KR101702974B1 - 에너지 저장 메커니즘을 가진 부하시 탭 전환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 저장 장치를 갖는 부하시 탭 전환기에 관한 것으로서, 이에 의해 출력 축의 신속한 회전이 가능하다. 본 발명에 의하면, 하나 또는 둘 이상의 실제의 에너지 저장 스프링에 추가로, 하나 이상의 추가의 스프링이 제공된다. 이러한 추가의 스프링은 에너지 저장 메커니즘의 작동 이후에 에너지를 흡수/방출함으로써 토크 곡선을 최적화할 수 있다.

Description

에너지 저장 메커니즘을 가진 부하시 탭 전환기{ON-LOAD TAP CHANGER WITH ENERGY STORAGE MECHANISM}

본 발명은 구동 축의 연속적인 회전 이동을 피구동 축의 급격하고 신속한 회전 이동으로 변환하기 위한 힘 저장부(force store)를 가진 부하시 탭 전환기에 관한 것이다.

하나 이상의 인장력 저장 스프링이 급격하게 해방되는 피구동 축(driven shaft)의 급격한 회전 이동을 가능하게 하는 많은 힘 저장부가 이미 알려져 있다. 이러한 힘 저장 스프링은 인장 스프링뿐만 아니라 압축 스프링이 될 수 있다. 그 원리는 항상 동일하다. 즉, 회전 구동 축은 하나 또는 둘 이상의 스프링을 최대 지점까지 당기고 이후에 이들을 급격히 해방시켜 피구동 축과 함께 이동시킨다. 이러한 힘 저장부에 대해서는 DE 10 2006 008 338호에 개시되어 있다. 이러한 종류의 힘 저장부의 경우에, 스프링 특징으로서, 토크는 인장력을 받는 스프링의 트리거링이 시작되는 시점에 가장 크고, 안정 위치가 될 때까지 감소한다. 그러나, 어떤 경우에, 이러한 미리 정해진 토크 경로는, 스프링 특징뿐만 아니라 피구동 축이 바람직하지 않게 되는 각각의 역학 및 속도에 의존한다. 이것은 특히 부하시 탭 전환기의 많은 수의 전환 소자 또는 다른 구성요소가 매우 특징적인 순서로 연속해서 작동되는 경우와 관련된다.

따라서, 힘 저장부를 사용하는 경우에, 각각의 실제의 요건에 대한 급격한 피구동 이동의 경로의 선택적인 적응이 달성되는 것이 바람직하다.

앞서 언급한 종류의 힘 저장부의 경우에 보조 힘 저장부를 제안하는 것으로서 DE-AS 25 02 810이 알려져 있다. 실제의 힘 저장 스프링과는 별도로, 힘 저장부의 트리거링이 토글 조인트에 의해 인장력을 받는 추가의 스프링이 제공된다. 이 경우, 이동 경로 중의 제1 부분에서의 트리거된 힘 저장부의 감속은, 인장력을 받고 이동 코스의 끝으로 가는 추가의 스프링에 의해 달성된다. 실제의 힘 저장 스프링이 이미 충분히 이완되어 있으면, 추가의 스프링도 이완되며, 스프링 힘이 축적된다. 이러한 알려진 해결책은 전체적으로 너무 급하게 진행되는 전환 과정 없이도, 50Hz의 주파수에서 일반적인 교류 대신에 16 2/3Hz의 교류를 스위칭할 수 있도록 하기 위해 힘 저장부의 트리거링을 느리게 하는 경우를 감안한 것이다. 이러한 알려진 힘 저장부는, 또한 특히 롤러 안내 및 보조 힘 저장 스프링의 작동을 위한 추가의 토글 레벨 장치에 의해 기계적으로 복잡한 구성이다. 또한, 구동 축의 회전 이동이 길이방향 이동으로 처음에 변환되는 힘 저장부만이 제공되며, 여기서 힘 저장 스프링이 인장력을 받고, 그 트리거링 이후의 급격한 길이방향 이동은 피구동 축의 회전 이동으로 다시 변환된다. 주지의 해결책은 급격한 회전 이동으로 연속해서 직접 변환되는 것에는 적합하지 않다.

본 발명의 목적은 힘 저장부를 가진 부하시 탭 전환기로서, 힘 저장부는 실제의 힘 저장 스프링 또는 실제 스프링과는 별개로, 피구동 축의 회전 이동의 선택적인 적응을 가능하게 하는 수단을 포함한다.

이 목적은 본 발명에 의해 이루어진다.

본 발명의 특정의 장점은 단순한 구성이다. 추가의 캡 디스크가 피구동 축과 연결되어 배치되지만, 연결 부분은 편향되는데, 캠 디스크의 각각의 일시적 위치에 따라 편향되며, 추가의 스프링은 인장력을 받거나 이완된다. 추가의 스프링 또는 복수 개의 추가의 스프링이 갖는 또는 이에 의해 전달되는 에너지는 실제의 힘 저장 스프링이 이완되는 동안, 선택적으로 그리고 필요에 따라 피구동 축의 회전 이동을 감속 또는 가속한다.

본 발명에 대하여 이하의 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 힘 저장부를 가진 본 발명의 부하시 탭 전환기의 제1 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 부하시 탭 전환기의 제2 실시예이다.
도 3은 본 발명의 범위 내의 여러 가지 스프링 타입을 개략적으로 나타낸다.

참조부호 1에서 12까지의 구성 요소는 앞서 언급한 DE 10 2006 008 338 B3에서 개시한 것으로서, 전체적인 기능의 이해를 위해 다시 한번 설명한다.

지지판(support plate)(1)이 도 1에 도시되어 있다. 지지판 위에, 부하시 탭 전환기(on-load tap changer)의 전달 장치(transmission arrangement)와 전체 힘 저장부(force store)가 배치되어 있다. 도시한 구동 축(drive shaft)(2)은 기어휠(gearwheel)(3)과 연결되어 연속으로 구동시킨다. 기어휠(3)은 톱지(toothing)(5)에 의해 구동 요소(drive element)(4)를 구동시킨다. 구동 요소(4)는 구동 크랭크(drive crank)(6)에 대응하는 대칭 접촉부(symmetrical abutment)를 가지며 회전 시에 안정시킨다. 풀 로드 헤드(pull rod head)(7)는 위에 풀 로드(pull rod)가 배치되어 있고 구동 크랭크(6)의 상부에 회전가능하게 설치되어 있다. 구동 크랭크(6)는 지지판(1)을 통해 수직방향의 아래로 작동하는 피구동 축(driven shaft)(8)에 체결된다. 콘택의 작동을 위해 연결된 요소는 도시하지 않는다. 스프링 튜브(spring tube)(9)가 풀 로드의 주위에 설치된다. 스프링 튜브(9)는 한쪽 단부가 베어링 블록(bearing block)(10)과 연결되고, 수직방향의 베어링 핀(11)에 의해 수평방향으로 분리될 수 있다. 스프링 튜브(9)를 중심으로 동심원 방향으로 또는 그 내부에 하나 또는 둘 이상의 압축 스프링이 설치된다. 그 중 하나의 압축 스프링(12)만을 도시하고 있다.

지금까지 알려진 힘 저장부의 기능은, 각각의 전환을 시작할 때에, 즉 부하시 탭 전환기가 작동할 때마다, 모터 구동기가 구동 축(2)에 의해 기어휠(3)을 회전시키는 것이다. 이러한 회전 이동은 톱니(5)를 통해 구동 요소(4)까지 전달된다. 다음 부하 전환이 "더 높은" 방향에서 이루어지는지 아니면 "더 낮은" 방향에서 이루어지는 지에 따른 회전 방향에 따라, 구동 요소(4)의 대칭적 접촉부 중의 하나가 구동 크랭크(6)와 접해서 회전시킨다. 이 경우, 풀 로드 헤드(7)도 함께 회전한다. 폴 로드는 편향되고 압축 스프링(12)은 인장력을 받는다. 구동 크랭크가 한번 회전한 후에, 폴 로드는 새로운 종단 위치에 도달하고, 압축 스프링(12)은 인장력을 최대로 받는다. 사점(dead center)을 지난 후에, 구동 크랭크(6)와 피구동 축(8)의 회전 이동은, 압축 스프링(12)이 급속히 이완되기 때문에, 신속하게 종단에 이른다. 이러한 신속한 회전 이동은 결국에는 부하시 탭 전환기 내의 개별의 콘택들 사이에서 신속한 전환이 가능하게 한다.

본 발명에 의하면, 단면 프로파일(end-face profile)(14)을 갖는 캠 디스크(cam disc)(13)는 고정된 연결 상태로 구동 크랭크(6) 위에 배치된다. 이러한 프로파일은 위에서 보는 바와 같이 원형의 형상이 아니다. 이것은 넓은 제한 범위 내에서 자유롭게 선택가능하며, 방향 의존성을 갖는 여러 구성으로 이루어질 수 있다. 또한, 한쪽 단부에 롤러(16)를 갖는 연결 부분(15)이 설치되며, 롤러는 캠 디스크(13)의 단면 프로파일(14)에서 동작한다. 연결 부분(15)은 회전 축(17)을 중심으로 피벗 회전이 가능하며, 다른 쪽 단부에서는 회전이 가능한 추가의 로드 헤드(18)를 갖는다. 추가의 로드 헤드는 추가의 베어링 핀(20)에 의해 추가의 베어링 블록(19)에서 다른 쪽 단부에서 추가의 스프링 튜브 내에 회전가능하게 설치된 안내 로드(guide rod)를 갖는다. 안내 로드의 양쪽에는 카운터 베어링(counter bearing)(21, 22)이 배치되며, 이 카운터 베어링 사이에 추가의 스프링(23)이 배치된다. 또한, 이 경우, 하나의 스프링 카운터 베어링(22)은 고정되고, 다른 스프링 카운터 베어링(21)은 이동가능하다.

이러한 보조 장치의 동작은 다음과 같다. 사점을 지난 후에, 구동 크랭크(6)와 피구동 축(8)은 신속하게 회전하기 시작하는데, 설명한 바와 같이, 압축 스프링(12)이 급격하게 이완되기 때문이다. 캠 디스크(13)도 구동 축(8)과 함께 회전한다. 이에 의해, 캠 디스크의 프로파일(14) 위에서 동작하는 롤러(16)는 연결 부분(15) 전체와 피벗된다. 이에 의해, 스프링(23)은 추가적으로 인장력을 받거나 이완된다. 이것은 압축 스프링(12)의 에너지를 감소시키거나 강화시켜서, 캠 디스크(13) 및 피구동 축(8)의 회전 이동을 저지하거나 가속시킨다. 피구동 축(8)이 추가로 회전함에 따라, 롤러(16)는 다른 위치로 이동하고, 여기서 스프링(23)은 이완되고 이전에 저장된 에너지가 전달되며, 압축 스프링(12)의 에너지와 함께 전달된다. 압축 스프링(12)의 에너지가 지금은 더 작다. 전체적으로, 피구동 축(8)의 급격한 이동은 각각의 역학적 요건에 적응되며, 최대로 최적화된 토크를 얻게 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이와 관련해서, 연결 부분(15)은 다시 회전 축(16)을 중심으로 피벗 가능하고 스프링 카운터 베어링(24)에 고정적으로 연결된 로드 헤드(18)를 갖는다. 스프링(25)이 이것과 베어링 블록(19) 사이에 배치된다. 이러한 실시예에서, 스프링(25)의 이동 방향은 도 1에 나타낸 실시예의 반대로 된다. 스프링(25)은 베어링 블록(19)에 고정되고 스프링 카운터 베어링(24)에 의해 인장력을 받는다. 도 1 및 도 2에 설명한 스프링(23, 25)은 압축 스프링으로 구성된다.

본 발명의 범위 내에서, 인장 스프링을 이들 대신에 사용할 수 있다. 이것을 도 3에 개략적으로 나타낸다. 연결 부분(15)의 회전 축(17)의 물리적 배치와 캠 디스크(13)의 프로파일(14)에서 동작하는 롤러(17)의 위치에 의해 여러 종류의 스프링이 단독으로 사용될 수 있다. 도 3a는 편향될 수 있는 인장 스프링(26)을 나타낸다. 도 3b는 압축가능한 압축 스프링(23, 25)을 나타낸다. 본 발명의 범위 내에서, 각각의 경우에, 둘 또는 그 이상의 스프링(23, 25 또는 26)의 동심원적 배치가 가능하다.

또한, 본 발명의 범위 내에서 선형 안내(linear guide)가 가능하다.

힘 저장부의 구성의 실제 형태와 관계없이, 본 발명의 사상은 피구동 축(8)이 트리거링 이후의 힘 저장 스프링에 의해 급격하게 회전되고 이 피구동 축(7)에 체결된 것은 캠 디스크(13)이며, 캠 디스크는 단면 프로파일(14)을 갖기 때문에, 추가의 스프링(23, 25 또는 26)이 요건에 따라 이완 또는 인장력을 받고, 이에 따라 회전 이동의 속도가 에너지의 전달 또는 축적에 의해 선택적으로 영향을 받는다. 급격한 이동이 끝나면, 과도한 이동 에너지는 추가의 스프링(23, 25 또는 26)을 인장함으로써 흡수될 수 있으며, 완만한 제동이 바람직하게 달성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 에너지의 흡수는 인장 스프링(26)의 신장 또는 압축 스프링(23, 25)의 압축에 의해 가능하다.

Claims (4)

1. 힘 저장부(force store)를 가진 부하시 탭 전환기(on-load tap changer)에 있어서,
   상기 힘 저장부는 구동 축(drive shaft)에 의해 연속으로 작동될 수 있는 구동 요소(drive element)와 피구동 부분(driven part)을 포함하고, 상기 구동 요소는 하나 이상의 힘 저장 스프링과 기계적으로 연결되도록 배치되며, 상기 힘 저장 스프링은 구동 요소가 작동될 때에 인장력을 받을 수 있고, 피구동 부분은 하나 이상의 힘 저장 스프링이 인장력을 받은 후에 트리거될 수 있고 피구동 축을 신속히 회전시키며, 원형이 아닌 단면 프로파일(14)을 가진 캠 디스크(cam disc)(13)는 피구동 축(8)에 체결되고, 하나 이상의 추가의 스프링(23, 25; 26)이 한쪽 단부가 고정되고 다른 쪽 단부가 회전 축(17)의 주위로 피벗가능한 연결 부분(15)에 연결되도록 설치되며, 상기 연결 부분(15)은 일측 단부에서 베어링 블록(bearing block)(19)에 체결되는 안내 로드(guide rod)를 갖는 로드 헤드(rod head)(18)를 가지고, 상기 하나 이상의 추가의 스프링(23, 25; 26)이 스프링 카운터 베어링(spring counter-bearing)(21, 22) 사이에 배치되며, 상기 스프링 카운터 베어링은 안내 로드의 양쪽 위에 배치되며, 상기 연결 부분(15)은 타측 자유 단부에 단면 프로파일(14) 상에서 작동하는 롤러(16)를 갖는데, 캠 디스크(13)의 회전 시에 상기 하나 이상의 추가의 스프링(23, 25; 26)이 상기 단면 프로파일(14)에 따라 인장력을 받거나 이완될 수 있게 된 것을 특징으로 하는 부하시 탭 전환기.
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