FI115932B - Kytkinlaiteyhdistelmä tasajännitteeseen kytkettyjä kapasitiivisia kuormia varten - Google Patents

Description

115932

Kytkinlaiteyhdistelmä tasajännitteeseen kytkettyjä kapasitiivisia kuormia varten

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen kytkinlaiteyhdistelmä tasajännitteeseen kytkettyjä kapasitiivisia kuormia varten.

5 Tämänkaltaisia laitteita käytetään esimerkiksi sähkömoottorien invertteriohjauslaittei-den yhteydessä.

Tunnetun tekniikan mukaisesti vastaavanlaisia kytkinlaitteita on toteutettu siten, että 10 ohjaimena toimivalla mekaanisella vivulla on ainoastaan kaksi asentoa, auki ja kiinni. Tällainen ratkaisu on toteutettu mm. FI-patentissa 109 558. Kun kytkin suljetaan, niin toinen pääpiirin koskettimista (-) sekä latauspiirin kosketin sulkeutuvat, mutta päävirta-piirin toinen (+) kosketin jää säpitettynä auki-asentoon, virittyneenä laukaistavaksi kelalla kiinni-asentoon kondensaattorin jännitteen noustua riittävän suureksi.

15

Kolmen koskettimen perusratkaisuun liittyy sellainen ongelma, että toisen, (-) navan sulake on mitoitettu käytön nimellisvirran mukaan (esim. 1000A), mutta lataushetkellä ainoastaan (+) navassa on pieni, latausvirran mukaan mitoitettu sulake (enintään kymmeniä ampeereja). Lisäksi suurilla nimellisvirroilla, esim. 630A latauspiirin (+) koske-·;;; 20 tin on turhan järeä mitoitukseltaan, joka nostaa kustannuksia ja vie turhaan tilaa kojeis- tosta.

• · · .. . Kyseisessä ratkaisussa olisi mahdollista käyttää neljää kosketinta, jolloin latauspiiriin • · saadaan molemmille navoille pienet sulakkeet, mutta turhat kustannukset ja tilantarve • 1 25 kasvavat edelleen, onhan latauspiirillä kaksi suurelle nimellisvirralle mitoitettua koske-tinelementtiä.

• > ’ , Keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä kuvatut tunnetun tekniikan ongelmat ja tätä • · . tarkoitusta varten aikaansaada aivan uudentyyppinen kytkinlaiteyhdistelmä tasajännit- 30 teeseen kytkettyjä kapasitiivisia kuormia varten.

• » ♦ · 715932 2

Keksintö perustuu siihen, että pääkytkinosaa ja latauskytkinosaa ohjataan omilla akseleillaan, jotka on kytketty toiminnallisesti välyksen avulla toisiinsa.

Yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti latauskytkinakseli ja kytkinak-5 seli ovat sijoitetut olennaisen kohtisuorasti toisiinsa nähden.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kytkinlaiteyhdistelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

10 Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön avulla pääkytkinosa ja latauskytkinosa voidaan erottaa mekaanisesti toisistaan ja näin käyttää sekä mitoituksellisesti että tilansijoittelussa edullisempia ratkaisuja. Erityisesti latauskytkinosa voidaan toteuttaa huomattavasti tunnettua tekniikkaa edulli-15 semmin. Latauspiirin molempien napojen nimellisvirraltaan pienemmät sulakkeet suo-jaavat laitetta tunnettua tekniikkaa paremmin vikatilanteissa, esimerkiksi negatiivisen navan maasulkutapauksessa. Koska latauspiirissä käytetään kytkinvaroketta, voidaan sulake vaihtaa jännitteettömänä. Jos pääkytkinosan tehoa tarvitsee kasvattaa, ei keksin-. nön mukaisesti latauskytkinosa vaadi mitään muutoksia. Kytkinlaitesovitelman yhdellä ’!!! 20 edullisella akselijärjestelyllä voidaan samaan laitekoteloon kytkeä jopa kolme rinnak- . , ·, kaista kuormaa ilman laitekotelon kasvatusta.

» • · « » t • · ,··,·, Keksintöä tarkastellaan seuraavassa esimerkkien avulla ja oheisiin piirustuksiin viitaten.

t i i

• I

• * * * t 25 Kuvio la esittää perspektiivikuvantona yhtä keksinnön mukaista kytkinlaiteyhdistelmää O-kytkentätilassa.

Kuvio Ib esittää perspektiivikuvantona kuvion la mukaista kytkinlaiteyhdistelmää 1-..,,: kytkentätilassa.

30 * > · ’ * * · ’ Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen laitteiston sähköistä kytkentää lohkokaaviona.

» * 115932 3

Kuvio 3 esittää keksintöön soveltuvaa jousielementtiä.

Kuvio 4 esittää keksintöön soveltuvaa viive-elementtiä.

5 Tässä hakemuksessa käytetään seuraavanlaista terminologiaa: 1 varsinainen kytkinosa 23 rytmijouset 2 latauskytkinosa 25 25 epäkeskokappale 3 kapasitiivinen kuorma 26 jousi 10 4 ohjainosa 27 epäkeskon nivelpiste 5 ohjainvipu 28 jousen nivelpiste 6 ensimmäinen akseli 30 viivevipu 7 toinen akseli 30 31 1. apuvipu 8 poikittaisvipu 32 2. apuvipu 15 9 poikittaisvipu 33 1. nivelpiste 10 mekaaninen viive-elementti 34 2. nivelpiste 11 jousisovitelma 35 3. nivelpiste 12 kulmavaihde 35 36 saqavastukset . 13 poikittaistanko 37 sulakkeet .···_ 20 14 poikittaistanko 38 rele . 15 hahlo 40 pääkoskettimet ....: 20 latauskytkinakseli 41 latauskoskettimet « · 21 kytkinakseli 40

Kuvion la mukaisesti keksinnön mukaista järjestelmää tarkastellaan tilanteessa, jossa : ’ · ’: sekä varsinaisen kytkinosan 1 pääkoskettimet 40 että latauskytkinosan 2 latauskosketti- met 41 ovat auki. Tässä tilanteessa ohjainosan 4 ohjainvipu 5 on vaaka-asennossa ja osoittaa 0-tilaa. Rytmijousien 23 avulla ensimmäinen akseli 6 pidetään hallitusti 0-•;: 45 tilassa ja rytmijousi 23 estää 1. akselin 6 jäämisen 0-tilan ja 1-tilan väliasentoihin. Akse- ; . Iin 6 päässä on kiinteästi kiinnitetty poikittaisvipu 8, joka ulottuu poikittaissuunnassa akselin 6 pituusakselin molemmille puolille ja on laakeroitu poikittaistankoihin 13 ja 14. Poikittaistangot 13 ja 14 ovat puolestaan liikuteltavasti laakeroitu toiseen poikittais- 115932 4 vipuun 9, joka puolestaan on kiinteästi kiinnitetty poikittain toiseen akseliin 7 nähden samalla tavalla kuin poikittaisvipu 8. Poikittaistankojen 13 ja 14 yhdistäminen toiseen akseliin 7 on toteutettu hahlomaisen laakeroinnin 15 avulla.

5 Hahlo 15 sallii poikittaisvivun 9 laakerointitappien liikkumisen pitkin hahloja 15. Vivun 5 0-tilassa hahloissa 15 on näiden pituuden määräämä välys alettaessa kääntää akselia 6 1-tilaan. Tämä välys toimii mekaanisen sovituksen aikaansaajana latauskosketinten 41 ohjauksessa. Toisin sanoen varsinaisen kytkinosan 1 ja latauskytkinosan 2 mekaaninen eroavaisuus voidaan ottaa huomioon hahlosovitelman 15 avulla. Sekä ensimmäiseen 10 akseliin 6 että toiseen akseliin 7 on kytketty kulmavaihteen 12 kautta lisä-akselit. Ensimmäiseen akseliin 6 on kytketty kytkinakseli 21 ja toiseen akseliin 7 latauskytkinakse-li 20. Myös latauskytkinakselissa 20 tai vaihtoehtoisesti toisessa akselissa 7 käytetään rytmijousia 23 sen asennon pitämiseksi selkeästi 0-tilassa tai 1-tilassa. Akseliin 20 voidaan rytmijousien 23 sijasta kytkeä jousielementti 11 näiden 0-tilan ja 1-tilan erottami-15 seksi selkeästi toisistaan ja näin latauskytkin-osan 2 ohjaamiseksi mahdollisimman täsmällisesti.

Myös kytkinakselille 21 on jäljestetty jousisovitelma 11 0-tilan ja 1-tilan erottamiseksi selkeämmin toisistaan. Lisäksi akselille 21 on kytketty myöhemmin tarkemmin kuvat- ·;;; 20 tava mekaaninen viive-elementti 10, jonka viivettä ohjataan releellä 38 myöhemmin ‘'; kuvattavalla tavalla. Elementin 10 tarkoituksena on viivästää kytkinakselin 21 lopullista • * · • * * kiertymistä 0-asennosta 1-asentoon, toisin sanoen viivästää varsinaisen kytkinosan 1 «IM* • · .. , koskettimien 40 sulkeutumista latauskoskettimien 41 sulkeutumiseen nähden.

• · • » • * I f » , 25 Kuviossa Ib on esitetty välivaihe, jossa vipu 5 on käännetty 1-tilaan, jolloin poikittais- : tangot 13 ja 15 ovat siirtäneet poikittaisvivun 9 ääriasentoonsa rytmijousien 23 ja/tai

• · I

• * · * . · · , jousielementin 11 myötävaikutuksella. Tällöin poikittaisvivun 9 tappi on poikittaistan- . gon 13 hahlon 15 oikeassa reunassa ja vastaavasti poikittaisvivun 9 alempi ohjaintappi « » » '!!, * poikittaistangon 14 hahlon 15 vasemmassa reunassa.

30 ’ · ‘ ‘ Tätä asentoa on edeltänyt tila, jossa latauskytkinakseli 20 ei ole kääntynyt lopulliseen

• I i i I

asentoonsa eikä siis yli rytmijousien 23 ja/tai jousielementin 11 määräämän kuolokoh- 5 115932 dan. Tässä väliasennossa poikittaisvivun 9 tappi on vielä poikittaistangon 13 hahlon 15 vasemmassa reunassa ja vastaavasti poikittaisvivun 9 alempi ohjaintappi poikittaistangon 14 hahlon 15 oikeassa reunassa. Kuolokohdan ylityksen jälkeen rytmijouset 23 ja/tai jousielementti 11 kääntävät akselin 20 lopulliseen, kuvion Ib mukaiseen asentoon. 5

Kuvion mukaisesti latauskoskettimet 41 ovat nyt kiinni-tilassa ja lataavat kapasitiivista kuormaa (kuvio 2). Mekaanisen viive-elementin 10 ansiosta varsinaisen kytkinosan 1 pääkoskettimet 40 ovat edelleen auki, kunnes ohjausreleelle 38 saapuu ohjauskäsky invertteriltä ja akseli 21 kääntyy sulkien pääkoskettimet 40.

10 Käännettäessä vipu 5 takaisin asentoon 0 palataan kuvion la tilanteeseen.

Kuvion 2 mukaisesti jäijestelmän lohkokaavio koostuu varsinaisesta kytkinosasta 1 ja latauskytkinosasta 2, joissa varsinaista kytkinosaa 1 ohjataan mekaanisen viive-15 elementin 10 avulla sähkömekaanisella ohjausreleellä 38 ohjattuna. Ohjausrele 38 saa ohjaussignaalinsa varaustilan määräyspiiristä, joka sijaitsee tyypillisesti invertterissä 3. Invertteri 3 puolestaan ohjaa moottoria M, kun invertterin 3 varaustila on latauspiirin 2 kautta syötettynä saavuttanut ennalta määrätyn arvon. Niin varsinaiseen kytkinosaan 1 kuin latauskytkinosaan 2 on koskettimien väliin jäljestetty sulakkeet 37. Latauspiirissä ’;;; 20 on saijavastukset 36 latausvirran rajoittamiseksi.

'' ‘. Kuviossa 3 on yksityiskohtaisemmin esitetty yksi keksinnön mukaiseen laitteistoon so- • · pi va jousielementti 11. Elementti 11 koostuu joko akselin 21 tai 22 ympärille kiinnitet-

• I

.·«*, tävästä epäkeskokappaleesta 25, jossa mvelpisteeseen 27 on yhdistetty jousi 26. Jousi 25 26 on puolestaan toisesta päästään kytketty nivelpisteeseen 28, joka on kytketty kiinte- : . ·. ään mnkokappaleeseen. Niinpä kuvion esittämässä väliasennossa 0-tilan ja 1-tilan välil- . · * ’. lä jousi 26 on varastoinut maksimienergian ja akselin 21 tai 22 kääntyessä kuvion 3 esit- . \ tämästä pystyasennosta, jousi 26 vapauttaa energiaa helpottaen akselin 21 tai 22 siirty- "‘ mistä 0-tilasta 1 -tilaan ja päinvastoin.

30 • ‘ Kuvio 4 esittää yhtä mahdollista tapaa toteuttaa mekaaninen viive-elementti 10. Ele mentti toimii seuraavasti: viivevipu 30 on kytketty akseliin 21 siten, että käännettäessä 6 115932 myötäpäivään viivevivussa 30 akselille 21 varattu reikä sallii akselin 21 kääntämisen niin paljon, että jousielementti 11 ylittää kuolinkohtansa ja jää virittyneeseen tilaan, mutta pääkoskettimet 40 eivät vielä sulkeudu. Tämä voi olla toteutettu esim. 8-kulmaisella reiällä vivussa 30. Vivun 30 yläpäähän on kytketty ensimmäisen nivelpis-5 teen 33 välityksellä 1. apuvipu 31 joka puolestaan on nivelöity 2. nivelpisteestä 34 toiseen apuvipuun 32. 2. apuvipu 32 on puolestaan nivelöity kiinteään runkopisteeseen 35.

Apuvivut muodostavat yhdessä ns. polvinivelen, joka estää viivevipua 30 kääntymästä myötäpäivään. Kun ohjausrele 38 saa ohjauksensa kuviossa 2 esitetyltä varaustilan 10 määrityspiiriltä, ohjausrele 38 työntää nivelpistettä 34 yli apuvipujen muodostaman kuolokohdan, jolloin viivevipu 30 pääsee kääntymään myötäpäivään ja samalla akseli 21 kääntyy jousielementin 11 voimasta ja sulkee pääkoskettimet 40.

Sekä jousielementti 11 että viive-elementti 10 voidaan luonnollisesti toteuttaa monella 15 erilaisella mekaanisella tai sähkömekaanisella tavalla.

Akselit 6, 7, 21 ja 22 ovat poikkileikkaukseltaan edullisesti neliöitä. Myös muut neli-tai monikulmiot tai ympyrä- tai soikiopoikkileikkaukset ovat keksinnön mukaisesti .:. mahdollisia. Ympyräpoikkileikkauksissa on luonnollisesti varmistuttava siitä, että kyt- »Ml , · *, 20 kentä muihin elementteihin on mekaanisesti riittävän luotettava esimerkiksi karhennus- • · . . ‘. ten, litistysten tai kohoumien avulla.

4 4 4 1 4 I · · 4 4 I I * • 4

• I

I I » 4 4 4

4 I

4 | • · 4 4 4 4 4 4 4 4 4 14 14 4 4 4 * 4 i 4 4 « « 4 I »

Claims (8)

7 115932

1. Kytkinlaiteyhdistelmä tasajännitteeseen kytkettyjä kapasitiivisia kuormia (3) varten, joka kytkinlaiteyhdistelmä käsittää 5. varsinaisen kytkinosan (1) jännitteen kytkemiseksi kapasitiiviseen kuormaan (3), - latauskytkinosan (2) latausjännitteen kytkemiseksi kytkennän alkuvaiheessa kapasitiiviseen kuormaan (3), joka latauskytkinosa on mitoitettu alhaisemmille virroille kuin varsinainen kytkinosa (1), - ohjainosan (4), jolla varsinaisia kytkinosia (1) ohjataan auki-tilasta kiinni-tilaan 10 ja päinvastoin mekaanisen vivun (5) avulla, joka on kytketty ensimmäiseen ak seliin (6), - viivästyselimet (10) varsinaisen kytkinosan (1) kytkeytymisen viivästämiseksi, jotta suljettu latauskytkinosa (2) ehtii ladata kapasitiivisen kuorman (3) ennen varsinaisen kytkimen (1) kytkeytymistä, ja 15. toisen akselin (7), joka on kytketty ensimmäiseen akseliin (6), . ‘ * ‘. tunnettu siitä, että • · · :": - toinen akseli (7) on kytketty välyksen (15) avulla ensimmäiseen akseliin (6) la- i ·': 20 tauskytkinosan (2) ohjaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, että kuhunkin : ‘· akseliin (6,7) on kulmavaihteen välityksellä yhdistetty toiset koskettimia (40, 41) oh- m ‘' jaavat akselit (20,21), jotka ovat olennaisen kohtisuorassa toisiinsa nähden. 25

’: ‘ ” 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, että kun- : I*. kin akselin (6,7) päähän on kiinnitetty akselien pituusakseliin nähden kohtisuoraan ; ’ “; poikittaisvivut (8,9), jotka ulottuvat akselien (6,7) päiden molemmille puolille ja poi- 8 11593? kittaisvivut (8,9) on yhdistetty päistään hahloilla (15) varastetuilla poikittaistangoilla (13,14) akselien (6,7) synkronoimiseksi välyksellisesti toisiinsa.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, 5 että ensimmäinen (6) ja toinen akseli (7) ovat olennaisen yhdensuuntaiset.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, että varsinaiset kytkinosat (1) on yhdistetty ensimmäiseen akseliin (6) kulmavaihteen (12) ja kytkinakselin (21) avulla. 10

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, että poikittaistangot (13,14) on yhdistetty toiseen akseliin (6) hahlosovitelmalla (15, 16. siten, että hahlosovitelma (15,16) sijaitsee poikittaistankojen (13,14) toisen akselin (6) puoleisessa päässä akselien (6,7) synkronoinnin sovittamiseksi erilaisille mekaani- 15 sille elementeille käännettäessä ensimmäistä akselia (6) auki-asennosta kiinni-asentoon ja päinvastoin.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, . että akselit (6, 7) on toiminnallisesti kytketty toisiinsa sähköisesti. 20 * · ," 1 t

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kytkinlaiteyhdistelmä, tunnettu siitä, • < i .,,,: että latauskytkinosat (2) on yhdistetty toiseen akseliin (6) kulmavaihteen (12) ja lataus- • » : v. kytkinakselin (20) avulla. • » 25 • ♦ · I I t I 115932 9