МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
MECHANICAL DRIVE OF HIGH-VOLTAGE SWITCHBOARD DISCONNECTORS

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения надежности и электробезопасности работы высоковольтных распределительных устройств на предприятиях добывающей промышленности.
Известны механические приводы высоковольтных разъединителей распределительных устройств, содержащие корпус, рукоять и механизм поворота с механической блокировкой (Патент РФ №2081286. МПК Е21В 3/00; 19/00. Опубл. 10.06.1997; А.с. СССР №1134695. МПК Е21В 19/16. - Опубл. 15.01.1985. Бюлл. №2; А.с. СССР №708048, МПК Е21В 19/16. - Опубл. 05.01.80, Бюлл. №1; Патент РФ №2436923. МПК Е21В 3/00. Опубл. 20.12.2011, Бюлл. 35).
В известных технических решениях оперативное включение и отключение коммутационных аппаратов осуществляется с помощью ручного механического привода. При этом выполняется переключение состояний одного трехфазного коммутационного аппарата. При наличии в составе вводного устройства двух отходящих линий, например, питающих силовое оборудование и электрооборудование собственных нужд, используются два ручных механических переключателя. Процедура включения обычно предусматривает определенную последовательность включения и выключения разъединителей. Для исключения ошибочных операций обычно используются механические блокировки. Поэтому известные механические приводы высоковольтных разъединителей имеют повышенную сложность, низкую надежность и недостаточную электробезопасность.
Следовательно, недостатками известных механических приводов высоковольтных разъединителей распределительных устройств являются повышенная сложность, низкая надежность и недостаточная электробезопасность работы.
Из известных устройств наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является механический привод высоковольтных разъединителей распределительного устройства, содержащий корпус, включающий переднюю и заднюю панели, соединенные болтами, переднюю панель, поводковый вал с рукоятью, механизм поворота с двумя валами, концы которых закреплены в кронштейнах, жестко прикрепленных к передней панели, и две тяги, соединенные с разъединителями (Патент РФ №2125751. МПК H01H 21/54. Опубл. 27.01.1999. Бюлл. №4).
В известном техническом решении оперативное включение и отключение коммутационных аппаратов осуществляется с помощью ручного механического привода. При этом выполняется переключение состояний одного трехфазного коммутационного аппарата. При наличии в составе вводного устройства двух отходящих линий, например, питающих силовое оборудование и электрооборудование собственных нужд, используются два ручных механических переключателя. Процедура включения обычно предусматривает определенную последовательность включения и выключения разъединителей. Для исключения ошибочных операций обычно используются механические блокировки. Поэтому известные механические приводы высоковольтных разъединителей имеют повышенную сложность, низкую надежность и недостаточную электробезопасность.
Следовательно, недостатками известного механического привода высоковольтных разъединителей распределительных устройств являются повышенная сложность, низкая надежность и недостаточная электробезопасность работы.
Цель презщгаемого изобретения - повышение надежности и электробезопасности работы механического привода высоковольтных разъединителей распределительных устройств.
Поставленная цель достигается тем, что в известный механический привод высоковольтного распределительного устройства, содержащий корпус, включающий переднюю и заднюю панели, соединенные болтами, поводковый вал с рукоятью, механизм поворота с двумя валами, концы которых закреплены в кронштейнах, жестко прикрепленных к передней панели, и две тяги, соединенные с разъединителями, дополнительно введены две скобы с профильными отверстиями, первая из которых является внутренней и жестко закреплена на нижнем валу, а вторая является наружной и жестко закреплена на верхнем валу, на поводковом валу перпендикулярно его оси закреплена пластина с двумя роликами на противоположных сторонах пластины, оси вращения роликов параллельны оси поводкового вала и смещены относительно него в одну сторону, при этом ролики установлены в профильные отверстия внутренней и наружной скоб, на концах обоих валов жестко закреплены поворотные рычаги, соединенные с тягами, профильные отверстия имеют форму, соответствующую геометрической конфигурации пластины с роликами и поводковым валом, линия выреза отверстия включает дуги окружностей, радиусы которых равны радиусам роликов R, а центры расположены на расстоянии L+R, где L - расстояние между осями роликов, прямую линию, соединяющую дуги окружностей по касательным с одной стороны, а с другой стороны дугой окружности радиусом L с центром в точке, расположенной на расстоянии L/2 от центра одной из окружностей с радиусом R по горизонтальной линии, соединяющей дуги окружностей, в направлении другой окружности, и расстоянии L/2 по вертикали от центра окружности радиусом R в направлении прямой линии, соединяющей дуги окружностей, дугу окружности радиусом r, где r - радиус поводкового вала, с центром, совпадающим с центром окружности радиусом L, соединенную по касательным отрезками прямой линии с прямой линией, соединяющей дуги окружностей радиусом R, и дугу окружности радиусом r с центром в точке, соответствующей середине дуги окружности радиусом L, профильные отверстия на внутренней и внешней скобах имеют одинаковую форму, но зеркально отражены относительно горизонтальной линии, проходящей через центры отверстий радиусом R.
По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки (элементы):
- две скобы с профильными отверстиями, первая из которых является внутренней и жестко закреплена на нижнем валу, а вторая является наружной и жестко закреплена на верхнем валу;
- пластина с двумя роликами, закрепленная на поводковом валу перпендикулярно его оси;
- два ролика, закрепленные на противоположных сторонах пластины, оси вращения роликов параллельны оси поводкового вала и смещены относительно него в одну сторону, при этом ролики установлены в профильные вырезы внутренней и наружной скоб;
- поворотные рычаги, жестко закрепленные на обоих концах валов и соединенные с тягами;
- профильные отверстия имеют форму, соответствующую геометрической конфигурации пластины с роликами и поводковым валом, линия выреза отверстия включает дуги окружностей, радиусы которых равны радиусам роликов R, а центры расположены на расстоянии L+R, где L - расстояние между осями роликов, прямую линию, соединяющую дуги окружностей по касательным с одной стороны, а с другой стороны дугой окружности радиусом L с центром в точке, расположенной на расстоянии L/2 от центра одной из окружностей с радиусом R по горизонтальной линии, соединяющей дуги окружностей, в направлении другой окружности, и расстоянии L/2 по вертикали от центра окружности радиусом R в направлении прямой линии, соединяющей дуги окружностей, дугу окружности радиусом r, где r - радиус поводкового вала, с центром, совпадающим с центром окружности радиусом L, соединенную по касательным отрезками прямой линии с прямой линией, соединяющей дуги окружностей радиусом R, и дугу окружности радиусом r с центром в точке, соответствующей середине дуги окружности радиусом L, профильные отверстия на внутренней и внешней скобах имеют одинаковую форму, но зеркально отражены относительно горизонтальной линии, проходящей через центры отверстий радиусом R.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».
При реализации предлагаемого изобретения повышается надежность и электробезопасность работы механического привода высоковольтного распределительного устройства. Это достигается за счет конструкции механического привода, обеспечивающей последовательную коммутацию двух трехфазных аппаратов с помощью одной рукояти. За счет этого упрощается конструкция устройства, повышается надежность и исключается ошибочная последовательность коммутации высоковольтных разъединителей.
Таким образом, при использовании предлагаемого технического решения обеспечивается повышение надежности и электробезопасности работы механического привода высоковольтных разъединителей распределительных устройств.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области высоковольтной электротехники и энергетики.
Скобы с профильными отверстиями, первая из которых является внутренней и жестко закреплена на нижнем валу, а вторая является наружной и жестко закреплена на верхнем валу; пластина с двумя роликами, закрепленная на поводковом валу перпендикулярно его оси; два ролика, закрепленные на противоположных сторонах пластины, и установленные в профильные отверстия внутренней и наружной скоб, в известных технических решениях аналогичного назначения не обнаружены.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».
Сущность предпагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен чертеж общего вида высоковольтного распределительного шкафа с предлагаемым механическим приводом. На чертеже обозначено: 1 - корпус электротехнического шкафа; 2 - рукоять механического привода; 3 и 4 - высоковольтные разъединители; 5 и 6 - тяги, 7 и 8 - поворотные рычаги; 9 - корпус механического привода. На фиг. 2 показан чертеж механического привода высоковольтного распределительного устройства. На фиг. 2 обозначено: 10 - верхний вал; 11 - нижний вал; 12 - передняя панель; 13, 14, 15 и 16 - крепежные болты, соединяющие переднюю и заднюю панели; 17 и 18 - поворотные рычаги; 19 и 20 - левый и правый кронштейны; 21, 22, 23 и 24 - штанги, жестко закрепленные на верхнем и нижнем валах, например, в помощью сварки; 25 - внешняя скоба; 26 - внутренняя скоба; 27 и 28 - первый и второй ролики; 29 - поводковый вал; 30 - пластина; 31 - передняя панель, 32 - крепежная гайка; 33 - задняя панель.
На фиг. 3 показан чертеж поводкового вала с пластиной и двумя роликами. На фиг. 4 показан чертеж внутренней скобы. На фиг. 5 показан чертеж внешней скобы. На фиг. 6 показан чертеж профильного отверстия на внутренней и внешней скобах. На фиг. 7 и фиг. 8 показаны чертежи соответственно левого и правого кронштейнов. На фиг. 9 показана схема переключений механического привода высоковольтных разъединителей.
Механический привод высоковольтных разъединителей распределительного устройства содержит корпус, включающий переднюю 31 и заднюю 33 панели, соединенные болтами 13-16, поводковый вал 29 с рукоятью 2, механизм поворота с двумя валами 10 и 11, концы которых закреплены в кронштейнах 19 и 20, жестко прикрепленных к передней панели 31, и две тяги 5 и 6, соединенные с разъединителями 3 и 4, две скобы с профильными отверстиями, первая из которых 26 является внутренней и жестко закреплена на нижнем валу 11, а вторая 25 является наружной и жестко закреплена на верхнем валу 10, на поводковом валу 29 перпендикулярно его оси закреплена пластина 30 с двумя роликами 27 и 28 на противоположных сторонах пластины 30, оси вращения роликов 27 и 28 параллельны оси поводкового вала 29 и смещены относительно него в одну сторону, при этом ролики 27 и 28 установлены в профильные отверстия внутренней 26 и наружной 25 скоб, на концах обоих валов 10 и 11 жестко закреплены поворотные рычаги 17 и 18, соединенные с тягами,
Механический привод высоковольтного распределительного устройства работает следующим образом (фиг. 9).
В первом (начальном) положении рукоять 2 управления разъединителями 3 и 4 находится в нижнем вертикальном положении. Разъединители 3 и 4 выключены и заземлены. Отверстия внутренней 26 и наружной 25 скоб совмещены. Ролики 27 и 28 расположены на одной горизонтальной линии.
Во втором положении рукоять 2 находится в горизонтальном положении (повернута на 90 градусов против часовой стрелки относительно нижнего вертикального положения). Разъединитель 4 трансформатора собственных нужд включен, разъединитель 3 главных цепей отключен и заземлен. При повороте рукояти 2 против часовой стрелки из нижнего вертикального положения в горизонтальное положение осуществляется поворот поводкового вала 29 и плиты 30 относительно центра в точке О. Ролики 27 и 28 поворачиваются против часовой стрелки относительно центра О вместе с плитой 30. При этом ролик 28 сдвигает наружную скобу 25 вниз, что приводит к повороту верхнего вала 10 и подъему тяги 5 разъединителя 4 трансформатора собственных нужд с фиксацией в верхнем положении (при горизонтальном положении рукояти). Подъем тяги 5 приводит к включению разъединителя 4. При повороте плиты ролик 27 прокатывается по внутренней поверхности профильного отверстия внутренней скобы 26. При переводе рукояти 2 из нижнего вертикального положения в горизонтальное положение внутренняя скоба 26 остается в начальном положении.
В третьем положении рукоять 2 находится в верхнем вертикальном положении (повернута на 90 градусов против часовой стрелки относительно горизонтального положения). При повороте рукояти против часовой стрелки из горизонтального положения в верхнее вертикальное положение происходит поворот поводкового вала 29 относительно центра О. При этом пластина 29 с роликами 27 и 28 поворачивается. Ролик 27 сдвигает вниз внутреннюю скобу 26, что приводит к повороту нижнего вала 11 и поднятию тяги 6 главного разъединителя 3 с фиксацией в верхнем положении (при верхнем вертикальном положении). Ролик 28 прокатывается по внутренней поверхности отверстия наружной скобы 25, которая при этом не изменяет своего положения. При этом разъединитель 4 остается во включенном состоянии. При подъеме тяги 6 происходит включение главного разъединителя 3.
Отключение разъединителей происходит аналогично, но в обратной последовательности.
Таким образом, предлагаемая конструкция механического привода обеспечивает последовательную коммутацию двух трехфазных аппаратов с помощью одной рукояти. За счет этого упрощается конструкция устройства, повышается надежность и исключается ошибочная последовательность коммутации высоковольтных разъединителей.
Следовательно, использование в предлагаемом механическом приводе высоковольтных разъединителей распределительного устройства, содержащем корпус, включающий переднюю и заднюю панели, соединенные болтами, поводковый вал с рукоятью, механизм поворота с двумя валами, концы которых закреплены в кронштейнах, жестко прикрепленных к передней панели, и две тяги, соединенные с разъединителями, дополнительно двух скоб с профильными отверстиями, первая из которых является внутренней и жестко закреплена на нижнем валу, а вторая является наружной и жестко закреплена на верхнем валу, на поводковом валу перпендикулярно его оси закреплена пластина с двумя роликами на противоположных сторонах пластины, оси вращения роликов параллельны оси поводкового вала и смещены относительно него в одну сторону, при этом ролики установлены в профильные отверстия внутренней и наружной скоб, на концах обоих валов жестко закреплены поворотные рычаги, соединенные с тягами, профильные отверстия имеют форму, соответствующую геометрической конфигурации пластины с роликами и поводковым валом, линия выреза отверстия включает дуги окружностей, радиусы которых равны радиусам роликов R, а центры расположены на расстоянии L+R, где L - расстояние между осями роликов, прямую линию, соединяющую дуги окружностей по касательным с одной стороны, а с другой стороны дугой окружности радиусом L с центром в точке, расположенной на расстоянии L/2 от центра одной из окружностей с радиусом R по горизонтальной линии, соединяющей дуги окружностей, в направлении другой окружности, и расстоянии L/2 по вертикали от центра окружности радиусом R в направлении прямой линии, соединяющей дуги окружностей, дугу окружности радиусом r, где r - радиус поводкового вала, с центром, совпадающим с центром окружности радиусом L, соединенную по касательным отрезками прямой линии с прямой линией, соединяющей дуги окружностей радиусом R, и дугу окружности радиусом r с центром в точке, соответствующей середине дуги окружности радиусом L, профильные отверстия на внутренней и внешней скобах имеют одинаковую форму, но зеркально отражены относительно горизонтальной линии, проходящей через центры отверстий радиусом R, повышает надежность и электробезопасность работы высоковольтных разъединителей распределительных устройств.
Использование предлагаемого технического решения в системах электроснабжения горных машин и другой техники позволит повысить надежность и электробезопасность работы высоковольтного оборудования.