Силовий ступеневий перемикач

Реферат: Винахід належить до силового ступеневого перемикача для безрозривного перемикання відводів регулювальної обмотки ступеневого трансформатора, причому у стінці циліндра або каркаса з ізолювального матеріалу принаймні в одній площині розміщені нерухомі ступеневі контакти, які електрично з'єднані з відводами обмотки, причому по центру розміщений обертовий перемикальний вал, на якому для кожної горизонтальної площини, в якій розміщені нерухомі ступеневі контакти, на контактотримачі передбачені механічні контакти, кожен із яких виконаний з можливістю контактування з нерухомими ступеневими контактами, і причому принаймні один контакт на контактотримачі принаймні одним проміжним перехідним резистором (Rü1, Rü2) електрично з'єднаний із силовим відводом. Кожен перехідний резистор (Rü1, Rü2) виконаний у вигляді меандроподібної дротяної спіралі (3), яка затиснута і зафіксована за допомогою принаймні двох тримачів (6) резисторів, виконаних із ізолювального матеріалу. Принаймні два тримачі (6) кожного перехідного резистора закріплені на виконаному в формі сегмента циліндра з ізолювального матеріалу носії (10) резисторів, який, в свою чергу, закріплений на перемикальній колонці, контуру якої відповідає його контур. UA 112177 C2 (12) UA 112177 C2 UA 112177 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується силового ступеневого перемикача для безрозривного перемикання відводів регулювальної обмотки ступеневого трансформатора. Силовий ступеневий перемикач містить обертову перемикальну колонку і виконаний із ізолювального матеріалу носій для розміщення принаймні одного перехідного резистора. У стінці циліндра або каркаса з ізолювального матеріалу принаймні в одній горизонтальній площині розміщені нерухомі ступеневі контакти, які електрично сполучені з відводами обмотки. По центру встановлений обертовий перемикальний вал, на якому для кожної горизонтальної площини, в якій розміщені нерухомі контакти, на контактотримачі передбачені механічні контакти, кожен із яких виконаний з можливістю контактування з нерухомими ступеневими контактами. Принаймні один із механічних контактів на контактотримачі безпосередньо електрично сполучений із силовим відводом. Принаймні один інший контакт на контактотримачі принаймні одним проміжним перехідним резистором, який містить дротяний спіральний пристрій, електрично сполучений із силовим відводом силового ступеневого перемикача. Із публікації WO 99/60588 відомий силовий ступеневий перемикач типу так званого навантажувального селектора. Корпус цього силового ступеневого перемикача виконаний у вигляді циліндра з ізолювального матеріалу, причому нерухомі ступеневі контакти, які електрично сполучені з відводами регулювальної обмотки, розміщені по дузі в стінці циліндра з ізолювального матеріалу в кількох горизонтальних площинах. Всередині циліндра з ізолювального матеріалу розміщений обертовий перемикальний вал, на якому для нерухомих ступеневих контактів у кожній горизонтальній площині передбачені встановлені на контактотримачі механічні контакти, кожен із яких виконаний із можливістю контактування з відповідним нерухомим ступеневим контактом. Принаймні один із рухомих контактів на контактотримачі безпосередньо сполучений із силовим відводом; принаймні один інший контакт на контактотримачі сполучений із силовим відводом проміжним перехідним резистором. При цьому перехідний резистор відомим чином використовують в процесі перемикання навантаження, тобто безрозривного перемикання з нерухомого ступеневого контакту на інший сусідній нерухомий ступеневий контакт для обмеження утворюваного при цьому короткочасного контурного струму. Сам перехідний резистор у цій публікації докладніше не описаний; на фіг. 3 він лише схематично позначений праворуч від перемикальної колонки. Він сполучений з перемикальною колонкою і обертається разом із нею. У публікації DE38 33 126A1 описаний аналогічний силовий ступеневий перемикач типу навантажувального селектора, в якому перехідний резистор виконаний у формі дротяної спіралі, намотаної навколо центральної перемикальної колонки на дистанційному елементі. В цьому випадку перехідний резистор також переміщується разом із перемикальною колонкою. Проте, наведене в цій публікації креслення є лише схематичним і, таким чином, не може бути реалізоване на практиці в конкретній формі виконання силового ступеневого перемикача. Окрім цього, таке виконання перехідного резистора не дозволяє реалізувати модульну конструкцію і попереднє виготовлення у вигляді окремого конструктивного вузла, придатного до наступного монтажу. У публікації WO 2008/024067 А1 описаний спеціальний перехідний резистор для силового ступеневого перемикача. Цей перехідний резистор виконаний у формі пакета з окремих модулів. У кожному модулі в плоскій рамі паралельно один одному розміщені дротяні резистори, причому між спіральними дротяними резисторами передбачені проміжки. Шляхом встановлення кількох рам одна над іншою можна реалізувати різні конфігурації модульної конструкції вищеописаного пакета перехідних резисторів у цілому. Ці перехідні резистори, точніше кажучи - пакет, закріплені на рамі, на якій встановлений силовий перемикач. Отже, описані в цій публікації перехідні резистори є придатними для застосування у силовому ступеневому перемикачі з окремим рухомим селектором і окремим стаціонарним силовим перемикачем для перемикання навантаження. Вони не придатні до застосування в навантажувальному селекторі описаного на початку типу. Внаслідок своєї конструкції та місця, яке є необхідним для розміщення рами модульної конструкції для всього пакета перехідних резисторів, встановлення пристрою безпосередньо на перемикальній колонці для забезпечення їх спільного обертання є неможливим. Із опису до патенту США US 3,546,653 А відомий резисторний пристрій, який може бути застосований, наприклад, для силового перемикача. Він містить кілька резисторних модулів, які встановлені один на інший всередині корпусу. Корпус може бути заповнений охолоджувальним маслом. Резисторні модулі мають видовжену форму і встановлені на певній відстані один від іншого, яка забезпечується за допомогою дистанційних елементів. Кожна резисторна група містить базовий елемент із ребрами і плоскою кришкою з ізолювального матеріалу, які утворюють множину ізольованих один від іншого, концентричних каналів дугоподібної форми 1 UA 112177 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 для дроту. Форма єдиного суцільного резисторного дроту, що має спіральні ділянки, таким чином узгоджена з формою каналів для дроту, що він може бути зафіксований у базовому елементі. Ребра призначені для електричного ізолювання окремих ділянок дроту. Лише обидва кінці резисторного дроту виведені назовні з резисторного модуля, що дозволяє електрично з'єднувати сусідні резисторні модулі. Виконані з електроізолюючого матеріалу канали для дроту закриті з усіх сторін, окрім протилеглих один одному торців. При розсіянні електричної енергії на резисторах резисторні дроти нагрівають оточуюче їх масло. Це може спричинити утворення масляних потоків і газовиділення у корпусі. Крізь отвори на торцях резисторних модулів і внаслідок їх навскісної орієнтації в заповненому маслом корпусі цей самоіндукований потік тече по каналах для дроту. Утворювані гази можуть бути видалені разом із цим самоіндукованим потоком масла, завдяки чому забезпечується приплив свіжого охолоджувального масла. У заявці на французький патент FR 2 320 000 А1 описаний силовий перемикач для безрозривного регулювання навантаження електричних трансформаторів, який містить один зовнішній та один внутрішній ізолювальні циліндри. На внутрішньому ізолювальному циліндрі закріплені електричні контакти. Зокрема, описані тримачі резисторів, виконані з можливістю монтажу на внутрішньому ізолювальному циліндрі. Характерною ознакою тримача резисторів є встановлення по центру вертикально орієнтованого пластинчатого модуля з перпендикулярно орієнтованими бічними плечима, а також наявність нижньої та верхньої кришок. При такій конструкції утворюються прямокутні, орієнтовані вертикально комірки, кожна з яких виконана з можливістю розміщення в ній резисторної спіралі. Як у нижній, так і у верхній кришках виконані прорізи з фасками, виконані з можливістю введення в них відповідних кінців резисторних спіралей і таким чином фіксації резисторних спіралей в комірці з легким натягом. Резисторні спіралі, які вбудовані в комірки одного або різних тримачів резисторів, виконані з можливістю з'єднання один із іншим та з електричними контактами силового перемикача за допомогою з'єднувачів. На центральному пластинчатому модулі сформований виступ зі штуцером. Для закріплення тримача резисторів на ізолювальному циліндрі штуцер може бути виконаний з можливістю вставляння у глухий отвір, утворений у фланці, встановленому на ізолювальному циліндрі. На орієнтованій в бік ізолювального циліндра стороні центрального пластинчатого модуля виконана перпендикулярна йому пластина для вирівнювання положення модуля на ізолювальному циліндрі. Весь силовий перемикач оточений зовнішнім ізолювальним циліндром. Задачею винаходу є розроблення надійного силового ступеневого перемикача для безрозривного перемикання відводів регулювальної обмотки ступеневого трансформатора, виконаного з можливістю простого та економічного, компактного та універсального оснащення перехідними резисторами. Задачу винаходу вирішено у силовому ступеневому перемикачі з ознаками першого пункту формули винаходу. Залежні пункти формули винаходу стосуються особливо переважних вдосконалених форм виконання винаходу. Загальна винахідницька ідея полягає у фіксації відомої дротяної спіралі за допомогою модульних тримачів резисторів і закріплення цих попередньо змонтованих вузлів на носії резисторів, який, у свою чергу, закріплений на перемикальній колонці. Контур носія резисторів згідно з винаходом відповідає геометричній формі обертової перемикальної колонки. Особливо переважними є циліндрична перемикальна колонка з дугоподібним поперечним перерізом і відповідна їй форма носія резисторів у вигляді сегмента сфери чи циліндра, причому внутрішній діаметр цього сегмента циліндра в основному відповідає зовнішньому діаметру перемикальної колонки. Проте, в рамках винаходу можливими є також інші геометричні форми поперечного перерізу перемикальної колонки та носія резисторів. Перевага винаходу полягає зокрема в простій компактній конструкції лише з кількох конструктивних елементів, закріплених безпосередньо на перемикальній колонці. Крім цього, забезпечена можливість попереднього монтажу всього носія резисторів і простого узгодження з найрізноманітнішими значеннями опору. Особливо переважним є закріплення на носії резисторів більше ніж одного перехідного резистора; таким чином забезпечується можливість застосування таких схем силового ступеневого перемикача, які потребують більше одного перехідного резистора на кожну фазу. Далі винахід пояснюється докладніше за допомогою креслень. На кресленнях зображені: Фіг. 1 Дротяна спіраль для перехідного резистора відповідного винаходові ступеневого перемикача Фіг. 2 Модульний тримач резисторів згідно з винаходом Фіг. 3 Окремий носій резисторів згідно з винаходом Фіг. 4 Повністю укомплектований носій резисторів згідно з винаходом 2 UA 112177 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 5 Подібний носій резисторів, встановлений на перемикальній колонці відповідного винаходові силового ступеневого перемикача. На фіг. 1 зображені окремі дротяні спіралі 1 резисторного дроту, які електрично сполучені між собою з'єднувальними елементами 2 і утворюють комплектний дротяний спіральний модуль 3. У рамках винаходу можливим є також застосування однієї єдиної суцільної дротяної спіралі 3, яка просто вигнута в місцях зміни напрямку намотування. В обох формах виконання утворюється меандроподібна структура, в якій частини дротяного спірального модулю 3 орієнтовані приблизно паралельно. Вільні контактні кінці 4 і 5 призначені для електричного підключення дротяного спірального модулю; це докладніше описано далі. Для узгодження з найрізноманітнішими значеннями опору передбачена можливість вибору різної довжини та діаметру дроту; для монтажу дротяну спіраль 3 за допомогою виконаного із двох частин із ізолювального матеріалу відповідного тримача 6 резисторів затискають і фіксують переважно на двох ділянках. На фіг. 2 зображений такий модульний тримач 6 резисторів у двох різних ізометричних проекціях. У кожному тримачі 6 резисторів виконані камери 6а, в кожну з яких вставляють одну дротяну спіраль 1. Для цього два ідентичних, відкритих із однієї сторони тримачі 6 резисторів вставляють один в інший, причому для їх з'єднання фіксувальний штифт 7 вводять у відповідний фіксувальний отвір 8 із защіпанням, завдяки чому вони охоплюють відповідну дротяну спіраль 1. Між описаними камерами 6а для введення спіралей сформовані перемички 6b, які фіксують положення відповідних окремих дротяних спіралей 1 і разом із цим усього дротяного спірального модуля 3. Для спрощення на кресленні вказані не всі позиційні позначення описаних елементів. Залежно від необхідної довжини резисторного дроту і відповідної необхідної кількості дротяних спіралей 1 окремі камери 6а можуть залишатися порожніми. Функціонування також зображених на кресленні позиціонувальних штифтів 9 на закритій стороні тримача 6 резисторів далі буде описане докладніше. На фіг. 3 зображений носій 10 резисторів, на якому можуть бути закріплені попередньо змонтовані дротяні спіральні модулі 3, зафіксовані описаними вище дзеркально-симетричними, з'єднаними шляхом вставляння один в інший із защіпанням тримачами 6 резисторів. Носій 10 резисторів виконаний із ізолювального матеріалу у вигляді сегмента циліндра, радіус кривизни якого узгоджений із діаметром не зображеної на кресленні перемикальної колонки 13. Окремі дротяні спіралі 1, які просторово відокремлені одна від іншої завдяки закріпленню тримачів 6 резисторів у різних місцях вигнутої поверхні носія 10 резисторів, також злегка вигнуті, тому їх контур відповідає цьому радіусу кривизни. У прикладі на фіг. 3 зображений носій 10 резисторів для закріплення двох окремих попередньо змонтованих перехідних резисторів Rü1, Rü2; проте, винахід не обмежується цією формою виконання. Насамкінець, кількість окремих перехідних резисторів Rü1, Rü2, які є необхідними для кожної фази, на яку має бути здійснене перемикання, залежить від відповідної схеми конкретного силового ступеневого перемикача. В носії 10 резисторів виконані позиціонувальні отвори 11, в які при монтажі вставляють уже описані позиціонувальні штифти 9 тримача 6 резисторів. Крім цього, передбачені отвори 12 для фіксації цього тримача 6 резисторів. Передбачені також приєднувальні кутики 13, які далі описані докладніше. На фіг. 4 зображений повністю укомплектований носій 10 резисторів. Зображені два змонтованих укомплектованих перехідних резистори Rü1 та Rü2, кожен із яких виконаний з дротяної спіралі 3, зафіксованої з обох сторін в цілому чотирма попарно з'єднаними тримачами 6 резисторів. Для фіксації повністю укомплектованих перехідних резисторів Rü1 та Rü2 передбачені кабельні з'єднувачі, які пропускають крізь отвори 12 носія 10 резисторів і закріплюють. У рамках винаходу можливі також інші варіанти кріплення, наприклад за допомогою защіпного чи різьбового з'єднання. Зображені також кабельні вводи 14 і 15, які розміщені на приєднувальних кутиках 13 і утворюють електричне з'єднання з виводами відповідного укомплектованого перехідного резистора Rü1, Rü2, Для поліпшення обтікання окремих перехідних резисторів ізолювальним маслом силового ступеневого перемикача і, таким чином, кращого охолодження та збільшення механічної міцності в носії 10 резисторів виконані вирізи 16, причому на кресленні не для всіх вирізів наведені позиційні позначення. Насамкінець, у консолях по обох сторонах виконаного в формі сегмента циліндра носія 10 резисторів виконані верхні фіксувальні виїмки 17 і нижні фіксувальні виїмки 18. Оскільки, як описано, тримачі 6 резисторів виконані з ідентичних окремих елементів, позиціонувальні штифти 9 на орієнтованих назовні тримачах 6 резисторів в даному випадку зображені без виїмок. 3 UA 112177 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 5 зображена повністю укомплектована перемикальна колонка 19 відповідного винаходові силового ступеневого перемикача. Лише схематично позначений контактотримач 20, який закріплений на перемикальній колонці 19 і відомим чином несе на собі рухомі контакти, за допомогою яких при обертанні перемикальної колонки 19 відомим чином забезпечується можливість підключення не зображених на цьому кресленні нерухомих контактів на також не зображеній на цьому кресленні стінці виконаного з ізолювального матеріалу циліндра силового ступеневого перемикача. У зображеному на цьому кресленні прикладі виконання винаходу носій 10 резисторів в зоні 21 приєднання до перемикального елемента, тобто контактотримача 20, з обох сторін за допомогою зображених на фіг. 4 виїмок 17, 18 і вставлених у них із геометричним замиканням фіксувальних засобів закріплена на перемикальному елементі 20, в даному випадку із додатковою фіксацією за допомогою полімерного штифта, з геометричним замиканням без можливості обертання. У рамках винаходу можливою є також фіксація носія 10 резисторів безпосередньо на перемикальній колонці 19. Можливі також інші варіанти фіксації. Узагалі у відповідному винаходові силовому ступеневому перемикачі забезпечується просте, економічне і при цьому надійне розміщення перехідних резисторів Rü1, Rü2. Параметри дротяної спіралі 3 можна варіювати в широкому діапазоні для досягнення найрізноманітніших значень опору. Кожен із тримачів 6 резисторів виконаний у вигляді одного єдиного елемента, причому ці елементи є ідентичними для всіх тримачів, і причому два тримачі можуть бути вставлені один в інший з поворотом на 180 градусів із защіпанням; можливість помилок при монтажі практично виключена. Носій 10 резисторів також має просту конструкцію. На ньому може, але не обов'язково має бути розміщено кілька перехідних резисторів Rü1, Rü2. Якщо передбачене застосування одного єдиного перехідного резистора Ru1, Ru2, інша частина носія резисторів просто залишається вільною. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Силовий ступеневий перемикач для безрозривного перемикання відводів регулювальної обмотки ступеневого трансформатора, який містить обертову перемикальну колонку (19) і виконаний із ізолювального матеріалу носій (10) резисторів для принаймні одного перехідного резистора (Rü1, Rü2), причому в стінці циліндра з ізолювального матеріалу або в каркасі з ізолювального матеріалу принаймні в одній горизонтальній площині розміщені нерухомі ступеневі контакти, які електрично з'єднані з відводами обмотки, причому по центру встановлений обертовий перемикальний вал, який для кожної горизонтальної площини, в якій розміщені нерухомі ступеневі контакти, містить встановлені на контактотримачі (20) механічні контакти, кожен із яких виконаний із можливістю контактування з нерухомими ступеневими контактами, причому принаймні один із механічних контактів на контактотримачі (20) безпосередньо сполучений із силовим відводом, і причому принаймні один інший контакт на контактотримачі (20) принаймні одним проміжним перехідним резистором (Rü1, Rü2), який містить дротяний спіральний модуль (3), електрично з'єднаний із силовим відводом, який відрізняється тим, що принаймні один перехідний резистор (Rü1, Rü2) виконаний у формі меандроподібного дротяного спірального модуля (3), який з обох кінців затиснутий і зафіксований за допомогою принаймні двох виконаних із ізоляційного матеріалу двоелементних тримачів (6) резисторів, а також тим, що принаймні два тримачі (6) резисторів кожного перехідного резистора (Rü1, Rü2) просторово відокремлені один від одного шляхом закріплення в різних місцях на виконаному з ізоляційного матеріалу носії (10) резисторів, а також тим, що носій (10) резисторів має контур у вигляді сегмента циліндра, який в основному відповідає контуру перемикальної колонки (19), а також тим, що носій (10) резисторів закріплений на перемикальній колонці (19) або на контактотримачі (20) для фіксації перемикальної колонки (19). 2. Силовий ступеневий перемикач за пунктом 1, причому кожен двоелементний тримач (6) резисторів складається з двох ідентичних половин. 3. Силовий ступеневий перемикач за пунктом 1, причому меандроподібний дротяний спіральний модуль (3) виконаний у формі єдиної суцільної дротяної спіралі. 4. Силовий ступеневий перемикач за пунктом 1, 4 UA 112177 C2 5 10 15 20 25 30 причому меандроподібний дротяний спіральний модуль (3) виконаний у формі окремих дротяних спіралей (1) із резисторного дроту, які електрично з'єднані між собою відповідними з'єднувальними елементами (2). 5. Силовий ступеневий перемикач за будь-яким із пунктів 1-4, причому дві ідентичні половини кожного двоелементного тримача (6) резисторів виконані з можливістю з'єднання між собою за допомогою фіксувального виступу (7) і відповідного фіксувального отвору (8) із утворенням замкнутих камер (6а), кожна з яких призначена для приймання відповідної дротяної спіралі (1), та проміжних сформованих перемичок (6b). 6. Силовий ступеневий перемикач за пунктами 1-5, причому кожен із тримачів (6) резисторів містить принаймні один позиціонувальний штифт (9), який в змонтованому стані вставлений у принаймні один позиціонувальний отвір (11) на носії (10) резисторів. 7. Силовий ступеневий перемикач за будь-яким із пунктів 1-6 причому носій (10) резисторів має контур у вигляді сегмента циліндра. 8. Силовий ступеневий перемикач за будь-яким із пунктів 1-7, причому принаймні два тримачі (6) резисторів закріплені на носії (10) резисторів фіксувальними засобами, які пропущені крізь виконані в ньому отвори (12). 9. Силовий ступеневий перемикач за пунктом 8, причому фіксувальні засоби є кабельними з'єднувачами або іншими смуго- або ниткоподібними засобами. 10. Силовий ступеневий перемикач за будь-яким із пунктів 1-9, причому на носії (10) резисторів передбачені бічні фіксувальні виїмки (17, 18), за допомогою яких носій (10) резисторів закріплений безпосередньо на перемикальній колонці (19) або на її контактотримачі (20) для фіксації перемикальної колонки (19). 11. Силовий ступеневий перемикач за будь-яким із пунктів 1-9, причому в носії (10) резисторів виконано множину вирізів (16). 12. Силовий ступеневий перемикач за пунктом 11, причому принаймні по одному вирізу (16) виконано між позиціонувальними отворами (11) для тримачів (6) резисторів із можливістю омивання окремих перехідних резисторів (Rü1, Rü2) ізолювальним маслом. 5 UA 112177 C2 6 UA 112177 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7