【手続補正書】
【提出日】平成27年10月16日(2015.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】真空バルブを有する負荷時タップ切換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の上位概念による真空バルブを有する負荷時タップ切換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの負荷時タップ切換器が、降圧変圧器の異なる巻線タップ間で無停電で切り換えるために世界中で長年にわたって使用されている。一般に、当該負荷時タップ切換器は、降圧変圧器の、切り換えられるべきそれぞれの巻線タップを無電力式に選択するための選択器と、接続されている巻線タップを予め選択された新たな巻線タップに実際に切り換えるための切換開閉器とから構成されている。当該急速な切り換えは、通常は蓄勢機構を用いて実施される。この蓄勢機構の解放時に、切換軸が、急速に回転される。さらに、当該切換開閉器は、通常は切換接触子と抵抗接触子とを有する。したがって、当該切換接触子は、それぞれの巻線タップを引込線に接続するために使用され、当該抵抗接触子は、１つ又は複数の限流抵抗によって短期間接続するために、すなわち橋絡するために使用される。
【０００３】
真空バルブを無停電で切り換えるために使用する負荷時タップ切換器の切換開閉器が、独国特許第１９５１０８０９号明細書から公知である。カム板がそれぞれ、操作すべき各切換要素ごとに及び駆動軸の各運動方向ごとに設けられている。当該個々のカム板のそれぞれの面が、円形と違う特定の輪郭を成す。個々の真空バルブ又は機械式の接触子が、切換軸の回転時に当該輪郭によって操作される。
【０００４】
独国特許出願公開第４２３１３５３号明細書では、個々の真空バルブが、双方向に回転可能な切換軸によって操作される。この切換軸は、蓄勢機構の解放後に急速に回転される。１つのカム板が、これらの真空バルブを操作するためにこの切換軸上に固定配置されている。このカム板は、各真空バルブごとに１つの制御カーブ路をそのカム板の面に有する。１つのローラが、この制御カーブ路に係合するように付設されている。このローラは、割り当てられた真空バルブの操作レバーに作用する。この制御カーブ路は、水平に周設されている、円形の輪郭と異なる溝として実現される。それぞれのローラが、その溝に係合している。
【０００５】
さらに、リアクトル式に稼働する切換開閉器が、独国特許第４０１１０１９号明細書から公知である。当該切換開閉器では、接触子を操作するためのカム板が、その周囲面に円形と異なる輪郭を有するのではなくて、その上面と下面とに幾何学的に異なって形成された溝を有する。この解決手段では、異なる切換シーケンスによる異なる切換要素の二重操作が可能である。
【０００６】
しかしながら、電力用変圧器を制御するための、真空バルブを有する当該公知の負荷時タップ切換器の様々な使用状況では、１００ｋＶを明らかに超える高い耐サージ電圧が必要である。当該望まないサージ電圧は、一方では落雷によって配電網内で発生する雷サージ電圧である。他方では、予測不可能な開閉サージによって制御すべき配電網内で発生する開閉サージ電圧も発生しうる。当該望まないサージ電圧の高さは、主に負荷時タップ切換器の構造と個々のタップ間の巻線部分とによって決まる。
【０００７】
負荷時タップ切換器の耐サージ電圧が不十分であると、負荷電流路内の、負荷電流を通電させない真空バルブのセラミック又は蒸気シールドでの短期間のタップ間短絡又は望まない絶縁破壊を引き起こしうる。当該タップ間短絡又は絶縁破壊は、当該真空バルブの長期的な損傷を引き起こしうるだけではなくて、一般的に望ましくない。
【０００８】
この課題は、従来の技術では、特に、回路技術的に上記雷サージ電圧に弱い真空バルブの可動プランジャのために、対応する２つのプランジャの接触面と接触面との間の絶縁距離が、十分に長く寸法決めされているように、且つ落雷中の望まないアークが発生しないように、ストロークを長くすることによって解決される、すなわち当該真空バルブ内の対応する固定プランジャの接触面と可動プランジャの接触面との間の距離を長くすることによって解決される。
【０００９】
しかしながら、可動プランジャに対応する長いストロークが、大きい曲率を成す制御カーブ路を必要とすることが、独国特許出願公開第４２３１３５３号明細書から公知の解決手段の欠点である。また、当該構造は、切換開閉器内に大きい設置空間を必要とする。しかしながら、この大きい設置空間は、多くの場合に確保され得ず、技術的な観点から構造的に不利な解決手段である。さらに、負荷がかかっている真空バルブの接触面と接触面との機械的な分離時に、アークが発生するために、当該真空バルブ内の接触機構のこれらの接触面の材料が、各切換工程ごとに消耗する。この独国特許出願公開第４２３１３５３号明細書は、これらの接触面の材料の消耗によってそれぞれの真空バルブの操作レバーに対して引き起こされている影響が、どのようにして補正され得るかという解決手段をここでは開示していない。当該影響は、接触機構内の誤差を時間の経過と共に引き起こす。真空バルブを有する１つの負荷時タップ切換器の場合に、製造業者が顧客に保証する計画保全間隔が、１つの負荷時タップ切換器当たりの数十万回の切り換えに相当し、長いために、この誤差の問題は顕著になる。
【００１０】
独国特許第１９５１０８０９号明細書では、真空バルブの可動プランジャに操作可能に連結している操作レバーが、必要な接触力を専らばねによって発生させ、機械式な動作によって発生させないという方式で、接触面の材料の消耗によって発生する誤差を補正する。したがって、当該ばねは、必要な接触力を提供する当該機能のほかに、当該締付力を操作レバーに印加するという別の機能も有する。換言すると、この独国特許第１９５１０８０９号明細書では、当該ばねは、誤差を補正するためと、真空バルブの閉じられている状態で必要な接触力を印加するためとの２つの機能を有して作動する。したがって、この独国特許第１９５１０８０９号明細書から公知の解決手段の条件で、真空バルブの可動プランジャのストロークが長くされなければならない場合、対応するバネ定数とより大きいばね変位とを有するより大きく寸法決めされた圧縮ばねが、当該場合のために必要である。しかしながら、当該圧縮ばねは、真空バルブを操作するために全体として明らかに増大した力を必要とし、したがって個々の構成要素の寸法をより厳密に決める必要がある。また、当該圧縮ばねは、構成上の観点とコスト上の観点とから大きな欠点となる。説明したように、真空バルブの接触面の接触力が、使用されるばねの弾性力に制限されているので、短絡負荷時に、真空バルブの接触面と接触面とが一時的に解離しうる、すなわち電気的に不確定な状態が、電力用変圧器で起こりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許第１９５１０８０９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４２３１３５３号明細書
【特許文献３】独国特許第４０１１０１９号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００９０４８８１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、短絡負荷時であっても、同時に明らかに長くされたストロークであっても、真空バルブの十分に高い締付力を有し、さらに時間の経過と共に発生する材料の消耗に起因した、真空バルブの接触機構に関する誤差を明らかに減少させる、冒頭で述べた種類の真空バルブを有する負荷時タップ切換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴を有する真空バルブを有する負荷時タップ切換器によって解決される。本発明の特に好適な構成は、従属請求項に記載されている。
【００１４】
したがって、本発明に共通の思想は、従来の技術から公知の、駆動軸に動かないように設けられている、真空バルブの接触機構を持ち上げて開くように力を印加するための第１カム板のほかに、本発明にしたがって駆動軸に動かないように配置された第２カム板を設ける点にある。当該第２カム板は、短絡負荷時でもトグルレバー機構に設けられているばね−レバー機構を介して十分に大きい締付力を真空バルブの稼働プランジャに及ぼし、さらに当該接触機構の誤差補正を可能にする。
【００１５】
換言すると、本発明では、平行に一定に離間された、円形の輪郭と異なる２つカム板が、切換開閉器の切換軸に動かないように配置されている。これらのカム板のそれぞれの面では、対応するローラが、当該対応する面の少なくとも円弧部分面に接触するように当該円弧部分面に沿って転動する。この場合、また、これらのローラ自体が、角度可変式に形成された、旋回軸を中心にして旋回可能なトグルレバー機構に配置されている。したがって、上記の従来の技術から公知であるように、当該トグルレバー機構は、第１ローラが配置されている第１アームを有する、長尺に延在している主トグルレバーを備える。この第１ローラは、第１カム板の面の少なくとも円弧部分面に接触するように当該円弧部分面に沿って転動する。さらに、当該トグルレバー機構では、Ｕ字状に形成された２つの別のアームが、主トグルレバーの第１アームに対向している側に設けられている。同様に旋回軸を中心にして旋回可能に軸支されたレバーが、これらの別のアーム間に配置されている。第２ローラが、このレバーの自由面に固定されている。この第２ローラは、同様に第２カム板の面の少なくとも円弧部分面に接触するように当該円弧部分面に沿って転動する。この場合、ばね−レバー機構が切り換えられるように、圧縮ばねが、このレバーとこれらの別のアームのうちの１つのアームとの間に配置されている。このばね−レバー機構は、短絡負荷時にも十分に大きい締付力を真空バルブの稼働プランジャに及ぼし、さらに接触機構の誤差補正を可能にする。
【００１６】
以下に、本発明を図面に基づいて例示的にさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】真空バルブを有する本発明の負荷時タップ切換器の一部を大まかに示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、見やすさの理由から、本発明の真空バルブを有する負荷時タップ切換器の本発明で重要な部分だけが、図１に示されていて且つ描かれている。公知の特徴と本発明の重要でない構成要素の特徴とに関する説明及び図示は省略してある。これに応じて、図１は、切換軸１を示す。この切換軸１は、同様に図示されなかった蓄勢機構によって駆動され、且つ円形と異なる、一定に離間された平行な２つのカム板２及び３、すなわち第１カム板２と第２カム板３とに固着配置されている。当該図示された実施の形態では、これらの２つのカム板２及び３の外周部の輪郭形状は、基本的には星形であるものの、１８０°だけ反対方向に切換軸１に配置されている。使用されるカム板の数と、当該カム板の外周部の輪郭形状とが、負荷時タップ切換器に起因する切換順序と、当該切換順序に対して必要な、一相当たりの真空バルブの数とによって決定される。それ故に、この図１の説明は、本発明を理解するための例示に過ぎない。したがって、当然に、一相当たり複数の真空バルブも、本発明の特徴に応じて操作可能である。一相当たりに複数の真空バルブを有する負荷時タップ切換器の典型的な切り換えが、例えば、本出願人の独国特許出願公開第１０２００９０４８８１３号明細書に記載されている。
【００１９】
ローラ４又は５が、第１カム板２の一致対応する面と第２カム板３の一致対応する面とのうちの特定の円弧部分面に沿って転動する。これらのローラ４及び５自体が、角度可変式に形成されたトグルレバー機構６に設けられている。当該両側面のうちのどちらの部分領域内で、ローラ４とローラ５とが、切り換え工程中に第１カム板２と第２カム板３とに正確に連動するかを以下でさらに詳しく説明する。当該トグルレバー機構６は、旋回軸７を中心にして旋回可能に軸支されていて、且つここでは図示されなかった負荷時タップ切換器内に配置されている。さらに、当該トグルレバー機構６は、主トグルレバー８を有する。この主トグルレバー８は、駆動軸１に近い側に開口部９を有する。旋回軸７が、この開口部９内に回転可能に収容され得る。第１アーム１０が、この開口部９から鉛直下向きに、すなわちこの駆動軸１に対してほぼ平行に、この主トグルレバー８から分岐している。第１ローラ４が、この第１アーム１０の自由面側で軸支されるように配置されている。
【００２０】
さらに、第１アーム１０の反対側では、２つの別のアーム１１及び１２が、主トグルレバー８から分岐している。これらのアーム１１及び１２は、ほぼＵ字状の構造を成す。この第１アーム１０から鉛直方向に延在するように、同様に旋回軸７を中心にして回転可能なレバー１３が、当該２つの別のアーム１１及び１２間に設けられている。第２ローラ５が、このレバー１３の自由面側で軸支されるように配置されている。さらに、圧縮ばね１４が、当該第３アーム１２とこのレバー１３との間に配置されている。さらに、ピン１５及び１６が、当該基本支持部材８の、切換軸１から遠い端部にその両側面で対向するように設けられている。しかしながら、図示された斜視図では、これらのピン１５及び１６のうちのピン１５だけが目視可能である。したがって、これらのピン１５及び１６は、鉛直方向に、すなわち駆動軸１に対してほぼ平行に配置された操作レバー１９の対応するスロット１７及び１８内に係入されている。この操作レバー１９は、その長手方向に機械式直線状に、例えば詳しく図示されなかたレールにわたって付設されている。上方で機械的に支持されている圧縮ばね２０が、この操作レバー１９の上面に設けられている。その一方で、この操作レバー１９の下面は、真空バルブ２２の可動プランジャ２１に操作可能に連結している。したがって、幾何学構造が、本発明のトグルレバー機構によって得られる。この幾何学構造では、最終結果として、カム板２及び３による力が、真空バルブ２２の可動プランジャ２１に印加されるために、ストロークが、当該テコの原理によって従来の技術に比べて長くされ得る、特に上記の既知の技術の数倍になり得る。
【００２１】
図１には、真空バルブ２２の接続された状態が示されている。すなわち、真空バルブ２２の内部では、可動プランジャ２１の接触子と固定プランジャの接触子とが、導電性の接続部分を提供する。ハート形のカム板３の先端部分の面が、圧縮ばね１４の弾性力に逆らうように別のアーム１２の方向にローラ５を介してレバー１３を押圧する。その結果、圧縮ばね１４が、特定の予応力下にあり、最終的に締付力を、基本支持部材８と操作レバー１９とを介して真空バルブ２２の可動プランジャ２１に及ぼす。このとき、真空バルブ２２の稼働中に、当該接触子面の材料が消耗しても、別の圧縮ばね２０と協働する圧縮ばね１４の予応力によって、トグルレバー機構６の、当該接触子面の材料の消耗によって変化する変位条件に対するこのトグルレバー機構６の誤差補正が保証されている。真空バルブ２２の接続された状態では、ローラ４が、対応するカム板２の面に対して特定の距離をあけて存在する。切換工程時に、すなわち蓄勢機構によって切換軸１に引き起こされる回転運動時に、この切換軸１に固着結合されているカム板２及び３が回転駆動される。ローラ５が、ハート形のカム板３の先端部分に確実に接触して転動し、当該先端部分を通り過ぎた直後に、このローラ５は、当該対応するカム板３の面の輪郭から離れる。この代わりに、当該切換工程のこの時点に、ローラ４が、このローラ４に対応するカム板２の面の輪郭に接触し、この輪郭に沿って機械的に転動する結果、トグルレバー機構６を上方に移動させる、すなわち真空バルブ２２の当該両接触子を引き離す。
【符号の説明】
【００２２】
１    切換軸、駆動軸
２    第１カム板
３    第２カム板
４    ローラ
５    ローラ
６    トグルレバー機構
７    軸
８    主トグルレバー、基本支持部材
９    開口部
１０  第１アーム
１１  第２アーム
１２  第３アーム
１３  レバー
１４  圧縮ばね
１５  ピン
１６  ピン
１７  スロット
１８  スロット
１９  操作レバー
２０  圧縮ばね
２１  可動プランジャ
２２  真空バルブ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
降圧変圧器の、切り換えられるべきそれぞれの巻線タップを無電力式に選択するための選択器と、接続されている巻線タップを予め選択された新たな巻線タップに実際に切り換えるための切換開閉器とから構成されている、真空バルブを有する負荷時タップ切換器であって、
前記切換開閉器は、第１カム板が回転しないように配置されている回転可能な切換軸を有し、
第１ローラを有するトグルレバー機構が設けられていて、
前記真空バルブが、このトグルレバー機構によって操作可能である当該負荷時タップ切換器において、
第２カム板（３）が、前記切換軸（１）に回転しないように配置されていること、
Ｕ字状に形成された２つの別のアーム（１１，１２）が、前記トグルレバー機構（６）に設けられていること、
旋回軸（７）を中心にして旋回可能に軸支されたレバー（１３）が、前記別のアーム（１１）と前記別のアーム（１２）との間に配置されていて、前記第２カム板（３）に対応する第２ローラ（５）が、このレバー（１３）の自由面に設けられていること、及び
圧縮ばね（１４）が、前記レバー（１３）と前記別のアーム（１２）との間に配置されていることを特徴とする真空バルブを有する負荷時タップ切換器。
【請求項２】
複数のピン（１５，１６）が、前記トグルレバー機構（６）の、前記切換軸（１）から遠い端部にその両側面で対向するように設けられていて、これらのピン（１５，１６）は、操作レバー（１９）の対応する複数のスロット（１７，１８）内に係入されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブを有する負荷時タップ切換器。
【請求項３】
別の圧縮ばね（２０）が、前記操作レバー（１９）の上面に設けられていて、この操作レバー（１９）の下面が、前記真空バルブ（２２）の可動プランジャ（２１）に操作可能に連結していることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空バルブを有する負荷時タップ切換器。
【請求項４】
前記第１カム板（２）及び前記第２カム板（３）の外周部の輪郭形状が、基本的に星形に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空バルブを有する負荷時タップ切換器。
【請求項５】
各真空バルブ（２２）が、トグルレバー機構（６）によって２つの独立したカム板（２，３）に連動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空バルブを有する負荷時タップ切換器。
【請求項６】
前記トグルレバー機構（６）の全体が、前記旋回軸（７）を中心にして旋回可能に軸支されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空バルブを有する負荷時タップ切換器。