Селектор для ступеневого перемикача

Реферат: Винахід стосується селектора для ступеневого перемикача для безрозривного перемикання відводів обмотки ступеневого трансформатора, причому селектор складається із множини стільникових сегментів, розміщених один поряд із іншим по горизонталі або один над іншим по вертикалі, виконаних з можливістю з'єднання між собою за допомогою контактотримачів і болтів. Згідно з винаходом така модульна конструкція дозволяє складати різноманітні варіанти селекторів лише з невеликої кількості конструктивних елементів. UA 114317 C2 (12) UA 114317 C2 UA 114317 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується селектора для ступеневого перемикача для безрозривного перемикання відводів обмотки ступеневого трансформатора. Різні конструктивні форми виконання ступеневих перемикачів здавна відомі з рівня техніки. Як правило, вони містять селектор і силовий перемикач. Селектор призначений для електроенергонезалежного попереднього вибору нового відводу обмотки, на який згодом має бути здійснене перемикання. Силовий перемикач призначений для швидкого безрозривного перемикання з поточного на новий, попередньо вибраний без навантаження відвід обмотки. Із публікації заявника "OILTAP(R) M", вихідні дані 03/09, відомий ступеневий перемикач із селектором. У цьому селекторі нерухомі контакти розміщені по колу в кількох горизонтальних площинах на каркасі з ізоляційного матеріалу. Ці нерухомі контакти селектора виконані з можливістю підключення за допомогою привідного вала, розміщеного по центру всередині каркасу з ізоляційного матеріалу, на якому для кожної горизонтальної площині, в якій розміщені нерухомі контакти селектора, встановлений принаймні один рухомий контакт селектора. Таким чином, нерухомі контакти селектора, кожен із яких електрично з'єднаний з відповідним відводом обмотки ступеневого трансформатора, напругу якого необхідно регулювати, в даному випадку розміщені та закріплені на вертикальних ізолювальних стрижнях. Ізолювальним матеріалом для виготовлення цих стрижнів може бути гетинакс, склопластик тощо. Вертикально орієнтовані паралельно один одному стрижні з ізолювального матеріалу утворюють каркас; цей каркас фіксують за допомогою верхнього та нижнього кілець. Із публікації заявника "VACUTAF"(R) W - "Силові ступеневі перемикачі для регулювальних трансформаторів" (Laststufenschalter für Regeltransformatoren), вихідні дані 05/06, відомий інший ступеневий перемикач. Нерухомі контакти описаного в цій публікації селектора також розміщені по колу в кількох горизонтальних площинах і виконані з можливістю підключення за допомогою передбаченого по центру привідного вала, на якому встановлені рухомі контакти селектора, але в цьому випадку нерухомі контакти селектора розміщені в стінці замкнутого циліндра з ізоляційного матеріалу. Такий циліндр може бути виготовлений також із гетинаксу, склопластика або іншого ізоляційного матеріалу. З іншої публікації заявника "VACUTAP(R) - "Силові ступеневі перемикачі для застосування в пічному обладнанні" (Laststufenschalter fur Ofenanwendungen), вихідні дані 09/07, відомий зокрема ступеневий перемикач типу VR(R), в якому селектор виконаний не в формі замкнутого циліндра з ізоляційного матеріалу, а складається з кількох окремих циліндричних оболонок. Ці циліндричні оболонки як окремі сегменти після монтажу с/е facto утворюють циліндричний контур з відповідними проміжками. Із публікації DE 10 2010 007 535 А1 відомий ступеневий перемикач із елементом вільного ходу. Цей ступеневий перемикач містить перемикальний вал, на якому закріплено множину орієнтованих паралельно один одному привідних елементів. Привідні елементи виконані в формі кулачкових дисків із виступами. Паралельно перемикальному валу розміщені механічні перемикальні елементи, виконані з можливістю приведення в дію за допомогою виступів кулачкових дисків. Механічні перемикальні елементи включені між селектором і вакуумними перемикальними елементами силового ступеневого перемикача. Приведення в дію механічних перемикальних елементів передбачене для захисту вакуумних перемикальних елементів у силових ланках, по яких не тече струм навантаження, від можливих імпульсних напруг. Із публікації DE 10 2010 020 137 А1 відомий перемикальний пристрій для перемикача відводів обмотки трансформатора. Цей пристрій, який призначений для електроенергонезалежного перемикання відводів обмотки, містить два фіксувальних елементи, виконані в формі монолітних деталей, розміщених у двох площинах один над іншим. Крім цього, на зовнішній кільцевій ділянці фіксувальних елементів передбачені отвори для введення контактних стрижнів. Кожен фіксувальний елемент має також виконану по центру втулкоподібну ділянку, в яку встановлений перемикальний вал. За допомогою контактного пристрою, який закріплений на перемикальному валу, контактні стрижні попарно електропровідно з'єднані між собою для забезпечення можливості вибору певних відводів обмотки. Із публікації US 3 798 395 А відомий ступеневий перемикач для трансформаторів, який містить селектор і силовий перемикач. При цьому селектор призначений для електроенергонезалежного попереднього вибору відводу ступеневої обмотки, а силовий перемикач - для швидкого перемикання під напругою. При цьому селектор містить два обертових контакти, які сполучають відводи обмотки трансформатора з відповідним контактним кільцем, причому для їх приведення в дію передбачений вал. Із публікації ЕР1 105896В1 відомий ступеневий перемикач із преселектором для безрозривного перемикання різних відводів обмотки ступеневого трансформатора. Взагалі преселектори можуть бути виконані, по-перше, в формі селекторів ступенів для грубого 1 UA 114317 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 регулювання, по-друге - в формі реверсорів. В обох випадках ці засоби дозволяють розширити діапазон регулювання. Іншими словами, наявні контакти селектора можуть бути багаторазово використані. Для цього за допомогою селектора ступенів для грубого регулювання підключають або відключають частину основної обмотки. Реверсор дозволяє додавати витки регулювальні обмотки до основної або підключати їх назустріч основній обмотці, тобто віднімати. Можливою є також комбінація селектора ступенів для грубого регулювання і реверсора. При застосуванні преселектора селектор називають селектором ступенів для точного регулювання. В усіх трьох випадках преселектор конструктивно розміщують поряд із селектором ступенів для точного регулювання (селектором). І в даному випадку для зміни конструкції використовують циліндричні сегменти або каркас зі стрижнів із ізоляційного матеріалу, на яких закріплені рухомі і нерухомі контакти селектора. Отже, висновки щодо рівня техніки подібних селекторів для ступеневих перемикачів можна узагальнити таким чином: Окремі нерухомі контакти селектора розміщують по колу в кількох горизонтальних площинах навкруг обертового привідного вала. Контакти селектора розміщують та фіксують або на окремих стрижнях із ізолювального матеріалу, які утворюють кліткоподібний каркас, або в стінці циліндра з ізолювального матеріалу чи окремих циліндричних сегментів із ізолювального матеріалу, які також у змонтованому стані утворюють кільцеподібну конструкцію. Як вже було описано, нерухомі контакти селектора розміщують у кількох площинах вертикально один над іншим у каркасі з ізоляційного матеріалу вздовж стрижнів як несучих елементів. Варіанти конструкції ступеневого перемикача з різною кількістю відводів обмотки, які можуть бути підключені, а разом із цим різною кількістю нерухомих контактів селектора, можуть бути реалізовані шляхом застосування різної кількості окремих стрижнів із ізолювального матеріалу, варіювання діаметра циліндра з ізолювального матеріалу чи кількості горизонтальних площин. Діапазон регулювання розширюють за допомогою преселекторів, які виконують у формі селекторів ступенів для грубого регулювання, реверсорів або комбінації обох конструктивних варіантів. Ці деталі також складаються з циліндричних сегментів або стрижнів із ізолювального матеріалу, які розміщають поряд із селектором ступенів для точного регулювання. Рівень техніки в цілому має різні недоліки. Головний недолік полягає в тому, що для різної кількості відводів обмотки відповідного трансформатора, які можуть бути підключені, і разом із цим різної кількості нерухомих контактів селектора необхідно застосовувати також різні конструктивні форми селектора. Для дотримання вимоги щодо діелектричної пробивної міцності необхідно забезпечити певну мінімально допустиму відстань між окремими нерухомими контактами селектора як по горизонталі, так і по вертикалі. Таким чином, при великій кількості нерухомих контактів селектора в одній горизонтальній площині примусово спричиняє збільшення діаметра як каркасу, так і циліндра з ізолювального матеріалу. Рівною мірою велика кількість окремих горизонтальних площин, розміщених одна над іншою, вимагає збільшення довжини як каркаса, так і циліндра з ізолювального матеріалу. При розширенні конструкції селектора ступенів для точного регулювання (селектора) за рахунок преселектора, наприклад реверсора, значно зростає діаметр усієї конструкції. Неможливим є також розміщення цих преселекторів всередині селектора ступенів для точного регулювання з метою доцільного використання наявного конструктивного простору. Отже, виробник ступеневих перемикачів має зберігати достатній запас як стрижнів із ізолювального матеріалу та відповідних фіксуючих кілець, так і різних циліндрів із ізолювального матеріалу різних розмірів; таким чином, можливість застосування однакових деталей надзвичайно обмежена. В цілому ця складність призводить до зростання витрат. Окрім цього, при виготовленні ступеневих перемикачів не можна вільно вибирати варіант розміщення преселектора в формі селектора ступенів для грубого регулювання або реверсора поряд із або під селектором ступенів для точного регулювання (селектором). Задачею винаходу є усунення цих недоліків і розроблення селектора з опціональним преселектором, що має модульну конструкцію і дозволяє зменшити складність пристрою при збереженні діапазону варіювання кількості відводів обмотки, які можуть бути підключені. Цю задачу вирішено в селекторі ознаками першого пункту формули винаходу. Залежні пункти формули винаходу стосуються переважних вдосконалених форм виконання винаходу. В основу винаходу було покладено загальну ідею розроблення селектора модульної конструкції з відповідними родовими ознаками, виконаного з уніфікованих стільникових сегментів, встановлених зі зміщенням один поряд із одним та один над одним. Згідно з винаходом суттєвими конструктивними елементами для такого селектора є стільникові сегменти, з'єднані між собою контактами, контактотримачами і болтами, і при цьому оточені екраном. 2 UA 114317 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відповідний винаходові селектор має численні переваги. Насамперед, для його виготовлення необхідна лише невелика кількість різних однакових елементів. Використовуючи ці елементи, шляхом комбінування стільникових сегментів однакового діаметра можна реалізовувати конструкції селектора найрізноманітнішої довжини і висоти. Іншими словами: відповідний винаходові селектор при нескладній конструкції може бути узгоджений з різною кількістю відводів регульованої обмотки і необхідних для цього нерухомих контактів селектора. Інша перевага винаходу полягає в тому, що в кожній горизонтальній площині між ділянками з'єднання стільникових сегментів і розміщеними в цих місцях контактами залишаються вільні проміжки. Оскільки відповідний винаходові селектор зазвичай омивається і промивається ізолювальним маслом у корпусі трансформатора, це дозволяє реалізувати заповнені маслом ізолювальні ділянки між усіма нерухомими контактами як по горизонталі, так і по вертикалі; ця оптимізація ізолювальних ділянок дозволяє забезпечити високу діелектричну пробивну міцність при компактній конструкції. Крім цього, при застосуванні стільникових елементів преселектор можна найпростішим способом розміщувати або поряд із селектором ступенів для точного регулювання, або під ним і приєднувати до нього. Завдяки цьому забезпечується можливість гнучкішого використання наявного конструктивного простору. При цьому можна також застосовувати однакові деталі. Внаслідок зміщення площин, в яких розміщені контакти селектора, висоту селектора ступенів для точного регулювання можна зменшити вдвічі порівняно з рівнем техніки. Завдяки стільниковій структурі немає прямих ділянок стрижнів між площинами, тому діелектрична пробивна міцність зростає. Далі винахід пояснюється докладніше за допомогою креслень. На кресленнях наведено: Фіг. 1 Відповідний винаходові стільниковий сегмент Фіг. 2 Відповідний винаходові стільниковий сегмент із контактами, контактотримачами і болтами Фіг. 3 П'ять з'єднаних між собою стільникових сегментів Фіг. 4 Контакт із екраном Фіг. 5 Відповідний винаходові селектор Фіг. 6 Відповідний винаходові селектор із розміщеними один під одним селектором ступенів для точного регулювання і преселектором Фіг. 7 Відповідний винаходові селектор із розміщеними один поряд із одним селектором ступенів для точного регулювання і преселектором На фіг. 1 зображений відповідний винаходові стільниковий сегмент 1. Переважно його виконують із термопласту високої діелектричної міцності, наприклад поліфталаміду (РРА). Стільниковий сегмент 1 містить чотири приймальних ділянки 2 для контактів 3, контактотримачів 4 і болтів 5. При цьому на кожній приймальній ділянці 2 передбачена принаймні один виїмка 3.1 для контактів 3, принаймні одна виїмка 4.1 для контактотримачів 4, а також принаймні один отвір 5.1 для болтів 5. Додатково в контактотримачах 4 також виконані отвори 4.2, які відповідають отворам 5.1 стільникових сегментів 1. На фіг. 2 зображений стільниковий сегмент 1, в якому контактотримачі 4 розміщені довкола контактів 3 на приймальних ділянках 2. Контактотримачі 4 виконані з можливістю переміщення на контакти 3. Крім цього, можливим є також безпосереднє з'єднання контактотримачів 4 із контактом 3 шляхом лиття під тиском. Передбачені в контакті для забезпечення надійної посадки вирізи, отвори або інші геометричні структури при оточенні оболонкою можуть сприяти з'єднанню контакту 3 з контактотримачем із геометричним замиканням. Контактотримачі 4 також виконують переважно із термопласту високої діелектричної міцності. Кількість і товщину контактотримачів 4 можна варіювати залежно від потреби. Завдяки вирізам 3.1 у контактах і вирізам 4.1 у контактотримачах контакти 3 і відповідні контактотримачі 4 можуть бути розміщені на приймальних ділянках 2. На фіг. 3 зображено п'ять з'єднаних між собою стільникових сегментів 1, які утворюють кільце із трьома площинами для розміщення контактів 3. Обидві верхні контактні площини сполучені з однією фазою, і в них розміщено десять контактів 3. Для збільшення кількості контактів 3 до 12 або 14 слід лише внести невеликі зміни у стільникові сегменти 1. Це дозволяє при сталому діаметрі 7 з'єднувати між собою більшу кількість стільникових сегментів 1, тобто при дванадцяти контактах - шість стільникових сегментів 1, а при 14 контактах - сім стільникових сегментів 1. При з'єднанні стільникових сегментів 1 на приймальних ділянках 2 спочатку встановлюють контакти 3 із контактотримачами 4. Після цього інший стільниковий сегмент 1, в якому приймальна ділянка 2 ще не заповнена, вставляють у приймальну ділянку 2 першого 3 UA 114317 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 стільникового сегмента, на якій вже встановлені контакти 3 і контактотримачі 4. Оскільки отвори 5.1 в обох стільникових сегментах 1 відповідають отворам 4.2 у контактотримачах 4, всі деталі можуть бути нерухомо з'єднані між собою болтами 5. При цьому болти 5 спочатку вводять крізь отвори 5.1 стільникових сегментів 1, після цього крізь контактотримачі 4 і насамкінець знову крізь отвори 5.1 на іншій стороні виводять назовні та фіксують. Застосування контакту 3 або контактотримача 4 при збиранні не є примусово необхідним. Наприклад, стільникові сегменти 1 можуть бути з'єднані лише болтами 5. Це є переважним у тому випадку, коли при високих напругах відстані між окремими контактами 3 мають бути більшими. Додатково на фіг. 3 можна побачити, що окремі контактні площини зміщені одна відносно іншої. При цьому збільшується діелектричний проміжок між окремими контактами 3, хоча висота селектора в цілому зменшується. На фіг. 4 зображений екран 6 для контактів, який дозволяє додатково збільшити діелектричну пробивну міцність. У цій формі екран для контактів виконаний з двох частин. При монтажі ці частини накладають одна на іншу і з'єднують між собою вбудованими защіпними гачками. Частини екрану можуть бути з'єднані між собою також іншим чином, наприклад за допомогою клею, різьбових елементів тощо. На фіг. 5 зображений вже змонтований відповідний винаходові селектор 7. Він складений із множини стільникових сегментів 1, які з'єднані між собою на приймальних ділянках 2. Чітко зображені різні площини із розміщеними в них різними контактами 3. Таким чином, згідно з винаходом лише з кількох деталей можна складати повністю укомплектований селектор 7 модульної конструкції. Всередині селектора 7 зображена перемикальна стійка 8 із відводами 9, а також контактними перемичками і трансмісією (на цьому кресленні не зображеною). У верхній частині селектора 7 зображені з'єднані між собою стільникові сегменти 1 без контактів 3. На фіг. 6 зображений селектор 7, який розділений на селектор 10 ступенів для точного регулювання і преселектор 11. Як можна побачити на кресленні, селектор 10 ступенів для точного регулювання і преселектор 11 складені з ідентичних стільникових сегментів 1, які завжди з'єднують однаковим чином. Проміжний редуктор 12 відокремлює розміщені всередині контактні перемички і трансмісії. На фіг. 7 зображений селектор 7, в якому селектор 10 ступенів для точного регулювання і преселектор 11 розміщені один поряд із одним. І в цьому випадку для обох конструктивних вузлів завжди використовують уніфіковані стільникові сегменти 1. У цілому винахід пропонує численні переваги: селектор може бути змонтований майже в будь-якому з варіантів лише з невеликої кількості різних конструктивних елементів. При складанні контакти 3 не обов'язково з'єднувати між собою довкола стільникових сегментів 1. Стільникова структура з проміжками між елементами по горизонталі та вертикалі забезпечує особливо ефективну циркуляцію оточуючого ізолювального засобу, як правило ізолювального масла. Завдяки формі стільника конструкція не містить прямих стрижневих ділянок, тобто прямих зв'язків, як у рівні техніки, між контактними площинами. Висока діелектрична міцність забезпечується попри те, що конструктивна висота селектора ступенів для точного регулювання зменшується. При розширенні конструкції селектора за рахунок селектора ступенів для грубого регулювання або реверсора завжди можуть бути використані ідентичні стільникові сегменти. Можливість вільного вибору місцеположення преселектора, а саме під селектором ступенів для точного регулювання або поряд із ним, також забезпечує багато переваг. Шляхом зміщення контактних площин селектора для однієї фази можна наполовину зменшити висоту селектора ступенів для точного регулювання при збереженні діелектричної міцності. При розміщенні преселектора під селектором ступенів для точного регулювання його разом із силовим ступеневим перемикачем можна вставляти в бак трансформатора або виймати з нього. Це є особливо переважним для проведення робіт із монтажу та технічного обслуговування, при складанні вже не треба спочатку монтувати селектор у баці трансформатора і лише після цього з'єднувати з силовим ступеневим перемикачем. Завдяки цьому обидві частини можна встановлювати одночасно. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 1. Селектор для ступеневого перемикача для безрозривного перемикання двох відводів обмотки ступеневого трансформатора, причому нерухомі контакти розміщені по колу в кількох горизонтальних площинах на корпусі селектора, і 4 UA 114317 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 причому всередині корпусу селектора по центру встановлений обертовий привідний вал, на якому в кожній горизонтальній площині розміщення нерухомих контактів встановлений принаймні один рухомий контакт для їх підключення, який відрізняється тим, що корпус селектора складається з множини стільникових сегментів (1), а також тим, що стільникові сегменти (1) розміщені поряд по колу в одній горизонтальній площині, а також тим, що стільникові сегменти (1) в одній площині по колу розміщені вертикально один над іншим, а також тим, що стільникові сегменти (1) містять приймальні ділянки (2) і виконані з можливістю з'єднання між собою за допомогою цих приймальних ділянок (2) таким чином, що при з'єднанні принаймні двох стільникових сегментів (1) утворюється з'єднання з геометричним замиканням між принаймні двома приймальними ділянками (2) окремих стільникових сегментів (1). 2. Селектор за п. 1, який відрізняється тим, що на приймальних ділянках (2) виконано принаймні один отвір (5.1), а також тим, що при з'єднанні двох стільникових сегментів (1) принаймні один болт (5) для фіксації введений крізь отвори (5.1). 3. Селектор за п. 2, який відрізняється тим, що на приймальних ділянках (2) виконано принаймні один виріз (4.1) для контактотримача, а також тим, що один контактотримач (4), в якому передбачений принаймні один отвір (4.2), виконаний з можливістю введення крізь нього болта (5), розміщений у вирізі (4.1) для контактотримача, а також тим, що принаймні один контактотримач (4) виконаний з можливістю розміщення на ньому нерухомого контакту (3). 4. Селектор за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що селектор (7) містить селектор (10) ступенів для точного регулювання і преселектор (11). 5. Селектор за п. 4, який відрізняється тим, що селектор (10) ступенів для точного регулювання і преселектор (11) розміщені вертикально один над іншим або горизонтально один поряд із іншим. 6. Селектор за будь-яким із пп. 4-5, який відрізняється тим, що преселектор (11) виконаний у формі реверсора або селектора ступенів для грубого регулювання. 7. Селектор за будь-яким із пп. 4-6, який відрізняється тим, що селектор (10) ступенів для точного регулювання і преселектор (11) відокремлені один від іншого проміжним редуктором (12). 8. Селектор за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що селектор (7) містить п'ять, шість або сім стільникових сегментів (1) на одну фазу. 9. Селектор за будь-яким із пп. 3-8, який відрізняється тим, що навколо контактів (3) розміщений екран (6). 10. Селектор за будь-яким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що стільниковий сегмент (1) виконаний із термопласту, зокрема із поліфталаміду. 5 UA 114317 C2 6 UA 114317 C2 7 UA 114317 C2 8 UA 114317 C2 9 UA 114317 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10