Ступеневий перемикач, обладнаний вакуумними вимикачами

Реферат: Винахід стосується ступеневого перемикача, обладнаного вакуумними вимикачами. Загальна винахідницька ідея полягає у тому, що передбачено кілька кулачкових дисків, що як на нижній або верхній стороні, так і на торцевій поверхні мають профільовані обігаючі контури, наприклад, у формі кулачків, якими приводяться у дію вакуумні вимикачі. UA 106630 C2 (12) UA 106630 C2 UA 106630 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується обладнаного вакуумними вимикачами ступеневого перемикача згідно з обмежувальною частиною першого пункту формули винаходу. Ступеневі перемикачі вже багато років в усьому світі широко використовують для безрозривного перемикання різних відводів обмоток ступеневих трансформаторів. Такі ступеневі перемикачі в звичайному випадку містять шукач для електроенергонезалежного вибору відповідного відводу обмотки ступеневого трансформатора, на який має бути здійснене перемикання, та силовий перемикач для здійснення перемикання з попереднього на новий, попередньо вибраний відвід обмотки. Стрибкоподібне перемикання, як правило, здійснюється за допомогою енергоакумулятора, спрацьовування якого спричиняє швидке обертання перемикального вала. Крім цього, силовий перемикач у звичайному випадку має робочі контакти та резисторні контакти. При цьому робочі контакти використовують для безпосереднього з'єднання відповідного відводу обмотки трансформатора з силовим відводом, а резисторні контакти - для короткочасного підключення, тобто шунтування за допомогою одного чи кількох перехідних резисторів. Подібний силовий перемикач відводів трансформатора для ступеневого перемикача, в якому застосовані вакуумні вимикачі для здійснення безрозривного перемикання, відомий із публікації DE 195 10 809 С1. При цьому для кожного перемикального елемента, який має бути приведений у дію, та для кожного напрямку руху привідного вала передбачені індивідуальні кулачкові диски. Відповідні торці окремих кулачкових дисків мають певний, відмінний від кола контур, за допомогою якого при обертанні перемикального вала здійснюється приведення в дію окремих вакуумних вимикачів, а також механічних контактів. У публікації DE 42 31 353 А1 описано приведення в дію окремих вакуумних вимикачів за допомогою обертового у обох напрямках перемикального вала, який після спрацьовування накопичувача енергії здійснює швидке обертання. При цьому для приведення в дію вакуумних вимикачів використовують нерухомо закріплені на перемикальному валу дискові ексцентрики, на торцях яких для кожного вакуумного вимикача виконано керувальний профіль, яким із геометричним замиканням здійснюється примусове напрямлення ролика, який приводить у дію привідний важіль вакуумного вимикача. Керуючий профіль виконаний у формі відмінного від кола пазу, в який з геометричним замиканням введений ролик. Крім того, із публікації DE 40 11 019 С1 відомий силовий перемикач, що діє за реакторним принципом, при якому дисковий ексцентрик для приведення в дію контактів має не розміщений на торці відмінний від кола контур, а виконані на верхній і нижній стороні геометрично відмінні між собою пази. У цьому відомому рішенні можливе двобічне приведення в дію різних перемикальних елементів з різною швидкістю перемикання. Недоліком цих відомих технічних рішень є велика потреба у місці для розміщення великої кількості кулачкових дисків, оскільки для приведення в дію кожного вакуумного вимикача потрібен окремий кулачковий диск. Особливо значною ця проблема стає, коли для реалізації перемикальної послідовності у силовому перемикачі встановлюють більшу кількість вакуумних вимикачів на кожну фазу. У такому разі часто наявного у розпорядженні конструктивного простору всередині силового перемикача більше не достатньо і доводиться йти на конструктивно недосконалі компромісні рішення. Публікація GB 1293060 розкриває ознаки обмежувальної частини пункту 1 формули винаходу. Задачею винаходу є розробка обладнаного вакуумними вимикачами ступеневого перемикача вказаного вище виду, в якому один чи кілька кулачкових дисків незважаючи на кількість керованих ними перемикальних контактів займають мало конструктивного простору всередині силового перемикача. Згідно з винаходом ця задача вирішена у обладнаному вакуумними вимикачами ступеневому перемикачі з ознаками пункту 1 формули винаходу. Залежні пункти формули винаходу стосуються особливо переважних форм виконання винаходу. Загальна винахідницька ідея полягає у тому, що перемикач містить один або кілька кулачкових дисків, які як на верхній або нижній стороні, так і на торці мають профільовані контури, наприклад у формі виступів, завдяки чому електричні контакти, наприклад вакуумні вимикачі, приводяться у дію профільованими контурами як торців, так і верхньої або нижньої сторони. Таким чином, згідно з винаходом передбачено кілька зон поверхні одного чи кількох кулачкових дисків для приведення в дію різних електричних контактів з різними послідовностями перемикання. Тепер згідно з винахідницьким рішенням вперше стало можливим приводити в дію множину вакуумних вимикачів з використанням лише наявного незначного конструктивного простору завдяки тому, що окремі ролики, які взаємодіють з перекидними важелями вакуумних вимикачів, 1 UA 106630 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входять у контакт не лише з відповідними керувальними профілями кулачкових дисків, виконаними на їх верхній або нижній сторонах, або альтернативно на їх торцях, але й з комбінацією керувальних профілів на двох чи й усіх трьох поверхнях, тобто на верхній, нижній і торцевій поверхнях. Завдяки цьому досягається дуже компактна конструкція кулачкових дисків, зменшення кількості необхідних конструктивних елементів, а також економія місця всередині силового перемикача. Нижче винахід детальніше пояснюється з використанням креслень. На них схематично зображено: Фіг. 1. Частина відповідного винаходові ступеневого перемикача з вакуумними вимикачами; Фіг. 2. Вид зверху на частину відповідного винаходові ступеневого перемикача з вакуумними вимикачами; Фіг. 3. Переважна форма виконання кулачкового диска відповідного винаходові ступеневого перемикача з вакуумними вимикачами. Заради наочності на фіг. 1 зображено лише суттєві для винаходу деталі відповідного винаходові ступеневого перемикача. Зображення і опис відомих ознак і конструктивних елементів, не важливих для розуміння суті винаходу, відсутні. Відповідно до цього на фіг. 1 зображено форму виконання кулачкового диска 1 з кількома керувальними профілями 2.1, 2,2, 2.3 і 2.4, за допомогою яких здійснюється приведення у дію множини вакуумних вимикачів і таким чином - керування системою контактів для перемикання ступеневого перемикача. При цьому виконані на торці кулачкового диска 1 керувальні профілі 2.1 і 2.2 мають відмінні від кола контури типу кулачків, з якими перебувають у рухомому контакті ролики 13 і 14, які повторюють контури керувальних профілів 2.1 і 2.2, і які через перекидні важелі 9 і 10 з'єднані з не видимими на цій фігурі вакуумними вимикачами. Оскільки використані тут ролики 13 і 14 служать для "знімання" поверхневої топології відмінних від кола контурів, вони можуть бути замінені аналогічно діючими ковзними елементами, наприклад, підпружиненими штифтами. Ширина торцевої поверхні кулачкового диска 1 може бути використана для виконання на ній більш, ніж одного керувального профілю. Одначе самозрозуміло, що можна обмежитися і лише одним керувальним профілем. Принцип дії і розміщення роликів, перекидних важелів і вакуумних вимикачів детальніше пояснюється з використанням фіг. 2. На верхній стороні кулачкового диска 1 виконано два інші керувальні профілі 2.3 і 2.4 з кулачками, які взаємодіють з відповідними роликами 12 і 15, закріпленими на перекидних важелях 8 і 11, з'єднаних з вакуумними вимикачами 4 і 7. Без значних технічних проблем могли б бути реалізовані також керувальні профілі 2.3 і 2.4 на нижній стороні кулачкового диска 1. Обігаючі керувальні профілі 2.3 і 2.4 з кулачками виконані у вигляді концентричних доріжок. При цьому загальна висота керувального профілю 2.4 трохи більша порівняно з висотою керувального профілю 2.3, завдяки чому при обертанні кулачкового диска 1 не відбувається зіткнення жодного із роликів 12 і 15, що контактують кожен із своїм керувальним профілем, з іншим керувальним профілем. Аналогічним чином на верхній або нижній стороні кулачкового диска 1 може бути виконано більше, ніж два зображених на фіг. 1 керувальних профілі 2.3 і 2.4. Таким чином, у відповідному винаходові кулачковому диску 1 як на верхній або нижній стороні, так і на торцевій поверхні виконано профільовані контури, наприклад у формі кулачків, завдяки чому різні електричні контакти, наприклад у формі вакуумних вимикачів, можуть бути приведені в дію профільованими контурами як торцевої поверхні, так і верхньої чи нижньої сторони. Профільовані контури на торцевій поверхні, як і на верхній або нижній стороні, можуть бути названі також кулачковими доріжками. Кут нахилу кожного кулачка може бути вибраний у широких межах -від дуже гострого до майже прямого кута. Окремі кулачки можуть бути виконані з несталим переходом, наприклад, у формі хвилі. В центрі кулачкового диска 1, що має в основному обертово-симетричну форму, виконано наскрізний отвір 3, крізь який пропущено не зображений перемикальний вал, який нерухомо з'єднаний з кулачковим диском 1 і за допомогою якого кулачковому дискові 1 надається обертовий рух. Підсумовуючи можна сказати, що на фіг. 1 зображено один єдиний кулачковий диск 1, який за допомогою виконаних на ньому керувальних профілів 2.1-2.4 уможливлює приведення в дію кількох вакуумних вимикачів 4-7 при значній економії займаного конструктивного простору. У рамках винаходу може бути передбачене розміщення кількох кулачкових дисків, зміщених у аксіальному напрямку не зображеного перемикального валу, тобто один над іншим. На кожному окремому кулачковому дискові у свою чергу як на верхній або нижній стороні, так і на торцевій поверхні, можуть бути виконані профільовані контури, наприклад, у формі кулачкових 2 UA 106630 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 доріжок, як детальніше зображено на фіг. 1, завдяки чому у разі потреби простим чином може здійснюватися приведення в дію ще більшої кількості вакуумних вимикачів. На фіг. 2 зображено вид зверху на частину відповідного винаходові ступеневого перемикача, обладнаного вакуумними вимикачами. Вакуумні вимикачі 4, 5, 6 і 7 таким чином розміщені відносно кулачкового диска 1, що забезпечується можливість приведення їх у дію за допомогою перекидних важелів 8, 9, 10 і 11 і приєднаних до них роликів 12, 13, 14 і 15 при значній економії конструктивного простору. При цьому під час обертання кулачкового диску 1 ролики 12 і 15 "зчитують" поверхневу топологію кулачків відповідного керувального профілю 2.3 і 2.4 і в залежності від профілю поверхні приводять у дію відповідний вакуумний вимикач 4 або 7. Відповідно і паралельно до цього процесу ролики 13 і 14 повторюють відмінні від кола контури торцевих керувальних профілів 2.1 і 2.2 і приводять у дію відповідні вакуумні вимикачі 5 і 6. Зображений на фіг. 1 і 2 кулачковий диск 1 виконаний як одне ціле із електроізоляційного матеріалу. Одначе альтернативно може бути передбачено, що кулачковий диск 1 виконаний із кількох деталей, наприклад таким чином, що кожен кулачковий диск 2.1-2.4 виконаний у вигляді окремої деталі, які лише кінці процесу виготовлення складаються у кулачковий диск 1, або окремо виготовлені деталі окремо насаджуються на не зображений перемикальний вал. На відміну від фіг. 1 і 2, зображені на фіг. 3 профільовані контури для приведення в дію вакуумних вимикачів виконані не у вигляді відмінних від кола кулачкових доріжок, а у вигляді утворених на верхній або нижній стороні, а також на торцевій поверхні кулачкового диска пазів 16 і 17, в профілі яких входять ролики і при обертанні кулачкового диска примусово переміщуються в них. Відповідно до загальної винахідницької ідеї на поверхнях кулачкового диска згідно з фіг. 3 також може бути виконано кілька зон для приведення в дію різних електричних контактів, наприклад не зображених на фіг. 3 вакуумних вимикачів, з різними послідовностями перемикання. ПЕРЕЛІК ПОЗИЦІЙНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 1 Кулачковий диск 2.1 Керуючий профіль 2.2 Керуючий профіль 2.3 Керуючий профіль 2.4 Керуючий профіль 3 Наскрізний отвір 4 Вакуумний вимикач 5 Вакуумний вимикач 6 Вакуумний вимикач 7 Вакуумний вимикач 8 Перекидний важіль 9 Перекидний важіль 10 Перекидний важіль 11 Перекидний важіль 12 Ролик 13 Ролик 14 Ролик 15 Ролик 16 Паз 17 Паз ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Ступеневий перемикач, обладнаний вакуумними вимикачами, який містить шукач для електроенергонезалежного вибору відводу обмотки ступеневого трансформатора, на який має бути здійснене перемикання, і силовий перемикач для власне перемикання на новий, попередньо вибраний відвід обмотки, причому силовий перемикач містить обертовий перемикальний вал, на якому встановлено кулачковий диск і причому вакуумні вимикачі виконані з можливістю приведення в дію привідними елементами, у свою чергу встановленими з можливістю взаємодії з контуром на кулачковому дискові (1), при цьому кулачковий диск (1) має окремі керувальні профілі на своїй торцевій поверхні і додатково на своїй верхній поверхні, який відрізняється тим, що принаймні два окремих профілі (2.1, 2.2), кожен з яких має відмінний від кола контур, розташовані на торцевій поверхні кулачкового диска (1) паралельно один до іншого, на верхній стороні кулачкового диска (1) розташовані принаймні два додаткові 3 UA 106630 C2 5 10 окремі керувальні профілі (2.3, 2.4), які виконані концентрично один відносно іншого навколо осі обертання кулачкового диска (1) і кожен з яких профільований по висоті, передбачено принаймні чотири вакуумні вимикачі, кожен вакуумний вимикач має перекидний важіль (8, 9, 10, 11) для контактування з роликом (12, 13, 14, 15) на відповідному кінці, і кожен ролик (12, 13, 14, 15) виконаний з можливістю незалежного кочення по окремому керувальному профілю (2.1, 2.2, 2.3, 2.4). 2. Ступеневий перемикач за п. 1, який відрізняється тим, що усі керувальні профілі (2.1…2.4) розміщено на одному єдиному кулачковому дискові (1), виконаному як конструктивний вузол. 3. Ступеневий перемикач за будь-яким із пп. 1-2, який відрізняється тим, що декілька кулачкових дисків (1), виконаних як конструктивний вузол, встановлено на спільному перемикальному валу. 4 UA 106630 C2 5 UA 106630 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6