在接下去的运动中，因为闭合后的第一真空开关4的第一可动电极棒41不能再下降，故仅驱动片44下降。然后，在第一真空开关4的第二结合凸缘412与驱动片44之间再次产生间隙，其结果是，接触压用推压弹簧46变成架设在驱动片44与第一真空开关4的第一结合凸缘411之间的状态，所以其弹簧力再次开始起作用，增加第一真空开关4的两电极棒41与42的接触负载。

(11)当驱动片44的下降(从图3的状态起的下降)达到尺寸S1+W-S2×L1/L2时，杠杆片6的销62与第二真空开关5的第三结合凸缘511抵接，继续运动而能将第二真空开关5的第二可动电极棒52向上推，从而使第二真空开关5断开。即，变成图5的⑤的状态。

(12)当凸轮2的转动角度达到θ时，凸轮从动件31到达凸轮凸齿21b的顶上，且驱动片44的下降达到尺寸S1+W，与图1所示的转换之前稳定位置的状态相同，到达一转换之后的稳定位置。即，第一真空开关4闭合，第二真空开关断开，变成在驱动片44与第一真空开关4的第二结合凸缘412之间产生尺寸W的间隙的状态，在第一真空开关4的第二结合凸缘412与阻止片47之间产生尺寸S1间隙的状态，完成一转换动作。

接着说明实施形态2。

在实施形态1中，用第一及第二真空开关4、5均使用接触压用推压弹簧46、54的例子进行了说明，但在真空开关的可动与固定电极棒之间的接触负载仅用真空开关的真空自闭力足够的情况下，可以省略这些接触压用推压弹簧。

接着说明实施形态3。

在实施形态1和2中，直角曲拐3与驱动片44的联系是在直角曲拐3侧用叉子32而在驱动片44侧用销441来进行的，但也可以与此相反，在直角曲拐侧用销而在驱动片侧用叉子来进行，效果也相同。此外，驱动片44与杠杆片6的联系是在驱动片44侧用叉子442而在杠杆片6侧用销61来进行的，但也可以与此相反，在驱动片侧用销而在杠杆片侧用叉子来进行，效果也相同。关于这些部分，只要有相互之间的联系，不论其样式如何，都能获得相同的效果。

如上所述，根据本发明的负荷时抽头转换器用转换开关因为是将两个真空开关并列设置的，所以与上下串联配置时相比，整体高度约能降低1/2。

并且，从凸轮仅着力于其第一真空开关的驱动片，第二真空开关从驱动片经杠杆片带动而作从动运动，所以，必定是随着第一真空开关的动作发生，第二真空开关进行动作，能进行相互动作顺序正确的驱动。例如，在从凸轮机构分别通过独立的直角曲拐驱动两个真空开关的情况下，与一个真空开关有无动作无关，另一真空开关能进行动作，但在采用本发明的结构的情况下，因为相互之间具有主从关系，故不会发生这样的问题。

此外，因为通过杠杆片使第一和第二真空开关之间具有联系，所以，共闭区间的开始结束时间由驱动片的闭合超过行程W、第二真空开关的断开尺寸S2、杠杆片的臂长L1和L2来决定，因此，通过选定L1和L2的比例，对于W尺寸及S2尺寸的无论怎样的组合，都能设定所希望的共闭区间的开始及结束点。

另外，凸轮不仅槽凸轮，也可以使用板凸轮，故经济性好。

此外，因为一般情况下，真空开关的外径相对收容它的绝缘筒的内径要小得多，因此，即使将原来上下配置的每相2个的真空开关3相变换成左右并列配置，也不必增大绝缘筒，平面面积不会增大。

Claims (1)

1.一种负荷时抽头转换器用转换开关，具有常闭的第一真空开关和常开的第二真空开关，使该第一及第二真空开关在转换刚开始时经过共闭区间一度翻转其开关状态，在转换即将结束时再次经过共闭区间再次翻转而恢复正常时的开关状态，其特征在于，包括：外周设有等角度间隔的凸轮凸齿的凸轮，设有追随该凸轮凸齿的凸轮从动件、将所述凸轮凸齿的半径方向位移变成与凸轮轴平行的往复位移的直角曲拐，设有与凸轮轴平行配置的第一固定电极棒和从靠近该第一电极棒侧起具有第一及第二结合凸缘的第一可动电极棒且断开行程为S1的第一真空开关，沿所述第一可动电极棒可移动地设于所述第一及第二结合凸缘之间并与所述直角曲拐连接的驱动片，具有大于所述第一真空开关的真空自闭力的弹簧力并将所述驱动片向所述第二结合凸缘侧推压的断开用推压弹簧，与所述第一可动电极棒抵接而将所述第一可动电极棒的断开动作限制成所述断开行程S1的阻止片，设有第二固定电极棒和具有第三结合凸缘的第二可动电极棒并使该第二固定电极棒和第二可动电极棒的配置方向与所述第一固定电极棒和第一可动电极棒的配置方向相同且与所述第一真空开关并列配置的断开行程为S2的第二真空开关，以及，一端与所述驱动片连系另一端与所述第三结合凸缘抵接而配置成能使所述第二真空开关断开、并且在离所述一端和另一端分别为L1和L2的位置设有支点的杠杆片，在所述凸轮从动件位于所述凸轮凸齿顶上的状态下，在所述驱动片与第二结合凸缘之间形成有尺寸比(S2×L1/L2)大的间隙W，在所述第一可动电极棒与阻止片之间形成有尺寸为S1的间隙，同时，所述杠杆片的另一端对第三结合凸缘起作用，使第二真空开关断开一个断开行程S2。

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