Накопичувач енергії для ступеневого перемикача

Винахід стосується накопичувана енергії для ступеневого перемикача обмоток трансформатора під навантаженням. Накопичувач енергії відомий із описів патентів DE 19 56 369 і 28 06 282. Такий накопичувач енергії служить для стрибкоподібного приведення в дію силового перемикача ступеневого перемикача; на початку кожного приведення в дію ступеневого перемикача він натягується, тобто напружується його привідним валом. Він складається в основному із звідної каретки і веденого елемента, який часто називають також стрибковим повзуном, між якими встановлені одна або кілька пружин як накопичувачів енергії. При цьому звідна каретка з'єднаним з привідним валом ексцентриком лінійно переміщується відносно веденого елемента, завдяки чому напружуються розміщені між ними пружинні накопичувачі енергії. При досягненні звідною кареткою її іншого кінцевого положення застопорений досі ведений елемент розфіксовується. Оскільки ведений елемент перебуває під дією напруженого накопичувана енергії, він стрибкоподібно повторює лінійне переміщення звідної каретки. Це стрибкоподібне лінійне переміщення веденого елемента за допомогою повзуна і кривошипа перетворюється у обертальний рух веденого вала. Цей ведений вал, що здійснює стрибкоподібний обертальний рух, у свою чергу служить для приведення в дію силового перемикача ступеневого перемикача, тобто для перемикання на інший попередньо вибраний відвід обмотки трансформатора під навантаженням. Цей відомий накопичувач енергії має кілька недоліків. При використанні повзуна і кривошипа відбувається нерівномірна передача зусилля, тобто нерівномірне перетворення лінійного переміщення веденого елемента у обертальний рух веденого вала. Крім того, внаслідок такого виду перетворення руху і практично можливі при цьому важільні співвідношення в кривошипі при кожному перемиканні досягається лише обмежений результуючий кут повороту веденого вала. При практичній реалізації відомого накопичувача енергії цей кут повороту становить близько 75°. Цей кут повороту у свою чергу обмежує максимально можливий час перемикання, необхідний для приведення в дію силового перемикача, тобто для безрозривного перемикання. Для багатьох видів силових перемикачів, зокрема для тих, які при кожному перемиканні потребують приведення в дію великої кількості контактів, наприклад, як механічних контактів, так і вакуумних перемикальних елементів у попередньо заданій послідовності, забезпечуваного відомим накопичувачем енергії часу перемикання, який, як було пояснено, визначається обмеженим кутом повороту, недостатньо. Зрештою, відомий накопичувач енергії потребує значного конструктивного простору, оскільки звідна каретка, накопичувальні пружини і ведений елемент розміщені одне над іншим у різних горизонтальних площинах. Із DE 199 13 814 С1 уже відомо, що ведений елемент накопичувача енергії на кожному із своїх поздовжніх боків має орієнтовані всередину паралельні поздовжні зубчасті нарізки, з якими - залежно від напрямку спрацьовування веденого елемента - входить у зчеплення зубчасте колесо, з'єднане із веденим валом. Одначе цей відомий пристрій служить для того, щоб незалежно від напрямку зведення накопичувача енергії ведений вал завжди обертався у одному й тому ж напрямку, для чого необхідний додатковий пристрій для відповідного керування зчепленням зубчастого колеса з поздовжньою зубчастою нарізкою. Це робить описаний накопичувач енергії складним; він потребує ще більше місця, ніж це потрібно відповідно до інших технічних рішень рівня техніки. Відповідно до цього задачею винаходу є розробка накопичувача енергії вказаного виду, який забезпечує рівномірне перетворення руху, значно більший кут повороту веденого вала і, як наслідок, значно триваліший час перемикання силового перемикача і до того ж, має просту і компактну конструкцію. Відповідно до винаходу ця задача вирішена у накопичувачі енергії для ступеневого перемикача обмоток трансформатора під навантаженням, який містить несучий елемент, звідну каретку, встановлену з можливістю поздовжнього переміщення і сполучену з привідним валом, а також ведений елемент, встановлений з можливістю поздовжнього переміщення і сполучений з веденим валом, причому звідна каретка і ведений елемент встановлені на щонайменше двох орієнтованих у напрямку їх переміщення паралельних напрямних штангах, між звідною кареткою і веденим елементом встановлена щонайменше одна звідна пружина, звідна каретка виконана з можливістю лінійного переміщення в залежному від напрямку обертання привідного вала одному із двох напрямків і напруження щонайменше однієї звідної пружини обертальним рухом привідного вала при кожному перемиканні ступеневого перемикача, а ведений елемент виконаний з можливістю фіксування в кінцевих положеннях, розфіксування при досягненні звідною кареткою іншого кінцевого положення, і стрибкоподібного повторення лінійного переміщення звідної каретки, щонайменше дві паралельні напрямні штанги встановлені з радіальним зміщенням відносно привідного вала і веденого вала одна під іншою у одній вертикальній площині, що відповідає осьовому напрямку привідного вала і веденого вала, ведений елемент охоплює звідну каретку у поперечному перерізі, ведений елемент на зовнішній нижній поздовжній поверхні має орієнтовану у напрямку його переміщення зубчасту нарізку, а на веденому валу закріплене зубчасте колесо, яке перебуває у зчепленні із зубчастою нарізкою у вигляді зубчастої планки. Як несучий елемент накопичувач містить горизонтальний опорний диск, на якому закріплений статор, на якому в свою чергу встановлені напрямні штанги, на яких з можливістю переміщення встановлені звідна каретка і ведений елемент. Крім того, на опорному диску встановлений демпфувальний пристрій, виконаний із можливістю взаємодії зі щонайменше одним упором, з'єднаним з веденим валом. Нижче винахід детальніше пояснюється з використанням фігур. На них зображено: фіг.1. зібраний відповідний винаходові накопичувач енергії у перспективному виді похило зверху, фіг.2. окремі деталі накопичувача енергії у перспективному виді похило знизу, причому деякі деталі заради наочності зняті, фіг.3. частковий поперечний переріз. Спочатку має бути пояснена механічна конструкція відповідного винаходові накопичувача енергії. На опорному диску 1 сформовані кріпильні виступи 2, 3, на яких закріплений виконаний із ізоляційного матеріалу статор 4. Опорний диск 1 і закріплений на ньому статор 4 є центральними несучими елементами для всіх описаних далі деталей відповідного винаходові накопичувана енергії. Опорний диск 1 має центральний отвір 5, про який детальніше йтиметься далі. На статорі 4 встановлені розміщені на певній відстані одна над іншою дві напрямні штанги 6, 7. Між ними розміщена звідна каретка 8, лінійне переміщення якої забезпечують напрямні штанги 6, 7. Крім того, в зоні навколо напрямних штанг 6, 7 розміщений ведений елемент 9, лінійне переміщення якого напрямляють також напрямні штанги 6, 7. Таким чином, звідна каретка 8 і ведений елемент 9 виконані вкладеними одне в інше; це добре видно на лівій частині фіг.2 і особливо - на фіг.3. Між звідною кареткою 8 і веденим елементом 9 розміщені звідні пружини 10, кожна з яких надіта на одну із напрямних штанг 6, 7. Зверху до накопичувача енергії підведений привідний вал 11, на вільному кінці якого встановлений ексцентрик 12. Цей ексцентрик 12 взаємодіє з повідковими колодками 13, 14, встановленими на звідній каретці 8. При обертанні привідного вала 11 - в залежності від напрямку обертання - ексцентрик 12 набігає на повідкову колодку 13 чи 14 і таким чином лінійно переміщує звідну каретку 8 праворуч чи ліворуч по напрямних штангах 6, 7. Збоку у звідній каретці 8 виконано профіль 15, в який вставлений ролик 16, з'єднаний з тягою 17. Ця підйомна тяга 17 пропущена через отвір 18 у опорному диску 1 вниз у зону розміщення силового перемикача і служить там для переміщення дискових кулачків чи подібних елементів для приведення в дію перемикальних засобів силового перемикача в різних горизонтальних площинах. Такий підйомний механізм уже відомий із публікації WO 89/08924. Оскільки він безпосередньо не стосується винаходу, детальніше він тут не пояснюється. В нижній частині статора 4 розміщені собачки 19, 20, які встановлені на шарнірних опорах 21, 22 і між якими натягнута храпова пружина 23. Вільними кінцями собачки зачіпаються за храпові зупинники 24, 25 на веденому елементі 9. Приведення в дію собачок 19, 20 здійснюється храповими роликами 31, 32, які відомим чином переміщуються у не зображеному спусковому профілі звідної каретки 8. Крім того, ведений елемент 9 знизу має зубчасту нарізку 26, виконану, наприклад, у формі лінійного зубчастого сегмента чи зубчастої планки. У постійному зчепленні із зубчастою нарізкою 26 перебуває зубчасте колесо 27, нерухомо з'єднане з пропущеним крізь центральний отвір 5 веденим валом 28. Під накопичувачем енергії зображений ведений вал 28 із поздовжньою зубчастою нарізкою 29, на якому з можливістю переміщення по висоті описаним вище підйомним механізмом встановлені описані вище, не зображені дискові кулачки чи подібні елементи. Під поясненим вище профілем 15 зображений ще один напрямний профіль 33, орієнтований у напрямку руху звідної каретки 8; в нього вставлені напрямні ролики 34. Однак ця додаткова напрямна не є обов'язково необхідною. Відповідний винаходові накопичувач енергії працює таким чином. На початку кожного перемикання обертається привідний вал 11, а разом із ним і ексцентрик 12, який набігає на одну із повідкових колодок 13 або 14 і - в залежності від напрямку обертання - переміщує звідну каретку 8 по напрямних штанга х 6, 7 праворуч чи ліворуч. Внаслідок цього переміщення каретки 8 відносно веденого елемента 9 розміщені між ними звідні пружини 10 напружуються. При досягненні звідною кареткою 8 іншого кінцевого положення - в залежності від напрямку переміщення - один із храпових роликів 31 чи 32 набігає на не зображений спусковий профіль. Внаслідок цього собачка 19 чи 20 відхиляється від відповідного храпового зупинника 24 чи 25, з яким вона досі була у зачепленні. Зафіксований досі ведений елемент 9 стрибком переміщується у напрямку переміщення звідної каретки 8. При цьому напрямлення веденого елемента 9 також здійснюється напрямними штангами 6, 7; внаслідок стрибкоподібного переміщення вивільняються звідні пружини 10. Після досягнення веденим елементом 9 його іншого кінцевого положення одна із собачок 19 чи 20 входить у зачеплення із відповідним храповим зупинником 24 чи 25 і ведений елемент 9 знову фіксується. При описаному стрибкоподібному лінійному переміщенні веденого елемента 9 переміщувана одночасно з ним зубчаста нарізка 26 взаємодіє із зубчастим колесом 27, яке в свою чергу обертає ведений вал 28. Шляхом відповідного розрахунку з убчастої нарізки 26 - кількості, розмірів і виду зубів - і взаємодіючого з нею зубчастого колеса 27 простим чином в широких межах може бути реалізований результуючий кут повороту веденого вала 28. На фіг.1 зображені також кріпильні вуха ЗО, за допомогою яких опорний диск 1 довільним чином може бути закріплений, наприклад, у масляному баку ступеневого перемикача. На опорному дискові 1 додатково може бути передбачений демпфувальний пристрій 35, який взаємодіє з одним чи кількома не зображеними упорами, у свою чергу з'єднаними з веденим валом 28 чи зубчастим колесом 27. Завдяки його використанню просто може бути реалізоване демпфування стрибкоподібного переміщення веденого вала 28 незадовго до досягнення іншого кінцевого положення. Особлива перевага відповідного винаходові накопичувана енергії полягає в простій і рівномірній передачі переміщення на ведений вал, що було пояснено вище. Інша перевага полягає в - також поясненій - простій можливості узгодження необхідного кута повороту веденого вала 28 з найрізноманітнішими вимогами конкретного силового перемикача, які у свою чергу залежать від кількості, виду і послідовності перемикальних засобів, що мають перемикатися окремо. Зрештою, відповідний винаходові накопичувач енергії має буде компактну конструкцію. Це досягнуто завдяки тому, що звідна каретка 8 і ведений елемент 9 встановлені навколо напрямних штанг 6, 7 вмонтованими одне в інше і ведений елемент 8 охоплює звідну каретку 8 в поперечному перерізі. Список позиційних позначень 1 Опорний диск 2 Кріпильний виступ 3 Кріпильний виступ 4 Статор 5 Центральний отвір 6 Напрямна штанга 7 Напрямна штанга 8 Звідна каретка 9 Ведений елемент 10 Звідна пружина 11 Привідний вал 12 Ексцентрик 13 Повідкова колодка 14 Повідкова колодка 15 Профіль 16 Ролик 17 Тяга 18 Отвір 19 Собачка 20 Собачка 21 Шарнірна опора собачки 22 Шарнірна опора собачки 23 Храпова пружина 24 Храповий зупинник 25 Храповий зупинник 26 Зубчаста нарізка 27 Зубчасте колесо 28 Ведений вал 29 Поздовжня зубчаста нарізка 30 Кріпильне вухо 31 Храповий ролик 32 Храповий ролик 33 Напрямний профіль 34 Напрямний ролик 35 Демпфувальний пристрій