CZ297115B6 - Stupnový spínac s predvolicem - Google Patents

Abstract

Stupnový spínac s predvolicem je urcen k neprerusovanému spínání mezi ruznými vývody vinutí transformátoru se stupnovou regulací. Predvolic je místenjako stavební skupina v plásti (1, 23) z izolacního materiálu, v jehoz vnitrku je ulozena vypínací tyc (5, 27), pricemz pevné kontakty (2, 3, 4, 24, 25, 26) predvolice jsou vytvoreny kruhové a jsou umísteny kolem vypínací tyce (5, 27) v ruzných rovinách uvnitr pláste (1, 23) z izolacního materiálu.Na kazdém z kontaktních mustku (6, 28) jsou umísteny radiálne pruzne ulozené kontaktní prvky (8, 9,10, 11, 17, 18, 30, 31).

Description

Stupňový spínač s předvoličem

Oblast techniky

Vynález se týká stupňového spínače s předvoličem k nepřerušovanému spínání mezi různými vývody vinutí transformátoru se stupňovou regulací napětí.

Dosavadní stav techniky

Stupňové spínače jsou vestavěny do transformátorů již mnoho let k umožnění nastavit prostřednictvím změny přenosových poměrů při zatížení napětí a činný a jalový výkon elektrické sítě.

Stupňové spínače jsou známé ve dvou principiálních konstrukčních provedeních. Jedno z konstrukčních provedení sestává z oddělených konstrukčních skupin stupňového voliče a zátěžového přepínače, u druhého konstrukčního provedení jsou obě tyto konstrukční skupiny spojeny do zátěžového voliče, který provádí obě funkce. V následujícím používaný pojem „stupňový spínač“ zahrnuje obě uvedená konstrukční provedení.

Nastavení přenosových poměrů nastává ve stupních, proto je transformátor opatřen stupňovým vinutím, jehož vývody jsou spínány stupňovým spínačem.

Ke zvětšení rozsahu možného nastavení je již dlouho obvyklé opatřit stupňový spínač předvoličem. Tento známý předvolič může principiálně realizovat obě známé funkce, schématicky znázorněné na obr. 1. Může sloužit, jak je znázorněno na obr. la, jako reverzační přepínač k sepnutí a reverznímu sepnutí stupňového vinutí, nebo jak je znázorněno na obr. lb k navrácení stupňového vinutí na začátek nebo na konec hrubého stupně. V každém případě se předvoličem zdvojnásobuje oblast nastavení při stejné délce stupňového vinutí.

Předvolič sestává z celkem tří pevných kontaktů předvoliče, přičemž jeden z obou pevných kontaktů nebo „-“je, podle spínací polohy, spojen s třetím pevným kontaktem „0“. Tyto známé předvoliče jsou známé v početných konstrukčních provedeních a s nejrůznějšími typy kontaktů a ovládacími mechanizmy.

Z bulharského firemního spisu „On-Load Tap Changer Type RS12“ a „On-Load Tap Changer Type 16“ je známý stupňový spínač, který se nachází uvnitř válce z izolačního materiálu a jeho předvolič je umístěn vně tohoto válce z izolačního materiálu v jeho podélném směru. Pevné kontakty předvoliče jsou umístěny v linii s pořadím kontaktů „+“ - „0“ - případně - „0“ „+“ a jsou lineárně ovládány pomocí vypínací tyče posuvné v podélném směru. Tato v podélném směru posuvná vypínací tyč přitom má pro každou fázi můstek mezi kontakty předvoliči, pomocí kterého je kterýkoliv z obou pevných kontaktů předvoliče „+“ nebo připojen k dalšímu pevnému kontaktu předvoliče „0“, který je umístěn mezi nimi.

Podélný pohyb uvedené vypínací tyče je zajištěn pomocí speciálního převodu mechanizmem s maltézským křížem, který je umístěn na horní straně stupňového spínače a vytváří otočný pohyb spínacího hřídele uvnitř válce z izolačního materiálu stupňového spínače k ovládání kontaktů voliče.

Tento známý stupňový spínač s vně ležícím, lineárně ovládatelným předvoličem má více nevýhod. Za prvé musí být splněny značné požadavky na přesnost, podmíněné velkou délkovou roztažností celého uspořádání předvoliče. Již nepatrné tolerance jednak mezi pevnými kontakty předvoliče a jednak mezi nimi a pohyblivým kontaktním můstkem předvoliče vedou k tomu, že není možný bezvadný náběh kontaktního můstku na elektricky navzájem spojované pevné kontakty. Tento problém se ještě zesílí v průběhu doby chodu otěrem kontaktů a mechanickým opot

-1 CZ 297115 B6 řebením. K redukování nepřesností je potřebné speciální vedení vypínací tyče. Dále je u známého stupňového spínače vlivem zvoleného uspořádání kontaktů také omezen realizovatelný kapacitní spínací výkon předvoliče.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit stupňový spínač uvedeného typu s vně ležícím, lineárně ovládatelným předvoličem, u něhož není potřebné žádné nákladné vedení vypínací tyče nesoucí kontaktní můstky předvoliče, přičemž je možné, také při existujících tolerancích, bezpečné sepnutí v podstatě konstantními kontaktními silami. Vedle toho má být stupňový spínač s předvoličem vhodný také pro vysoké napěťové nároky na předvoliči.

Tento úkol se podle vynálezu vyřeší stupňovým spínačem s předvoličem se znaky prvního patentového nároku. Zvláště výhodná další vytvoření vynálezu jsou uvedeny v závislých nárocích.

Zvláště výhodné u vynálezu je, že podélně posuvná vypínací tyč předvoliče nepotřebuje zvláštní vedení a hnací systém nemusí splňovat žádné zvláštní požadavky na přesnost. Tím spíše je provedením samocentrovaného kontaktního můstku předvoliče realizovatelný samonastavitelný kontaktní systém s konstantními kontaktními silami.

Prstencové uspořádání pevného kontaktu předvoliče dovoluje vedle toho vysoké namáhání. Předvolič podle vynálezu dovoluje zajišťovat také vysoké kapacitní výkony, přičemž jen v malém počtu zvláštních případů bude nutné vytvořit přídavný odpor změnou polování. Zvoleným uspořádáním předvoliče v separátní izolované trubce se obdrží kompaktní, stabilní a jednoduchá konstrukce. Kompletní předvolič může být také jednoduše předem zhotoven jako kompletní součástka a rovněž se může jednoduše bočně upevnit na válci stupňového spínače z izolačního materiálu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v následujícím příkladně blíže objasněn na výkresech, na kterých znázorňuje:

obr. 1 již objasněné základní schéma předvoliče podle stavu techniky, obr. 2 provedení předvoliče podle vynálezu ve schématickém zobrazení z boku v řezu, obr. 3 toto provedení v pohledu shora v řezu, obr. 4 alternativní provedení kontaktního můstku předvoliče, obr. 5 druhé provedení předvoliče podle vynálezu opět ve schématickém zobrazení z boku v řezu, obr. 6 zapojení druhého provedení znázorněného na obr. 5, obr. 7 kompletní stupňový spínač podle vynálezu, sestávající ze zátěžového voliče, který spojuje jak funkci stupňového voliče, tak také zátěžového přepínače, a z bočně umístěného předvoliče, znázorněný ve schématickém zobrazení z boku v řezu a obr. 8 stupňový spínač s předvoličem, znázorněný na obr. 7, ve schématickém zobrazení shora.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 2 a 3 znázorněné první provedení ukazuje předvolič, který má jako nosnou část trubkový plášť 1 z izolačního materiálu. Na vnitřní straně stěny tohoto pláště 1 z izolačního materiálu jsou umístěny pevné kontakty 2, 3, 4 předvoliče, zde znázorněné jen pro jednu fázi, procházející tímto pláštěm 1 svými kontaktními vedeními. Každý z pevných kontaktů 2, 3, 4 předvoliče je přitom vytvořen kruhový, soustředně s pláštěm 1 z izolačního materiálu. První pevný kontakt 2 má funkci kontaktu „+“ z obr. 1, druhý pevný kontakt 3 přebírá funkci kontaktu „0“ a třetí pevný kontakt 4 má funkci kontaktu z obr. 1. Uvnitř pláště 1 z izolačního materiálu je umístěna podélně posuvná vypínací tyč 5, která nese kontaktní můstek 6 předvoliče. Kontaktní můstek 6 předvoliče sestává z prstencového kontaktního nosiče 7, obepínajícího vypínací tyč 5 a na ni upevněného, na kterém jsou umístěny radiálně pohyblivé, pružně uložené kontaktní prvky 8, 9, 10, 11. Pomocí páru 12, 13, 14 a 15 pružin jsou tyto kontaktní prvky 8, 9, 10, 11 tlačeny radiálně ven tak, že se při dosednutí na pevné kontakty 2, 3, 4 vytvoří definovaný kontaktní tlak. Omezení radiální dráhy kontaktních prvků 8, 9,10, 11 nastává nahoře dorazem 16 a dole na kontaktním nosiči 8, 9, 10, H nastává nahoře dorazem 16 a dole na kontaktním nosiči 7. Obr. 2 ukazuje předvolič ve stejné spínací poloze jako na obr. 1, u kterého jsou kontakty „+“ a „0“ spojeny. Jestliže se předvolič ovládá, tak se vypínací tyč 5 pohybuje dolů, což je na obr. 2 znázorněno šipkou, kontaktní nosič 7 opouští první pevný kontakt 2 předvoliče a pohybuje se, přičemž je veden druhým pevným kontaktem 3 a zůstává s ním v kontaktním styku. Nakonec nabíhá na třetí pevný kontakt 4 a vytváří tím nové spojení tohoto třetího pevného kontaktu 4 s funkcí s druhým pevným kontaktem 3 a přepnutí je ukončeno.

Obr. 4 ukazuje jiné provedení kontaktního můstku předvoliče. V tomto případě jsou přímo na vypínací tyči 5 umístěny párové protilehlé kontaktní prvky 17, 18. Z těchto celkem čtyř kontaktních prvků 17, 18 jsou v řezu znázorněny oba kontaktní prvky 17, 18. Kontaktní prvky 17, 18 jsou opět tlačeny párem pružin 19, 20 ven. Ohraničení pohybu je provedeno příčnými čepy 21 s vnějším dorazem, které jsou umístěny ve vývrtech v kontaktních prvcích 17, 18. Zcela analogicky jsou dva další kontaktní prvky omezeny v další o 90° přesazené rovině pomocí dalších příčných čepů 22.

Obr. 5 znázorňuje druhé provedení předvoliče podle vynálezu ve znázornění z boku v řezu. Přitom je opět nosná součást tvořena trubkovým dalším pláštěm 23 z izolačního materiálu. Na vnitřní straně stěny tohoto dalšího pláště 23 z izolačního materiálu jsou opět umístěny pevné kontakty 24, 25, 26 předvoliče, které jsou opět vytvořeny kruhové a soustředné s pláštěm 23 z izolačního materiálu. Uvnitř pláště 23 z izolačního materiálu je také u tohoto provedení umístěna podélně posuvná další vypínací tyč 27, která opět nese další kontaktní můstky 28 předvoliče. Tyto kontaktní můstky 28 předvoliče sestávají, jak je objasněno již v prvním příkladu provedení, z prstencového dalšího kontaktního nosiče 29, na kterém jsou umístěny radiálně pohyblivé, pružně uložené kontaktní prvky 30, 31, z nichž jsou v řezu zobrazeny jen dva protilehlé kontaktní prvky 30, 31. Každý z těchto kontaktních prvků 30, 31 je párem 32, 33 pružin, z nichž jsou znázorněny páry 32, 33 pružin, tlačen radiálně ven. Omezení radiální dráhy jednotlivých kontaktních prvků 30, 31 je opět provedeno horním a dolním dalším dorazem 34· V protikladu k prvnímu provedení znázorněnému na obr. 2 a 3 jsou jednotlivé kontaktní prvky 30, 31 ve své střední oblasti 35, 36 zúženy, to znamená zataženy dovnitř.

Místo kontaktních můstků 28 předvoliče, znázorněných na obr. 5, je také možné provedení jako v obr. 4 s omezením dráhy pomocí příčných čepů 21, 22, opatřených dorazy. Pro funkci druhého provedení znázorněného na obr. 5 je důležité zejména popsané zúžení ve střední oblasti 35, 36. Zúžením nastává dvoupólové přerušení přepínače funkce předvoliče. Jestliže se manipuluje s předvoličem, to znamená další vypínací tyč 27 se pohybuje dolu, opustí kontaktní prvky 30, 31 jak čtvrtý pevný kontakt 24, tak také pátý pevný kontakt 25 a při dalším pohybu nabíhají současně jak na šestý pevný kontakt 26, tak také na pátý pevný kontakt 25.

Obr. 6 znázorňuje principiální schéma dvoupólového přepojovacího předvoliče, zde působícího jako reverzační přepínač.

U obou provedení předvoliče se jednak soustředným vytvořením pevných kontaktů 2, 3, 4, 24, 25, 26 a jednak pružným ustavením kontaktních můstků 6, 28 na vypínací tyči 5, 27 zajistí samočinné centrování při náběhu těchto kontaktních můstků 6, 28. Také při nevyhnutelných tolerancích vypínací tyče 5, 27, pevných kontaktů 2, 3, 4, 24, 25, 26 nebo také kontaktních můstků 6, 28 tím je zajištěn rovnoměrný kontaktní dotyk rozdělený na všechny jednotlivé kontaktní můstky 6,28.

Na obr. 7 a 8 je znázorněn kompletní stupňový spínač s bočně umístěným předvoličem podle vynálezu, zde v prvním provedení znázorněném na obr. 2 a 3. Vlastní stupňový spínač je zde vytvořen jako zátěžový volič a je umístěn ve válci 37 z izolačního materiálu. Uvnitř je známým způsobem ustavena podél stupňového spínače otočná tyč 38 z izolačního materiálu, která nese pro každou ze tří fází spínací prvek 39.1, 39,2, 39.3 s pohyblivými kontakty a dalšími spínacími prostředky. Poněvadž funkce takovéhoto zátěžového voliče je dostatečně známá, nejsou obvyklé díly blíže vysvětleny. Bočně je na stupňovém snímači pomocí traverzy 45 upevněn předvolič podle vynálezu umístěný v plášti 1 z izolačního materiálu. Uvnitř pláště 1 z izolačního materiálu je umístěna vypínací tyč 5 a pro každou ze tří fází jsou vytvořeny již popsané tři pevné kontakty, to znamená kontakty 2.1, 3.1, 4.1 první fáze v horizontální rovině pro jednu fázi, kontakty 2.2, 3.2, 4.2 druhé fáze v další horizontální rovině pro druhou fázi a konečně kontakty 2.3, 3.3, 4,3 třetí fáze pro třetí fázi v třetí horizontální rovině. Ve vazbě na kontakty 2.1 až 4.3 je pro každou fázi vytvořen jeden kontaktní můstek 6.1, 6,2, 63. Při ovládání předvoliče posunutím vypínací tyče 5 dolů tedy opustí ve všech třech fázích kontaktní prvky kontaktních můstků 6.1, 6.2 a 63 nejprve současně příslušné kontakty 2,1, 2.2, 23, „+“ kontakty, pohybují se dolů na „0“ kontakty 3.1, 3.2, 33 a nakonec kontaktují kontakty 4.1, 4.2, 4.3. V každé horizontální rovině přiřazené stanovené fázi jsou oblasti pevných kontaktů předvoliče odrušeny pomocí horním odrušením 40.1a, 40.2a, 40,3a a dolním odrušením 40.1b, 40.2b.

Na svém horním konci je vypínací tyč 5 opatřena pákou 41, která je uložena pomocí příčného čepu 42 v ložisku 43 v oblasti hlavy stupňového spínače. Tento příčný čep 42 je připojen ke klice 44, která na svém volném konci snímá otočný pohyb mechanismu s maltézským křížem stupňového snímače. Otočný pohyb kliky 44 se přenáší na otočný pohyb páky 41 ve vertikálním směru, který se přenáší na vypínací tyč 5. Popsaný ovládací mechanismus je uložen na horní traverze 46, pomocí které je současně provedeno horní upevnění předvoliče na stupňový spínač.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Stupňový spínač spředvoličem k nepřerušovanému spínání mezi různými vývody vinutí 5 transformátoru se stupňovou regulací napětí, přičemž pevné kontakty (2, 3, 4, 24, 25, 26) jsou umístěny v linii mimo stupňový spínač v jeho podélném směru, odděleně podle spínaných fází a jsou ovládány pomocí vypínací tyče (5, 27) posuvné v podélném směru a vypínací tyč (5, 27) má pro každou spínanou fázi elektricky vodivý kontaktní můstek (6, 28) pro přemostění dvou sousedních pevných kontaktů (2, 3, 4, 24, 25, 26), vyznačující se tím, že předvolič je io umístěn jako stavební skupina odděleně od stupňového spínače v separátním plášti (1, 23) z izolačního materiálu, v jehož vnitřku je uložena vypínací tyč (5, 27), přičemž pevné kontakty (2, 3, 4, 24, 25, 26) předvoliče jsou vytvořeny kruhové a jsou umístěny soustředně kolem vypínací tyče (5, 27) v různých rovinách uvnitř pláště (1, 23) z izolačního materiálu a na každém z kontaktních můstků (6, 28) jsou umístěny radiálně pružně uložené kontaktní prvky (8, 9, 10, 11, 17, 18, 30, 15 31), takže jsou při naběhnutí najeden zpěvných kontaktů (2, 3, 4, 24, 25, 26) stlačitelné dovnitř proti pružině.
2. 2. Stupňový spínač podle nároku 1, vyznačující se tím, že každý kontaktní můstek (6, 28) předvoliče má kontaktní nosič (7, 29), obepínající alespoň částečně vypínací tyč (5, 27),

   20 na kterém jsou umístěny kontaktní prvky (8, 9, 10, 11, 17, 18, 30, 31).
3. 3. Stupňový spínač podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kontaktní prvek (8, 9, 10, 11, 17, 18, 30, 31) je uložen na páru (12, 13, 14, 15, 19, 20, 32, 33) pružin, které se opírají na vypínací tyči (5, 27) nebo na kontaktním nosiči (7, 29).
4. 4. Stupňový spínač podle nároků 1, 2 nebo 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že sestává z horního a dolního dorazu (16, 34) pro omezení pružné dráhy kontaktního prvku (8, 9, 10, 11, 17, 18, 30,31).

   30
5. 5. Stupňový spínač podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačuj ící se t í m , že ve vývrtech jsou umístěny příčné čepy (21) s vnějšími dorazy pro omezení pružné dráhy kontaktního prvku (8, 9, 10, 1, 17, 18, 30,31).
6. 6. Stupňový spínač podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačuj ící se tím, že 35 jednotlivé kontaktní prvky (30, 31) jsou ve střední oblasti (35, 36) zúženy, respektive zataženy dovnitř pro současné přerušení kontaktního styku u obou sousedních dosud kontaktovaných pevných kontaktů (2, 3, 4, 24, 25, 26).