Перемикальний пристрій для навантажувальних перемикачів ступеневих вимикачів і для навантажувальних селекторів (варіанти)

1. Переключающее устройство для нагрузочных переключателей ступенчатых выключателей и для нагрузочных селекторов, содержащее, по меньшей мере, два неподвижных ступенчатых контакта и два коммутационных контакта, перемещаемых в двух направлениях и переключающи х нагрузочное ответвление с первого неподвижного ступенчатого контакта на второй, причем первый - главный коммутационный контакт выполнен с возможностью соединения непосредственно с нагрузочным ответвлением, а второй резистивный коммутационный контакт последовательно включен с промежуточным резистором и выполнен с возможностью соединения с нагрузочным ответвлением, при этом оба коммутационных контакта выполнены с возможностью перемещения независимо друг от друга без механической связи и взаимного влияния, причем главный коммутационный контакт установлен с возможностью соединения с нагрузочным ответвлением посредством двух отдельных и отдельно срабатывающих вакуумных переключателей, при этом главный коммутационный контакт выполнен с возможностью срабатывания непосредственно и скачкообразно посредством аккумулятора энергии, отличающееся тем, что резистивный коммутационный контакт выполнен с возможностью переключения посредством скачкообразного срабатывания аккумулятора энергии, причем главный коммутационный контакт выполнен с возможностью достиже СТУП ЕНЕВИХ UA 1 П ЕРЕМИКАЧІВ (19) ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 44268 3 44268 4 непосредственно и скачкообразно посредством и резистивного коммутационных контактов элекаккумулятора энергии, отличающееся тем, что трически соединен со вторым неподвижным стуглавный и резистивный коммутационные контакты пенчатым контактом. состоят, соответственно, из двух, приводимых в 5. Переключающее устройство по п. 4, отличаюдействие в соединении друг с другом отдельных щееся тем, что о тдельные размыкающие контакты размыкающих контактов, причем, соответственно, главного коммутационного контакта выполнены с один отдельный размыкающий контакт как главновозможностью коммутации первым переключатего, так и резистивного коммутационных контактов лем, а отдельные размыкающие контакты резиэлектрически соединен с первым неподвижным стивного коммутационного контакта выполнены с ступенчатым контактом, а, соответственно, другой возможностью коммутации вторым переключатеотдельный размыкающий контакт как главного, так лем. Изобретение касается устройства переключения для ступенчатых переключателей нагрузки и для селекторов нагрузки. Такое устройство переключения известно из описания изобретения к выложенной заявке ФРГ 2520670. Это известное устройство переключения содержит два коммутационных контакта, подвижных в двух направлениях и переключающих отвод нагрузки с одного ступенчатого контакта на другой, один из которых служит в качестве главного коммутационного контакта, а другой – в качестве резистивного коммутационного контакта, причем в стационарном состоянии они оба находятся на одном и том же ступенчатом контакте. При этом коммутационные контакты неподвижно связаны между собой и размещены на общем держателе и вместе приводятся в движение при перемещении общего держателя. В зависимости от направления переключения один из контактов опережает, а другой следуе т за ним. Каждый из подвижных коммутационных контактов включен последовательно с механическим контактом, причем оба механических контакта имеют возможность соединяться с отводом нагрузки как одновременно, так и по отдельности. Это выборочное соединение осуществляется с помощью подвижного механического размыкающего или переключающего контакта. Кроме того, в этом известном устройстве предусмотрен привод с аккумулятором энергии, который при его срабатывании как передвигает оба подвижные механически связанные между собой коммутационные контакты, так и приводит в действие размыкающий контакт. Это известное устройство переключения имеет несколько недостатков. Во-первых, оно неизбежно требует наличия механического размыкающего контакта; вакуумные переключатели, особенно выгодные благодаря отсутствию нагара и, таким образом, загрязнения окружающей среды, а также благодаря большому достигаемому количеству переключений, в известном устройстве переключения не могут быть применены. Вовторых, в известном устройстве переключения – в зависимости от направления переключения – коммутационные контакты изменяют свою механическую функцию: из опережающего в отстающий и наоборот. Всоответствии с этим, оба коммутационных контакта должны приводиться от общего аккумулятора энергии, дополнительно от аккумулятора энергии должен приводиться также, как было пояснено, механический размыкающий контакт, образующий соединение с отводом нагрузки, вследствие чего получается сложная кинематика и механически затратный аккумулятор энергии. Из описания изобретения к патенту ФРГ 756 435 уже принципиально известно, что при изменении направления движения контакта ступенчатого селектора контакт селектора, подсоединенный к коммутационному резистору, "обгоняет" другой контакт, однако, в этом известном решении оба контакта ступенчатого селектора, т.е. держатели контактов селектора, механически соединены между собой и с приводом; "обгон" осуществляется либо механически путем холостого хода в механизме привода, либо электрически путем применения двух дополнительных переключателей, которые изменяют назначение, т.е. схему переключения контактов ступенчатого селектора при изменении направления вращения. В качестве прототипа заявляемых вариантов изобретения принято переключающее устройство для нагрузочных переключателей ступенчатых выключателей и для нагрузочных селекторов, содержащее, по меньшей мере, два неподвижных ступенчатых контакта и два коммутационных контакта, перемещаемых в двух направлениях и переключающих нагрузочное ответвление с первого неподвижного ступенчатого контакта на второй, причем первый – главный коммутационный контакт выполнен с возможностью соединения непосредственно с нагрузочным ответвлением, а второй – резистивный коммутационный контакт последовательно включен с промежуточным резистором и выполнен с возможностью соединения с нагрузочным ответвлением, при этом оба коммутационных контакта выполнены с возможностью перемещения независимо друг от др уга без механической связи и взаимного влияния, причем главный коммутационный контакт установлен с возможностью соединения с нагрузочным ответвлением посредством двух отдельных и отдельно срабатывающих вакуумных переключателей, при этом главный коммутационный контакт выполнен с возможностью срабатывания непосредственно и скачкообразно посредством аккумулятора энергии (Патент WO94/02955A, МПК6 Н01Н 9/00, 03.02.94г.) 5 44268 6 Из описания к международному патенту обеспечивается большой коммутационный путь, WO94/02955A относительно селектора нагрузки позволяющий увеличивать расстояние между конуже известно также, что два держателя контактов тактными элементами и электрическую прочность имеют возможность перемещения независимо устройства, а также уменьшается разрывная друг от др уга и без механического соединения. мощность устройства, и тем самым повышается Согласно этому решению, резистивный контакт, его безопасность будучи приводимым в движение приводным ваПоставленная задача осуществляется за счет лом, медленно и непрерывно предварительно того, что в переключающем устройстве для нагрувыбирает новый неподвижный контакт во время зочных переключателей ступенчатых выключатеподзавода аккумулятора энергии, а основной конлей и для нагрузочных селекторов, содержащем, такт скачкообразно следует этому движению попо меньшей мере, два неподвижных ступенчатых сле спускания аккумулятора энергии. Однако, это контакта и два коммутационных контакта, переустройство пригодно лишь для селектора нагрузмещаемых в двух направлениях и переключаюки. Кроме того, при этом известном решении прищи х нагрузочное ответвление с первого неподходится мириться с высокой разрывной мощновижного ступенчатого контакта на второй, причем стью, которая требует в дополнение к первый – главный коммутационный контакт вымеханической схеме аварийного отключения приполнен с возможностью соединения непосредстменения дополнительных мер с тем, чтобы с учевенно с нагрузочным ответвлением, а второй – том незначительной вероятности выхода из строя резистивный коммутационный контакт последовавакуумных переключателей обеспечить достаточтельно включен с промежуточным резистором и ную надежность. Что касается разрывной мощновыполнен с возможностью соединения с нагрузочсти в таких известных устройства х, то может поным ответвлением, при этом оба коммутационных требоваться включение в цепь нагрузки двух контакта выполнены с возможностью перемещевакуумных переключателей, включаемых однония независимо друг от друга без механической временно. Это – с одной стороны – увеличивает связи и взаимного влияния, причем главный комсхемотехнические затраты, а с другой – требует мутационный контакт установлен с возможностью применения дополнительных механических устсоединения с нагрузочным ответвлением посредройств для обеспечения одновременного включеством двух отдельных и отдельно срабатывающих ния обоих вакуумных переключателей. вакуумных переключателей, при этом главный Кроме того, известное устройство переключекоммутационный контакт выполнен с возможнония характеризуется наличием незначительного стью срабатывания непосредственно и скачкообкоммутационного пути между контактными элеразно посредством аккумулятора энергии, согласментами, что снижает электрическую прочность но первому варианту изобретения, резистивный устройства и усложняет ситуацию, связанную с коммутационный контакт выполнен с возможновосстановлением напряжения при срабатывании стью переключения посредством скачкообразного схемы аварийного выключения. срабатывания аккумулятора энергии, причем В основу первого варианта изобретения поглавный коммутационный контакт выполнен с ложена задача повышения эффективности исвозможностью достижения нового неподвижного пользования и безопасности переключающего ступенчатого контакта, прежде чем резистивный устройства для нагрузочных переключателей стукоммутационный контакт покинет прежний неподпенчатых выключателей и для нагрузочных селеквижный ступенчатый контакт, при этом резистивторов путем оптимизации условий взаимного пеный коммутационный контакт выполнен с возможремещения коммутационных контактов, в ностью скачкообразного перемещения под частности, скачкообразного приведения в действоздействием двухступенчатого аккумулятора вие главного коммутационного контакта от аккуэнергии, перебрасывающего сначала главный мулятора энергии и раздельного приведения в коммутационный контакт, а затем – с временной действие резистивного и главного коммутационзадержкой – резистивный коммутационный конных контактов при опережении последним резитакт. стивного коммутационного контакта, в результате Кроме того, главный и резистивный коммутачего обеспечивается большой коммутационный ционные контакты могут быть установлены с возпуть, позволяющий увеличивать расстояние межможностью вращения на одной оси, при этом неду контактными элементами и электрическую подвижные ступенчатые контакты расположены в прочность устройства, а также уменьшается разосевом и/или радиальном направлении с возможрывная мощность устройства, и тем самым повыностью коммутации обоими коммутационными шается его безопасность. контактами независимо друг от друга, либо быть В основу второго варианта изобретения полоустановлены линейно независимо друг от друга с жена задача повышения эффективности испольвозможностью коммутации обоими всех неподзования и безопасности переключающего устройвижных ступенчатых контактов независимо друг от ства для нагрузочных переключателей друга. ступенчатых выключателей и для нагрузочных Поставленная задача достигается также за селекторов путем усовершенствования конструксчет того, что в переключающем устройстве для тивного исполнения главного и резистивного комнагрузочных переключателей ступенчатых выклюмутационных контактов – выполнения их из двух чателей и для нагрузочных селекторов, содержаотдельных размыкающих контактов, каждый из щем, по меньшей мере, два неподвижных ступенкоторых объединен с соответствующим неподчатых контакта и два коммутационных контакта, вижным ступенчатым контактом, в результате чего перемещаемых в двух направлениях и переклю 7 44268 8 чающи х нагрузочное ответвление с первого неми и, тем самым достижимой электрической прочподвижного ступенчатого контакта на второй, приности, а также с точки зрения напряжения восстачем первый – главный коммутационный контакт новления при срабатывании схемы аварийного выполнен с возможностью соединения непосредвыключения. ственно с нагрузочным ответвлением, а второй – Характерным для устройства переключения резистивный коммутационный контакт последовасогласно изобретения является то, что независительно включен с промежуточным резистором и мо от направления переключения и, тем самым от выполнен с возможностью соединения с нагрузочнаправления вращения или перемещения привоным ответвлением, причем оба коммутационных да, главный контакт всегда приводится в действие контакта выполнены с возможностью перемещескачкообразно. ния независимо друг от друга без механической В противоположность известному устройству в связи и взаимного влияния, причем главный комзаявляемом устройстве переключения согласно мутационный контакт установлен с возможностью изобретения оба держателя контактов имеют возсоединения с нагрузочным ответвлением посредможность перемещения полностью независимо ством двух отдельных и отдельно срабатывающих друг от друга: главный коммутационный контакт вакуумных переключателей, при этом главный спущенным аккумулятором энергии перебрасывакоммутационный контакт выполнен с возможноется к новому неподвижному контакту скачкообстью срабатывания непосредственно и скачкообразно, а резистивный коммутационный контакт разно посредством аккумулятора энергии, согласследует за ним с произвольно выбираемой скороно второму варианту изобретения, главный и стью. резистивный коммутационные контакты состоят, Ниже изобретение подробнее поясняется на соответственно, из двух приводимых в действие в примерах с использованием чертежей. соединении друг с др угом отдельных размыкаюФиг. 1 – первый вариант устройства переклющи х контактов, причем, соответственно, один отчения согласно изобретения в качестве элемента дельный размыкающий контакт как главного, так и переключателя нагрузки; резистивного коммутационных контактов электрифиг. 2 – первый вариант устройства переключески соединен с первым неподвижным ступенчачения согласно изобретения в качестве элемента тым контактом, а, соответственно, другой отдельселектора нагрузки; ный размыкающий контакт как главного, так и фиг. 3 – схематическое изображение этапов резистивного коммутационных контактов электрипереключения от одной ступени напряжения к дручески соединен со вторым неподвижным ступенгой первого варианта устройства; чатым контактом. фиг. 4 – диаграмма многократных ступенчатых При этом в заявляемом переключающем устпереключений первого варианта устройства; ройстве отдельные размыкающие контакты главфиг. 5 – второй вариант устройства переклюного коммутационного контакта выполнены с возчения в качестве элемента переключателя наможностью коммутации первым переключателем, грузки; а отдельные размыкающие контакты резистивного фиг. 6 – схематическое изображение этапов коммутационного контакта выполнены с возмож переключения от одной ступени напряжения к друностью коммутации вторым переключателем. гой второго варианта устройства; Особенно выгодным в устройстве переключефиг. 7 – третий вариант устройства переклюния согласно изобретения является то, что с его чения в качестве элемента переключателя напомощью достигается минимально возможная грузки; разрывная мощность. Благодаря этому можно в фиг. 8 – схематическое изображение этапов качестве предохранительного устройства против переключения от одной ступени напряжения к друвозможного и статистически не предусмотренного гой и обратно третьего варианта устройства; фиг. выхода из строя вакуумного переключателя пре9 временная диаграмма переключений третьего дусмотреть последовательно соединенную мехаварианта устройства. ническую схему аварийного выключения, которая Процесс переключения в первом устройстве к тому же при использовании устройства переклюпереключения согласно изобретения не зависит чения для селектора нагрузки и так применяется и от того, применяется оно в качестве элемента может срабатывать благодаря известной оптопереключателя нагрузки или селектора нагрузки. электронной регистрации коммутационной дуги Единственное различие состоит в том, что в при размыкании силового выключателя. селекторе нагрузки возможны несколько переклюКроме того, благодаря незначительной разчений в одном направлении, т.е., например, от n рывной мощности устройства согласно изобретечерез n + 1 к n + 2, тогда как в случае переключания возможно его выполнение с использованием теля нагрузки электрически это хотя и возможно менее мощных и, соответственно, менее дорогих тоже, механически переключение осуществляется вакуумных переключателей. лишь между двумя положениями, т.е., направлеДалее особенно выгодным в устройстве соние переключения изменяется. гласно изобретения является то, что, благодаря Устройство переключения, изображенное на раздельному приведению в действие главного фиг. 1, имеет неподвижные контакты А и В, котокоммутационного контакта с одной стороны и рерые известным образом через ступенчатый селекзистивного коммутационного контакта с другой тор соединены с отводами n, n + 1, n +2,... ступенстороны, имеется в распоряжении большой комчатой обмотки. мутационный путь, что имеет значение с точки Между неподвижными контактами А и В вклюзрения расстояния между контактными элементачено собственно устройство переключения. Оно 9 44268 10 состоит из главного коммутационного контакта SKM в направлении нового неподвижного контакта SKM, который через первый вакуумный переклюВ ступени n + 1; чатель SKV соединен с общим отводом, а также Шаг 9 резистивный коммутационный контакт из независимого от него и имеющего возможность НКМ доходит до нового неподвижного контакта В перемещения без механической связи подвижного ступени n + 1; резистивного контакта НКМ, который через соедиШаг 10 замыкается второй вакуумный перененные последовательно второй вакуумный переключатель HKV; ключатель HKV и коммутационный резистор R Шаг 11 замыкается постоянный главный комтакже соединен с общим отводом. Кроме того, в мутационный контакт DHKB и перенимает ток наэтом примере осуществления изобретения предугрузки; достигнуто исходное состояние и устройсмотрены постоянные главные контакты DHKA, ство переключения готово к новому DHKB, которые в стационарном режиме проводят переключению. ток нагрузки и, тем самым, разгружают устройство Очевидно, что, благодаря отсутствию увелипереключения. чения тока нагрузки или сглаживания, достигается Однако, для функционирования устройства лишь незначительная разрывная мощность. переключения эти постоянные главные контакты На фиг. 4 приведена диаграмма переключене являются необходимыми, ток нагрузки – при ний для этого первого варианта устройства пересоответствующем расчете вакуумных переключаключения при многократном переключении от стутелей – может проводить механический главный пени n через ступень к ступени n + 2 и затем назад контакт SKM и соединенный последовательно с к n + 1 в селекторе согласно фиг. 2. Эта диаграмним первый вакуумный переключатель SKV, котома переключений действительна также для устрый в стационарном режиме остается замкнутым. ройства, изображенного на фиг. 1, в котором, как На фиг. 2 изображен первый вариант устройуже упоминалось, механически осуществляется ства переключения в качестве элемента селектопереключение лишь между двумя неподвижными ра нагрузки. Здесь применение постоянных главконтактами А и В. ных контактов также не является крайне При этом очевидно, что, независимо от того, в необходимым; о различиях в работе устройства сторону большего или меньшего напряжения осупереключения в качестве элемента переключатеществляется переключение, всегда главный комля нагрузки с одной стороны и селектора нагрузки мутационный контакт SKM переводится скачкообс другой стороны уже упоминалось. разно, с опережением вследствие На фиг. 3 для первого варианта устройства скачкообразного срабатывания аккумулятора переключения согласно изобретения приведены энергии, а резистивный коммутационный контакт шаги, необходимые для переключения с одного НКМ скачкообразно догоняет. При этом является напряжения на другое. Выполнение этих шагов не необходимым, чтобы опережающий главный комзависит от того, осуществляется ли переключение мутационный контакт SKM скачкообразно привос меньшего напряжения на большее или наободился в движение усилием спускаемой пружины рот. Отдельные шаги обозначены индексами от 1 или подобного аккумулятора энергии. Догоняющий до 11. его резистивный коммутационный контакт НКМ Шаг 1 исходное положение; DHKA проводит теоретически мог бы перемещаться также и медток нагрузки; ленно или непрерывно, однако, тогда не реализоШаг 2 DHKA открыт, главный коммутационный валось бы одно из преимуществ изобретения, а контакт SKM и первый вакуумный переключатель именно – простой контроль вакуумных переключаSKV перенимают ток нагрузки; телей применением механической схемы аварийШаг 3 вакуумный коммутационный переключаного отключения. Эта схема аварийного отключетель SKV открыт, ток нагрузки протекает через ния реализуема лишь при скачкообразно резистивный коммутационный контакт НКМ, втодогоняющем резистивном коммутационном конрой вакуумный переключатель HKV и коммутацитакте НКМ. Это скачкообразное перемещение доонный резистор R; гоняющего резистивного коммутационного контакШаг 4 главный коммутационный контакт SKM та НКМ можно осуществить путем применения после срабатывания аккумулятора энергии быстро двухэлементного аккумулятора энергии или двух оставляет неподвижный контакт А ступени n; связанных между собой аккумуляторов таким обШаг 5 главный коммутационный контакт SKM разом, что после спускания первого аккумулятора переходит на новый неподвижный контакт В стуи перемещения главного коммутационного контакпени n + 1; та SKM с некоторой временной задержкой спускаШаг 6 первый вакуумный переключатель SKV ется второй аккумулятор энергии, который досызамыкается и переносит ток нагрузки на новый лает резистивный коммутационный контакт НКМ. неподвижный контакт В ступени n + 1; через все На фиг. 5 приведен второй вариант устройстеще замкнутый второй вакуумный переключатель ва переключения согласно изобретения, разрабоHKV и коммутационный резистор R протекает танный специально для переключателей нагрузки, лишь сглаживающий ток; в которых – как уже было пояснено – переключеШаг 7 второй вакуумный переключатель HKV ние осуществляется лишь между двумя неподразмыкается и отключает тем самым сглаживаювижными контактами А и В. При этом, в особенно щий ток; предпочтительном варианте совершенствования Шаг 8 резистивный коммутационный контакт изобретения главный коммутационный контакт, НКМ оставляет неподвижный контакт А ступени n как и резистивный коммутационный контакт НКМ, и следует за гла вным коммутационным контактом состоят из двух одновременно приводимых в дви 11 44268 12 жение отдельных размыкающих контактов SKMA, телями S1 и S2. Первый переключатель S1 по SKMB и НКМА , НКМB, причем контакты SKMA, выбору соединяет отдельные размыкающие конHKMB электрически соединены с контактом А пертакты SKMA или SKMB . Таким образом, здесь провой ступени, а другая пара размыкающих контакисходит двойное прерывание четырех отдельных тов – SKMB , HKMB – электрически соединена с размыкающих контактов, которые просто соединеподвижным контактом В другой ступени. Таким няются всего двумя переключателями S1, S2. образом, в описываемом варианте совершенствоНа фиг. 8 приведен соответствующий процесс вания изобретения происходит двойное прерывапереключения с неподвижного контакта А на нение, благодаря этому для сборки переключателя подвижный контакт В и назад. Видно, что и в этой нагрузки требуются лишь простые прерыватели, форме осуществления главный коммутационный контактные перемычки и подобные коммутационконтакт достигает нового неподвижного контакта ные элементы. В, т.е., соединяет его с отводом нагрузки L прежНа фиг. 6 приведен соответствующий процесс де, чем резистивный коммутационный контакт переключения. Видно, что здесь имеющиеся связи покинет предыдущий неподвижный контакт А, т.е., с отводом нагрузки лишь замыкаются или размыпрервется прежнее соединение его через коммукаются соответствующими отдельными размытационный резистор R с отводом нагрузки L. кающими контактами. Кроме того, видно, что во всех описанных ваНа фиг. 7 приведен третий вариант осуществриантах осуществления изобретения перемещеления устройства переключения согласно изобрение или приведение в действие главного коммутению. Этот вариант осуществления также разратационного контакта с одной стороны, и ботан специально для переключателя нагрузки, в резистивного коммутационного контакта с другой котором снова переключение осуществляется стороны осуществляется без механической связи. лишь между двумя неподвижными контактами А и В дополнение к этому, в последней форме В. Описанные выше отдельные размыкающие осуществления также можно предусмотреть доконтакты SKMA главного коммутационного контакполнительные постоянные главные коммутационта SKM и отдельные размыкающие контакты ные контакты, которые в стационарном состоянии НКМА, НКМВ резистивного коммутационного конперенимают на себя длительное пропускатакта НКМ здесь соединяются двумя переключание тока. Фиг. 2 Фиг. 1 13 44268 Фиг. 3 Фиг. 4 Фиг. 5 Фиг. 6 14 15 44268 Фиг. 7 Фиг. 8 16 17 44268 18 Фиг. 9 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хо хлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90