ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
MEDIUM-VOLTAGE CIRCUIT BREAKER

Область техники
Настоящее изобретение относится к выключателю среднего напряжения с улучшенными признаками и, в частности, к выключателю среднего напряжения, имеющему новую кинематическую цепь для выполнения операций размыкания и замыкания выключателя. Для целей настоящей заявки термин «среднее напряжение» имеет отношение к вариантам применения в диапазоне между 1 и 52 кВ.
Предшествующий уровень техники
Выключатель среднего напряжения хорошо известен в уровне техники. Обычно они состоят из контактной сборки, имеющей для каждой фазы неподвижный контакт и подвижный контакт. Последний типично может перемещаться между первым положением, в котором он соединен с неподвижным контактом, и вторым положением, в котором он разъединен с неподвижным контактом, тем самым выполняя операцию размыкания и замыкания выключателя.
Энергию, необходимую для перемещения подвижных контактов, обычно подводят с помощью приводного механизма, имеющего привод, который оперативно соединен с подвижными контактами через кинематическую цепь.
Поэтому в настоящее время перемещение подвижного контакта обеспечивают через сложную кинематическую цепь с рычагами, штифтами, винтами, кольцами и тому подобным, которые связывают подвижные контакты с приводом. Это техническое решение, даже если оно позволяет обеспечить удовлетворительную передачу движения между приводом и сборкой подвижного контакта, имеет ряд недостатков.
Передача движения к подвижному контакту через кинематическую цепь, постоянно связывающую подвижные контакты с приводом, содержит конструкцию и сборку из большого числа деталей. Сама кинематическая цепь является очень сложной, включающей большое число частей и обычно сочетающей вращательные и поступательные перемещения, с возможностью отказов в перемещении.
Как следствие, процесс изготовления является длительным и сложным и в общем требующим много времени для сборки и регулировки различных частей кинематической цепи также вследствие малых объемов пространства, имеющегося на раме для выключателя.
В дополнение, в зависимости от предполагаемых вариантов применения и класса выключателя траектория перемещения подвижного контакта может различаться. Как следствие, поэтому необходимы различные приводы и/или кинематические цепи, чтобы удовлетворять различным требованиям в плане траектории перемещения подвижного контакта.
Краткое изложение существа изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении выключателя среднего напряжения, в котором вышеупомянутые недостатки исключены или по меньшей мере сокращены.
Более конкретно, задачей настоящего изобретения является предоставление выключателя среднего напряжения, имеющего систему привода и, в частности, кинематическую цепь для выполнения операций размыкания/замыкания, с уменьшенной сложностью.
В качестве дополнительной задачи настоящее изобретение направлено на предоставление выключателя среднего напряжения, в котором кинематическая цепь, связывающая подвижные контакты с приводом, имеет уменьшенное число механических деталей.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставление выключателя среднего напряжения с сокращенной продолжительностью сборки.
Еще дополнительная задача настоящего изобретения заключается в предоставлении выключателя среднего напряжения, в котором кинематическая цепь может быть собрана предварительно вне основной производственной линии для выключателя.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в предоставлении выключателя среднего напряжения, в котором относительно легко изменять траекторию перемещения подвижных контактов.
Еще одна дополнительная задача настоящего изобретения заключается в предоставлении выключателя среднего напряжения, обеспечивающего сокращение расходов на изготовление, монтаж и техническое обслуживание.
Таким образом, настоящее изобретение относится к выключателю среднего напряжения, который характеризуется тем, что он содержит контактную сборку, имеющую для каждой фазы первый неподвижный контакт и второй подвижный контакт, взаимно соединяемые/разъединяемые с переходом между разомкнутым и замкнутым положением. Выключатель среднего напряжения согласно изобретению дополнительно содержит привод для выполнения операции размыкания и замыкания выключателя и кинематическую цепь, оперативно соединяющую привод с подвижным контактом. В выключателе согласно изобретению кинематическая цепь содержит скользящий элемент, оперативно соединенный с приводом, причем скользящий элемент имеет первую поверхность скольжения, оперативно связанную с подвижным контактом, и может перемещаться между первым, разомкнутым, положением и вторым, замкнутым, положением.
Таким образом можно преодолеть некоторые из недостатков выключателя известного уровня техники. Как лучше разъяснено далее, кинематическая цепь, связывающая подвижный контакт с приводом, является предельно простой.
Перемещение подвижного контакта обеспечивается без какого-либо постоянного механического соединения между подвижным контактным узлом и кинематической цепью. Как лучше показано в нижеследующем подробном описании, в выключателе согласно изобретению перемещение получают путем скользящего соединения сборки подвижного контакта с поверхностью скольжения скользящего элемента в кинематической цепи.
Поэтому число компонентов значительно сокращается с соответствующим снижением затрат и времени на изготовление, монтаж и техническое обслуживание.
Кроме того, разнообразные компоненты выключателя могут быть собраны предварительно вне основной производственной линии для выключателя; затем контактная сборка, привод и кинематическая цепь могут быть легко собраны на раме креплением их к раме без какого-либо механического соединения между контактной сборкой и кинематической цепью.
Предпочтительно, в выключателе среднего напряжения согласно изобретению скользящий элемент является подвижным в первом направлении, и второй подвижный контакт является подвижным во втором направлении, поперечном относительно первого направления, причем, более предпочтительно, второе направление является перпендикулярным к первому направлению.
Преимущественно, скользящий элемент кинематической цепи шарнирно соединен с первым рычагом, оперативно соединенным с приводом.
Предпочтительно, скользящий элемент также содержит вторую поверхность скольжения, оперативно связанную с опорным элементом. Например, опорный элемент может содержать первый ролик.
Преимущественно, первая поверхность скольжения также оперативно связана со вторым роликом, который соединен с подвижным контактом.
Путем придания надлежащей формы профилю первой поверхности скольжения также можно обеспечивать переменную скорость подвижного контакта во время операции размыкания и замыкания выключателя.
В этом случае профиль первой поверхности скольжения может иметь, например, по меньшей мере один первый и один второй сегмент, имеющие различные углы наклона.
В выключателе среднего напряжения согласно изобретению скользящий элемент предпочтительно изготавливают из изоляционного материала.
Согласно предпочтительному варианту исполнения, соответствующий изобретению выключатель среднего напряжения содержит управляющее устройство, которое контролирует положение контактов и приводит в действие соответствующее блокирующее устройство, причем управляющее устройство оперативно позиционировано на скользящем элементе.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 схематически изображает вид сбоку выключателя среднего напряжения в первом положении (разомкнутом положении);
фиг.2 схематически изображает вид сбоку выключателя среднего напряжения на фиг.1 во втором положении (промежуточном положении);
фиг.3 схематически изображает вид сбоку выключателя среднего напряжения на фиг.1 в третьем положении (замкнутом положении).
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Выключатель 1 среднего напряжения согласно изобретению, в его более общем виде, содержит контактную сборку 2, имеющую для каждой фазы первый неподвижный контакт и второй подвижный контакт. (Неподвижный и подвижный контакты в сопроводительных чертежах не показаны). Обычно выключатель представляет собой трехфазный выключатель и тем самым содержит три набора неподвижных/подвижных контактов, взаимно соединяемых/разъединяемых с переходом между разомкнутым и замкнутым положением. Неподвижные и подвижные контакты могут быть обычными контактами известного типа и поэтому более подробно описаны не будут.
Выключатель согласно изобретению дополнительно содержит привод 3 для выполнения операции размыкания или замыкания выключателя и кинематическую цепь 4, оперативно соединяющую привод 3 с подвижным контактом. Привод также может быть обычным приводом известного типа и поэтому не будет описан более подробно, будучи по существу известным.
Один из характерных признаков выключателя согласно изобретению состоит в том, что кинематическая цепь 4 содержит скользящий элемент 41, который оперативно соединен с приводом 3. В частности, скользящий элемент 41 имеет первую поверхность 42 скольжения, которая оперативно связана с подвижным контактом, и который может перемещаться между первым, разомкнутым, положением и вторым, замкнутым, положением.
На практике, исходя из ситуации, показанной на фиг.1 (соответствующей разомкнутому положению контактов), когда запускают операцию замыкания, привод 3 перемещает первый скользящий элемент 41 кинематической цепи 4 налево (см. фиг.2), пока не будет достигнуто замкнутое положение контакта согласно фиг.3.
Во время этого перемещения поверхность 42 скольжения скользящего элемента 41 взаимодействует с подвижной контактной сборкой через соединительный элемент, например ролик 45, который скользит по поверхности 42. Поскольку профиль поверхности 42 скольжения не является плоским, во время перемещения скользящего элемента 41 налево движение передается сборке подвижного контакта, которая перемещается вверх до достижения замкнутого положения согласно фиг.3.
Операцию размыкания проводят в обратном порядке. Так, исходя из ситуации, показанной в фиг.3 (соответствующей замкнутому положению контактов), когда запускают операцию размыкания, привод 3 перемещает первый скользящий элемент 41 кинематической цепи 4 направо (см. фиг.2) до достижения разомкнутого положения согласно фиг.1.
В этом случае во время перемещения скользящего элемента 41 направо сборка подвижного контакта получает возможность перемещения вниз до достижения разомкнутого положения согласно фиг.1.
Поэтому из вышеизложенного ясно, что настоящее изобретение позволяет производить перемещение подвижных контактов очень простым путем и без какой-либо постоянной механической связи сборки подвижного контакта с кинематической цепью 4.
Со ссылкой на фиг.1, форма и расположение скользящего элемента 41 и контактной сборки 2 предпочтительно являются такими, что скользящий элемент 41 является подвижным в первом направлении, обозначенном двойной стрелкой 400, тогда как сборка подвижного контакта может перемещаться во втором направлении, обозначенном двойной стрелкой 100. Как показано на фиг.1, направление 400 перемещения скользящего элемента 41 является поперечным относительно направления 100 перемещения сборки подвижного контакта. Более предпочтительно, как показано на чертеже, направление 400 перемещения скользящего элемента 41 является по существу перпендикулярным направлению 100 перемещения сборки подвижного контакта. Таким образом, возможно достижение более компактного выполнения и конструкции выключателя согласно изобретению.
Согласно предпочтительному варианту исполнения, скользящий элемент 41 кинематической цепи 4 шарнирно закрепляют на первом рычаге 31 в соответствующем центре 410 вращения на скользящем элементе 41. Первый рычаг 31 оперативно соединен с приводом 3 так, что когда выполняют операцию размыкания или замыкания, перемещение передается от привода 3 скользящему элементу 41 кинематической цепи 4.
Преимущественно, скользящий элемент 41 может содержать вторую поверхность 43 скольжения, оперативно связанную с опорным элементом 44. Опорный элемент 44 предпочтительно монтируют на неподвижной части выключателя, чтобы он действовал в качестве опорного и направляющего элемента для скользящего элемента 41. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, опорный элемент 44 содержит первый ролик, по которому может скользить с очень малым трением вторая поверхность 43 скольжения скользящего элемента.
Преимущественно, первая поверхность 42 скольжения также может быть оперативно связана со сборкой подвижного контакта через второй ролик 45, соединенный с подвижным контактом.
Таким образом, рассеяние энергии вследствие трения между первым скользящим элементом 41 и, в особенности, первой 42 и второй 43 поверхностями скольжения и соответствующими соединительными элементами (то есть роликами 45 и 44) значительно сокращается.
Согласно предпочтительному варианту выполнения выключателя, профилю первой поверхности 42 скольжения придают такую форму, чтобы обеспечить переменную скорость подвижного контакта во время операции размыкания и замыкания выключателя 1.
Таким образом, можно точно отрегулировать скорость подвижного контакта сообразно потребностям, например, в большей скорости в начальной стадии перемещения и пониженной скорости, когда подвижный контакт близок к концу траектории во время операции замыкания.
Для достижения этого результата, как показано в сопроводительных чертежах, профиль первой поверхности 42 скольжения может иметь по меньшей мере один первый и один второй сегменты, имеющие разные углы наклона. Таким образом, скорость перемещения подвижного контакта вверх и вниз будет различной в зависимости от наклона сегментов поверхности 42 скольжения.
Заслуживает упоминания то, что переменная скорость сборки подвижного контакта может быть достигнута также путем придания надлежащей формы другим элементам кинематической цепи, например первому рычагу 31 и/или соединению между скользящим элементом 41 и указанным первым рычагом 31.
Дополнительный важный признак кинематической цепи 4 выключателя 1 согласно настоящему изобретению обеспечивается возможностью изменения траектории перемещения подвижных контактов простым изменением профиля поверхности 42 скольжения. Другими словами, могут быть удовлетворены различные требования к выключателю в плане траектории перемещения подвижного контакта изменением скользящего элемента 41. Поэтому возможно достижение высокой степени стандартизации компонентов, необходимых для изготовления выключателей различного класса или для различных вариантов применения.
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения выключателя 1 среднего напряжения в соответствии с изобретением, скользящий элемент 41 изготавливают из изоляционного материала.
В конкретном варианте осуществления изобретения (не показанном на сопроводительных чертежах) выключатель среднего напряжения согласно изобретению содержит управляющее устройство, которое контролирует положение контактов (то есть разомкнутое или замкнутое) и приводит в действие соответствующее блокирующее устройство, причем управляющее устройство оперативно позиционировано на скользящем элементе 41. Другими словами, согласно этому варианту исполнения, управляющее устройство позиционировано в соответствии со скользящим элементом 41, причем управляющее устройство способно детектировать положение подвижного контакта и поэтому определять разомкнутое или замкнутое положение выключателя. Блокирующее устройство связано с управляющим устройством и приводится в действие в случае неправильной операции размыкания или замыкания.
Из вышеизложенного ясно, что выключатель среднего напряжения согласно изобретению имеет ряд преимуществ по сравнению с подобным разделительным устройством и секциями известного типа.
В частности, выключатель среднего напряжения согласно изобретению не нуждается в применении сложной кинематической цепи, постоянно связывающей привод со сборкой подвижного контактного узла, причем перемещения достигают непосредственно при скольжении сборки подвижного контакта по первой поверхности 42 скольжения скользящего элемента 41. Это позволят сократить число компонентов, тем самым снижая расходы на изготовление, монтаж и техническое обслуживание.
Также благодаря отсутствию необходимости в механическом соединении между кинематической цепью и контактной сборкой значительно сокращаются время и стоимость изготовления.
Более того, как разъяснено выше, становится очень простым удовлетворение различных требований в плане траектории перемещения подвижного контакта приданием формы профиля первой поверхности 42 скольжения скользящего элемента 41.
В общем, конструкция кинематической цепи выключателя среднего напряжения согласно изобретению только с немногими компонентами, простыми в изготовлении и сборке, значительно упрощается по сравнению с известным выключателем среднего напряжения.
Выключатель среднего напряжения, таким образом скомпонованный, может быть подвергнут многообразным модификациям и существовать в нескольких вариантах, каковые, все, входят в пределы области соответствующей изобретению концепции. Более того, все составные части, описанные здесь, могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами. На практике материалы и размеры компонентов устройства могут иметь любой характер согласно необходимости и уровню техники.