МНОГОФАЗНОЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
MULTIPHASE SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к многофазному переключающему устройству с несколькими блоками прерывания, которые имеют, соответственно, первый и второй цилиндрические держатели контактных элементов, между которыми находится соответствующий участок переключения.
Подобное многофазное переключающее устройство известно, например, из европейского патента ЕР 1149446 В1. Описанное там переключающее устройство имеет несколько блоков прерывания. Между первыми и вторыми цилиндрическими держателями контактных элементов блоков прерывания расположен соответствующий участок переключения. В известном многофазном переключающем устройстве блоки прерывания посредством опорных изоляторов позиционированы по отношению к герметизирующему кожуху. Опорные изоляторы служат при этом, с одной стороны, для крепления блоков прерывания. С другой стороны, внутри опорных изоляторов размещены приводные механизмы.
В особенности, при возникновении токов короткого замыкания и связанных с этим электродинамических усилий, опорные изоляторы подвергаются повышенной опасности разрушения. В особенности, предусмотренные для позиционирования переключающих механизмов опорные изоляторы должны быть спроектированы с относительно большим объемом, чтобы предоставить в распоряжение достаточное пространство внутри для переключающих механизмов. Опорные изоляторы должны выполняться соответственно массивными, чтобы выдерживать возникающие усилия.
Ввиду объемного и массивного выполнения опорных изоляторов, внутри герметизирующего кожуха требуется повышенная занимаемая площадь. При имеющей место тенденции миниатюризации переключающих устройств, подобные крупногабаритные опорные изоляторы являются нежелательными.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание многофазного переключающего устройства, которое при уменьшенных габаритах сохраняет или имеет улучшенную механическую прочность.
В соответствии с изобретением эта задача в многофазном переключающем устройстве вышеуказанного типа решается тем, что к первым цилиндрическим держателям контактных элементов со стороны боковой поверхности прикреплена по меньшей мере одна поперечина с возможностью фиксации по отношению друг к другу первых цилиндрических держателей контактных элементов.
В соответствии с изобретением многофазные переключающие устройства предпочтительным образом используются в диапазонах среднего, высокого и сверхвысокого напряжения. Этот диапазон напряжений составляет от тысячи вольт до нескольких сотен тысяч вольт. Для уменьшения габаритов подобных многофазных переключающих устройств предпочтительным является размещать блоки прерывания внутри непроницаемого герметизирующего кожуха. Непроницаемый герметизирующий кожух может заполняться флюидом, который имеет благоприятные электроизолирующие свойства. В качестве флюида могут использоваться, например, изолирующие масла или изолирующие газы. В особенности при использовании изолирующих газов является предпочтительным их поддерживать внутри герметизирующего кожуха под повышенным давлением. С повышением давления, как правило, повышается электрическая изоляционная прочность изолирующих газов. В качестве изолирующих газов могут использоваться, например, азот, гексафторид серы (элегаз) или другие электрически изолирующие газы или смеси газов. При этом флюид должен нагружаться давлением в несколько бар, причем давление внутри герметизирующего кожуха должно быть выше, чем давление среды, окружающей герметизирующий кожух. За счет этого между внутренностью герметизирующего кожуха и внешней средой герметизирующего кожуха создается разность давлений, причем внутри существует избыточное давление.
При этом предпочтительным является то, что блоки прерывания множества фаз системы передачи электроэнергии находятся внутри того же самого флюидного пространства. Поэтому является возможным использовать флюид, находящийся внутри герметизирующего кожуха, для совместной электрической изоляции нескольких блоков прерывания.
Блоки прерывания сопоставлены, соответственно, с фазой многофазной системы передачи электроэнергии и служат для прерывания фазы многофазной системы передачи электроэнергии. Блоки прерывания имеют, соответственно, по меньшей мере одно место переключения. Первые и вторые цилиндрические держатели контактных элементов фазы размещены на расстоянии друг от друга. В зоне их расстояния друг от друга находится место переключения.
Многофазные переключающие устройства используются, например, в так называемых газоизолированных коммутационных установках. В подобных газоизолированных коммутационных установках множество электрических коммутационных аппаратов, таких как силовые выключатели, размыкатели, заземляющие переключатели, силовые разъединители и т.п., размещено внутри герметизирующих кожухов. Предпочтительным образом, также предусмотренные для подсоединения переключающих устройств токопроводящие дорожки размещены внутри непроницаемых герметизирующих кожухов. Тем самым возникает герметизированная установка, которая также пригодна, например, для использования во внутренних помещениях. В особенности, при заполнении флюидных камер герметизирующих кожухов флюидами, находящимися под повышенным давлением, может быть реализована компактная конструкция.
Однако также может быть предусмотрено, что многофазное переключающее устройство выполнено как переключающее устройство наружной установки. Герметизирующий кожух вмещает блоки прерывания, причем вне герметизирующего кожуха осуществляется подсоединение переключающего устройства наружной установки через проводники наружной установки. При этом многофазное переключающее устройство может быть выполнено как так называемый выключатель с заземленным корпусом или выключатель с дугогасящей камерой под напряжением. Герметизирующий кожух сам может быть изготовлен из электропроводного материала, который проводит потенциал земли, причем для проведения электрических соединительных проводников через этот герметизирующий кожух предусмотрены так называемые проходные изоляторы наружной установки, на концах которых расположены точки соединения для электрического контакта переключающего устройства с проводниками наружной установки. Герметизирующий кожух может также изготавливаться из электроизолирующего материала, причем находящиеся вне герметизирующего кожуха точки соединения расположены непосредственно на герметизирующем кожухе.
Блоки прерывания представляют собой конструктивные узлы электрических коммутационных приборов, которые служат для создания места прерывания на участке переключения. Для этого блоки прерывания предпочтительно ориентированы вокруг продольной оси, причем на противоположных концах блока прерывания расположены соответствующие цилиндрические держатели контактных элементов. Держатели контактных элементов ограничивают внешний контур блока прерывания. Предпочтительным образом цилиндрические держатели контактных элементов выполнены как по существу полые цилиндрические картуши (патроны), которые своими соответствующими осями цилиндров ориентированы коаксиально друг к другу. Оси цилиндров определяют продольную ось блока прерывания. Внутри цилиндрических держателей контактных элементов расположены, например, контактные элементы, которые служат для формирования гальванического места прерывания. Между разнесенными первым и вторыми держателями контактных элементов фазы расположен участок прерывания. Контактные элементы соответствующего держателя контактных элементов являются при этом подвижными относительно друг друга, так что контактные элементы для установления токоведущей дорожки гальванически контактируют друг с другом, а для установления места прерывания в области участка переключения реализуют гальваническое разъединение. Относительное перемещение осуществляется, предпочтительно, в направлении продольной оси. Так как держатели контактных элементов ограничивают огибающий контур соответствующего блока прерывания, внутри держателей контактных элементов имеется пространство позиционирования, чтобы обеспечить возможность относительного перемещения контактных элементов по отношению друг к другу. При этом контактные элементы предпочтительно перемещаются относительно друг друга вдоль осей цилиндров цилиндрических держателей контактных элементов. Пространство позиционирования может также быть выполнено для направления и проведения коммутационных газов как устройства направления потока. Наряду с контактными элементами, держатели контактных элементов также принимают компоненты, которые служат для передачи перемещения на контактные элементы. Подобные компоненты являются частью так называемой кинематической цепи, которая служит для передачи перемещения на контактные элементы. При этом перемещение предпочтительно вводится с торцевой стороны на по меньшей мере один из цилиндрических держателей контактных элементов. Предпочтительным образом сцепление осуществляется на торцевой стороне, которая отвернута от участка переключения.
Область между обоими держателями контактных элементов может, например, перекрываться электрически изолирующей гильзой. Подобная электрически изолирующая гильза может быть, например, форсункой изолирующего материала, которая также служит для направления и проведения коммутационных газов. Форсунка изолирующего материала может при этом быть ориентирована относительно обоих держателей контактных элементов под жестким (постоянным) углом. Форсунка изолирующего материала может также быть установлена подвижно и представлять собой, например, часть кинематической цепи, чтобы передавать перемещение, например, через участок переключения. Дополнительно или альтернативно, может также быть предусмотрено, что оба держателя контактных элементов в области участка переключения связаны между собой участком изолирующей трубки, так что образуется коммутационный резервуар на блоке прерывания, который, соответственно, на торцевой стороне ограничен держателями контактных элементов, причем держатели контактных элементов через изолирующую трубку контактируют между собой. Относительное перемещение контактных элементов блока прерывания друг к другу оставляет держатели контактных элементов в покое по отношению друг к другу, так что посредством держателей контактных элементов и, при необходимости, посредством участка изолирующей трубки задается огибающий контур замкнутого коммутационного резервуара.
Блоки прерывания должны быть стабилизированы. За счет применения поперечин, становится возможным необходимые блоки прерывания для прерывания фаз многофазной системы передачи электроэнергии связывать друг с другом. Прикрепление со стороны боковой поверхности к первым цилиндрическим держателям контактных элементов позволяет фиксировать первые держатели контактных элементов между собой и придавать жесткость по отношению друг к другу. Поперечина соединяет друг с другом первые держатели контактных элементов. Поперечина постоянно связана с блоками прерывания через точки крепления. Поперечина служит для передачи поперечных усилий и моментов поперечно к продольной оси блоков прерывания. Предпочтительным образом, поперечина может быть выполнена продолжающейся прямо. Однако также поперечины могут быть отформованными, иметь изогнутые, криволинейно согнутые участки, особенно на концевых участках. С помощью поперечины становится возможным распределить по различным блокам прерывания усилия короткого замыкания, развивающие силовые воздействия на различных блоках прерывания в различных направлениях. За счет закрепления поперечин на стороне боковой поверхности, конструктивный объем блоков прерывания увеличивается лишь в незначительной мере. Требуемые для позиционирования блоков прерывания фиксирующие элементы могут проектироваться соответственно с меньшими размерами, так как усилия могут распределяться на большее число различных фиксирующих элементов различных блоков прерывания.
Другое предпочтительное выполнение может предусматривать, что по меньшей мере одна поперечина соединена с продольной балкой, фиксирующей по отношению друг к другу первый и второй цилиндрические держатели контактных элементов, под постоянным углом.
За счет соединения поперечины и продольной балки обеспечивается дополнительная возможность, между первыми держателями контактных элементов осуществить стабилизацию и дополнительно обеспечить введение или распределение усилий также через продольную балку, так что дополнительно вторые держатели контактных элементов включены в механически стабилизирующее соединение. Тем самым, с одной стороны, становится возможным стабилизировать первые цилиндрические держатели контактных элементов между собой, а с другой стороны, могут быть стабилизированы блоки прерывания на протяжении участка переключения, то есть между первыми и вторыми держателями контактных элементов. Тем самым вся конструкция в целом дополнительно упрочняется, и получается более стабильное соединение.
Другое предпочтительное выполнение может предусматривать, что на первых цилиндрических держателях контактных элементов и вторых цилиндрических держателях контактных элементов закреплена соответствующая по меньшей мере одна поперечина на стороне боковой поверхности.
Если предусмотрено оснащение, соответственно, первых и, соответственно, вторых держателей контактных элементов по меньшей мере одной поперечиной, то соответствующие держатели контактных элементов сами стабилизируются и подпираются между собой. Тем самым устраняется коробление или перекашивание блоков прерывания, например, во время переключающего движения. Процессы переключения, наряду с возникающими электродинамическими усилиями, также сопровождаются чисто механическими усилиями, которые вызываются скачкообразными движениями относительно больших масс. В особенности, при применении поперечин на силовых выключателях, то есть при применении блоков прерывания, которые пригодны для коммутации номинальных токов, а также для коммутации токов короткого замыкания, возникают сотрясения переключателя. Через поперечину, держатели контактных элементов и, тем самым, блоки прерывания могут быть ориентированы по отношению друг к другу.
Кроме того, может рассматриваться в качестве предпочтительного, что связанные друг с другом поперечины и продольные балки полностью окружают выемку.
Соединение поперечин и продольных балок, которое полностью окружает выемку, имеет преимущество, состоящее в том, что силовые линии могут распределяться вокруг выемки и могут вводиться в различные точки крепления. За счет выемки между поперечинами и продольными балками обеспечивается уменьшение массы соединения, состоящего из поперечин и продольных балок. Посредством подобной выемки может дополнительно поддерживаться жесткость поперечин и продольных балок. При этом предпочтительным образом в угловых точках подобных выемок должно встречаться нечетное число поперечин и продольных балок. Через выемки может обеспечиваться доступ к установке коммутационных аппаратов, или они могут контролироваться. За счет выемки увеличиваются пути утечки. В зоне выемки увеличивается расстояние между токоведущими частями.
Другое предпочтительное выполнение может предусматривать, что продольная балка между точками прикрепления поперечины к цилиндрическим держателям контактных элементов соединена с поперечиной.
Наряду с размещением продольных балок, которые конгруэнтно соединены с цилиндрическими держателями контактных элементов, то есть продольная балка стабилизирует соответствующий первый и второй держатель контактных элементов, которые относятся к той же самой фазе, также может быть предусмотрено, что продольная балка действует стабилизирующим образом между первым и вторым цилиндрическими держателями контактных элементов различных фаз. Продольная балка может быть соединена под постоянным углом с поперечиной, на расстоянии от точек прикрепления поперечины к держателям контактных элементов.
Предпочтительно дальнейшее выполнение может предусматривать, что блоки прерывания ориентированы как лежащие в одной плоскости и по обе стороны от плоскости поперечины прикреплены к цилиндрическим держателям контактных элементов.
Блоки прерывания продолжаются со своими цилиндрическими держателями контактных элементов, соответственно, вдоль продольной оси. За счет параллельного расположения продольной оси и расположения этих продольных осей в общей плоскости создается возможность размещать поперечины по обе стороны плоскости, так что закрепленные на держателях контактных элементов поперечины располагаются по обе стороны от этой плоскости. Расположенные по обе стороны поперечины посредством блоков прерывания удерживаются на расстоянии друг от друга и фиксированы по отношению друг к другу.
Независимо от числа, вида и выполнения продольных балок и поперечин, поперечины могут иметь определенное профилирование, то есть поперечины могут быть, например, выполнены как полые профили, могут быть снабжены ребрами, изолирующими местами и т.д., чтобы при по возможности малых затратах материала и, тем самым, используемой массы, обеспечить возможность выполнения максимально крутильно-жестких поперечин или продольных балок, или соединения поперечин и продольных балок.
Предпочтительным образом может быть предусмотрено, что поперечина действует электрически изолированным образом.
За счет электрически изолирующего действия поперечин предотвращаются короткие замыкания или перекрытия изолирующих участков на электрическом переключающем устройстве. Так, например, можно соединять между собой блоки прерывания различных фаз и, при необходимости, также перекрывать участок переключения продольной балкой. Для этого может предпочтительным образом предусматриваться, что поперечины или продольные балки, или соединения под жестким углом из поперечин и продольных балок изготавливаются из электроизолирующих материалов. Для этого особенно подходят полимеры, армированные стекловолокном (стеклопластики), и другие электроизолирующие материалы, такие как эпоксидные смолы, которые при малой массе демонстрируют высокую жесткость на кручение и достаточную электрическую прочность изоляции, в том числе для высоких и сверхвысоких напряжений.
Другое выполнение может предпочтительным образом предусматривать, что по меньшей мере один из блоков прерывания опирается на поперечину.
Посредством поперечины может также поддерживаться по меньшей мере один из блоков прерывания. В особенности, если предусматриваются более чем два блока прерывания, в частности, три блока прерывания, в многофазном переключающем устройстве может быть предпочтительным, что только один или два из блоков прерывания поддерживаются несущим приспособлением, в то время как другой(ие) блок(и) прерывания подпирается(ются) посредством поперечины (поперечин). В особенности, при использовании трех блоков прерывания, которые размещены в одной плоскости, возможно, что один из блоков прерывания опирается посредством поперечины, которая закреплена на других двух блоках прерывания.
Другое предпочтительное выполнение может предусматривать, что поперечина захватывается исключительно цилиндрическими держателями контактных элементов.
Если поперечина захватывается исключительно цилиндрическими держателями контактных элементов, то поперечина стабилизирует между собой соответствующие держатели контактных элементов. Дополнительные захваты поперечины на других конструктивных узлах, таким образом, не требуются. Тем самым можно избежать потребности в дополнительном конструктивном пространстве в многофазном переключающем устройстве. Соответственно закрепленные блоки прерывания многофазного переключающего устройства при этом имеют достаточную опору. Через поперечину можно передавать или распределять усилия между блоками прерывания, так что возникающие усилия короткого замыкания или сотрясения переключателей могут распределяться по широкой базе.
Другое предпочтительное выполнение может предусматривать, что цилиндрические держатели контактных элементов имеют, соответственно, интерфейс для электрического контакта блоков прерывания.
Цилиндрические держатели контактных элементов ограничивают внешний контур блоков прерывания, соответственно, по меньшей мере с торцевой стороны. Предпочтительным образом держатели контактных элементов должны иметь электрические проводящие дорожки, так что возможно контактирование интерфейса с держателем контактных элементов на держателе контактных элементов, и находящиеся внутри держателя контактных элементов, подвижные относительно друг друга контактные элементы могут связываться с токоведущей дорожкой. Для этого может, например, предусматриваться, что держатели контактных элементов сами выполнены из электропроводного материала, например, в форме литого тела. Это имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что внутри цилиндрического держателя контактных элементов выполнена диэлектрически экранированная полость для размещения, внутри которой могут располагаться, например, выполненные в любой форме конструктивные узлы кинематической цепи или тому подобное. С интерфейсами для электрического контактирования электропроводно соединены, например, находящиеся вне флюидной камеры герметизирующего корпуса точки соединения.
Далее пример выполнения изобретения схематично показан на чертежах и более подробно описан ниже.
На чертежах показано следующее:
Фиг.1 - многофазное переключающее устройство с частичным вырезом;
Фиг.2 - вид сверху нескольких блоков прерывания;
Фиг.3 - торцевой вид нескольких блоков прерывания;
Фиг.4 - первый вариант выполнения поперечины;
Фиг.5 - второй вариант выполнения поперечины;
Фиг.6 - четвертый вариант выполнения поперечины;
Фиг.7 - торцевой вид нескольких блоков прерывания в альтернативном размещении;
Фиг.8, 9, 10 - возможности связывания поперечин.
Фиг.1 показывает вид многофазного переключающего устройства с первым блоком 1 прерывания, вторым блоком 2 прерывания, а также третьим блоком 3 прерывания. Три блока 1, 2, 3 прерывания размещены внутри непроницаемого герметизирующего корпуса 4. Герметизирующий корпус 4 представляет собой, например, корпус из электропроводного материала или корпус из электроизолирующего материала, который окружает блоки 1, 2, 3 прерывания многофазного переключающего устройства. Внутренность герметизирующего корпуса 4 имеет флюидную полость, внутри которой размещены блоки 1, 2, 3 прерывания с обеспечением электрической изоляции. Флюидная полость герметизирующего корпуса 4 для изоляции блоков 1, 2, 3 прерывания, а также других электрически активных конструктивных элементов заполнена находящимся под повышенным давлением электроизолирующим газом, предпочтительно элегазом или азотом. За счет повышенного давления находящегося внутри герметизирующего корпуса 4 флюида, дополнительно повышается электрическая прочность электроизолирующего флюида, благодаря чему расстояние между блоками 1, 2, 3 прерывания по отношению друг к другу может быть уменьшено. За счет этого также может быть уменьшен конструктивный объем герметизирующего корпуса 4 и, тем самым, объем всего устройства в целом. Блоки 1, 2, 3 прерывания выполнены, соответственно, подобными и размещены в одной и той же флюидной полости герметизирующего корпуса 4 и обтекаются одним и тем же флюидом.
Для примера, далее описывается принципиальная структура блока прерывания на основе первого блока 1 прерывания. Выполнения пригодны, соответственно, для второго и третьего блоков 2, 3 прерывания. Для лучшей различимости, на фиг.1 не приведено изображение поперечин и продольных балок.
Первый блок 1 прерывания имеет первый цилиндрический держатель 5 контактных элементов, а также второй цилиндрический держатель 6 контактных элементов. Оба цилиндрических держателя 5, 6 контактных элементов выполнены с боковой поверхностью в форме, по существу, кругового цилиндра, причем оси цилиндров ориентированы коаксиально друг другу, и оба цилиндрических держателя 5, 6 контактных элементов разнесены на некоторое расстояние относительно друг друга. Оси цилиндров определяют продольную ось. Оба цилиндрических держателя 5, 6 контактных элементов имеют в своей внутренности, соответственно, полость для размещения, диэлектрически экранированную посредством держателей 5, 6 контактных элементов. В этой полости для размещения размещены, например, контактные элементы. На фиг.1 схематично представлен контактный элемент 7, который символизирует состояние включения многофазного переключающего устройства, то есть находящийся между держателями 5, 6 контактных элементов участок 8 переключения перекрыт посредством подвижного контактного элемента 7. Участок 8 переключения в показанном на фиг.1 примере образован кольцевым пазом между обоими держателями 5, 6 контактных элементов. При необходимости, участок 8 переключения может охватываться и окружаться электроизолирующим трубчатым участком, который соединяет между собой обращенные друг к другу концы обоих цилиндрических держателей 5, 6 контактных элементов.
Оба цилиндрических держателя 5, 6 контактных элементов ограничивают внешний огибающий контур первого блока 1 прерывания. Через обращенные друг к другу концы обоих держателей 5, 6 контактных элементов доступными являются полости для размещения, ограниченные цилиндрическими держателями 5, 6 контактных элементов. Отвернутые один от другого концы обоих цилиндрических держателей 5, 6 контактных элементов по существу замкнуты, причем это замыкание сформировано в диэлектрически благоприятной форме, например, в форме куполообразной крышки. Держатели 5, 6 контактных элементов могут иметь в своей внутренности также специальные каналы или направляющие приспособления для направления и проведения коммутационного газа.
Для передачи перемещения на подвижный контактный элемент 7, на отвернутой от участка 8 переключения стороне первого цилиндрического держателя 5 контактного элемента предусмотрена выемка, через которую приводной элемент 9, здесь в форме поступательно перемещаемого штока, вводится внутрь первого цилиндрического держателя 5 контактного элемента. Через приводной элемент 9 обеспечивается возможность перемещения контактного элемента 7, также находящегося внутри первого цилиндрического держателя 5 контактного элемента. Это перемещение может, например, распределяться через дополнительные приводные элементы и передаваться в полость для размещения второго цилиндрического держателя 6 контактного элемента, так что перемещение может передаваться от контактных элементов, которые по меньшей мере частично окружены первым цилиндрическим держателем 5 контактного элемента и/или вторым цилиндрическим держателем 6 контактного элемента. Так, например, является возможным перемещать контактные элементы как внутри полости для размещения первого держателя 5 контактного элемента, так и внутри полости для размещения второго держателя 6 контактного элемента и таким образом повышать скорость размыкания контактов или замыкания контактов для перемещаемых относительно друг друга контактных элементов. В качестве приводного элемента для передачи движения во второй цилиндрический держатель 6 контактного элемента подходят электрически изолирующие тела. Например, для передачи движения может также применяться форсунка изолирующего материала, которая может окружать контактный элемент 7 и направляет коммутационные газы внутрь блока прерывания.
Предпочтительным образом оба цилиндрических держателя 5, 6 контактных элементов выполнены как литые тела из электропроводного материала. На поверхности держателей 5, 6 контактных элементов, для связывания многофазного переключающего устройства в токоведущей дорожке размещены интерфейсы 10а, 10b. В предложенном случае интерфейсы 10а, 10b выполнены как контактные площадки с резьбовыми отверстиями, в которые могут вкручиваться болты, так что проводящие дорожки посредством кабельных наконечников или тому подобного могут электрически контактировать на интерфейсах 10а, 10b. Проводящие дорожки могут подходящим образом электрически изолированно герметично проводиться через герметизирующий кожух. Через находящиеся в полостях для размещения держателей 5, 6 контактных элементов токовые дорожки, контактные элементы, которые находятся внутри первого блока 1 прерывания, могут обеспечивать электрический контакт, так что между интерфейсами 10а, 10b может осуществляться коммутация токоведущей дорожки посредством первого блока 1 прерывания.
Для выполнения подвижных относительно друг друга контактных элементов, между которыми находится место прерывания, может быть предусмотрено, что используется комплект из подвижных относительно друг друга дугогасительных контактных элементов и контактных элементов номинального тока. За счет использования дугогасительных контактных элементов и контактных элементов номинального тока становится возможным защитить контактные элементы номинального тока от повышенного обгорания. Для этого предусмотрено, что при процессе включения сначала в гальванический контакт вступают дугогасительные контактные элементы, а потом контактные элементы номинального тока. При процессе выключения сначала размыкаются контактные элементы номинального тока, а затем дугогасительные контактные элементы. Тем самым гарантируется, что предварительные пробои или электрические дуги при выключении предпочтительно зажигаются между дугогасительными контактными элементами, так что контактные элементы номинального тока защищены от повышенного обгорания. За счет этого становится возможным оптимизировать контактные элементы номинального тока относительно их электропроводности, а дугогасительные контактные элементы проектировать прежде всего с учетом их повышенной стойкости по отношению к воздействиям дуги.
На фиг.2 на виде сверху изображены известные из фиг.1 блоки 1, 2, 3 прерывания. При этом, в отличие от фиг.1, участок 8 переключения освобожден от контактного элемента, то есть на фиг.2 блоки 1, 2, 3 прерывания изображены в их выключенном положении. Находящийся между цилиндрическими держателями 5, 6 контактных элементов участок 8 переключения свободен от контактного элемента 7, который перекрыл бы участок 8 переключения обоих цилиндрических держателей 5, 6 контактных элементов. Контактный элемент 7 втянут в один из обоих цилиндрических держателей 5, 6 контактных элементов и находится там в диэлектрически экранированной полости для размещения. Как можно видеть на фиг.2, цилиндрические держатели 5, 6 контактных элементов в области участка 8 переключения свободны от какого-либо перекрытия. Чтобы достичь повышенной стабильности в соответствующих блоках 1, 2, 3 прерывания, может быть предусмотрено, что участок 8 переключения перекрывается, например, посредством электрически изолирующего трубчатого участка, который закреплен на держателях 5, 6 контактных элементов на обращенных друг другу торцевых сторонах. Тем самым участок 8 прерывания защищается от внешних, механических воздействий. Кроме того, в области участка 8 переключения может также находится форсунка изолирующего материала, которая как во включенном, так и в выключенном состоянии может электроизолирующим образом перекрывать участок 8 переключения между обоими цилиндрическими держателями 5, 6 контактных элементов.
Фиг.2 показывает комплектование блоков 1, 2, 3 прерывания многофазного переключающего устройства стабилизирующим соединением. Стабилизирующее соединение имеет первую поперечину 11, а также вторую поперечину 12. Первая поперечина 11 соединяет первые цилиндрические держатели 5 контактных элементов первого блока 1 прерывания, второго блока 2 прерывания и третьего блока 3 прерывания. Вторая поперечина 12 соединяет вторые цилиндрические держатели 6 контактных элементов первого блока 1 прерывания, второго блока 2 прерывания и третьего блока 3 прерывания. Главная ось первой поперечины 11 или второй поперечины 12 проходит при этом поперек к продольным осям блоков 1, 2, 3 прерывания. Главная ось продолжается кратчайшим путем между двумя точками 24 прикрепления поперечины 11, 12. При этом поперечины 11, 12 прикреплены к каждому из первых или вторых цилиндрических держателей 5, 6 контактных элементов блоков 1, 2, 3 прерывания. Прикрепление может осуществляться с помощью различных способов крепления. Так, например, поперечины 11, 12 могут посредством свинчивания, приклепывания, приклеивания или с помощью других действующих с кинематическим или геометрическим замыканием элементов соединения присоединяться под жестким углом к блокам 1, 2, 3 прерывания. Через поперечины 11, 12 устанавливается расстояние между блоками 1, 2, 3 прерывания. При этом расстояние выбирается таким образом, чтобы надежно предотвращать электрический пробой электроизолирующей среды, находящейся между блоками 1, 2, 3 прерывания, например, изолирующего газа. Поперечины 11, 12 выполнены предпочтительно электрически изолирующими. Для этого может быть предусмотрено, что поперечины 11, 12 сами предпочтительно изготовлены из электрически изолирующих материалов, например, синтетического композиционного материала и т.п. Однако также может быть предусмотрено, что участки поперечин выполнены как изолирующие участки, так что предотвращается создание сквозной электрической токоведущей дорожки между первыми цилиндрическими держателями 5 контактных элементов или вторыми цилиндрическими держателями 6 контактных элементов блоков 1, 2, 3 прерывания.
Для того чтобы блоки 1, 2, 3 прерывания многофазного переключающего устройства дополнительно стабилизировать, при выполнении, согласно фиг.2, предусмотрено размещение первой продольной балки 13, а также второй продольной балки 14. При этом первая и вторая продольные балки 13, 14 выполнены таким образом, что они ориентированы по существу параллельно продольным осям блоков 1, 2, 3 прерывания. Первая и вторая продольные балки 13, 14 соединены своими концевыми участками соответственно с первой поперечиной 11 или второй поперечиной 12. Области контактирования между первой поперечиной, второй поперечиной 11, 12, а также первой продольной балкой 13, второй продольной балкой 14 выбраны на первой и второй поперечине 11, 12 в областях, в которых поперечины 11, 12 охватывают свободное пространство между блоками 1, 2, 3 прерывания. Тем самым первая и вторая продольные балки 13, 14 лежат со смещением к блокам 1, 2, 3 прерывания и параллельно их продольным осям. Соединение под жестким углом поперечин и продольных балок 11, 12, 13, 14 осуществляется на расстоянии от точек 24 прикрепления первых и вторых цилиндрических держателей 5, 6 контактных элементов.
При этом первая поперечина 11, вторая поперечина 12, а также первая продольная балка 13 и вторая продольная балка 14 соединены под жестким углом таким образом, что выемка 15 полностью окружается первой поперечиной 11, второй поперечиной 12, а также первой продольной балкой 13 и второй продольной балкой 14. На основании расположения первой продольной балки 13, а также второй продольной балки 14 между блоками 1, 2, 3 прерывания, участки 8 переключения всех трех блоков 1, 2, 3 прерывания поддерживаются свободными от перекрытия поперечинами и продольными балками 11, 12, 13, 14. За счет этого обеспечивается доступность участка переключения и при смонтированных поперечинах и продольных балках 11, 12, 13, 14.
На фиг.3 представлен вид с торца блоков 1, 2, 3 прерывания. Кроме того, представлен торцевой вид прикрепленной первой поперечины 11. Представленные на фиг.3 на первой поперечине 11 штрихпунктирные линии символизируют положения первой продольной балки 13, а также второй продольной балки 14. Чтобы обеспечить возможность прилегания заподлицо первой поперечины 11 к первым цилиндрическим держателям 5 контактных элементов, первые цилиндрические держатели 5 контактных элементов в зоне крепления первой поперечины 11 снабжены лыской, так что расположенные на первой поперечине 11 участки контактирования, которые также снабжены плоскими плоскостями прилегания, могут вступать в соединение с первым цилиндрическим держателем 5 контактных элементов максимально плоскостным образом. То же самое справедливо для второй поперечины 12, а также вторых цилиндрических держателей 6 контактных элементов.
Кроме того, на фиг.3 можно видеть изображенную штрихпунктиром другую поперечину 11а, которая расположена зеркально-симметрично первой поперечине 11. Соответственно, на вторых цилиндрических держателях 6 контактных элементов блоков 1, 2, 3 прерывания, дополнительно ко второй поперечине 12 размещена дополнительная поперечина. Аналогичное справедливо также для первой продольной балки 13 и второй продольной балки 14.
Так как продольные оси блоков 1, 2, 3 прерывания и, тем самым, также блоки 1, 2, 3 прерывания сами расположены параллельно друг другу в одной плоскости, возникает расположенное по обе стороны от общей плоскости соединение из поперечин и продольных балок, так что относительно общей плоскости осуществляется двустороннее усиление жесткости блоков 1, 2, 3 прерывания. Символически на дополнительной поперечине 11а показано, что для прилегания поперечины к выпуклому участку первых цилиндрических держателей 5 контактных элементов может предусматриваться соответственно комплементарно выпуклая плоскость прилегания на второй поперечине 11а. В зависимости от ожидаемых нагрузок, поперечины или продольные балки могут быть оснащены соответствующими профилированиями. Так, например, могут использоваться полые профили, которые при незначительной массе демонстрируют хорошую угловую жесткость.
На фиг.4, 5, 6 представлены дальнейшие варианты поперечин и продольных балок. Относительно крепления, расположения, применения, выполнения, описанное выше относительно фиг.1, 2 и 3 также справедливо для фиг.5, 6 и 7. При двустороннем расположении поперечин и продольных балок на блоках 1, 2, 3 прерывания, различным образом выполненные конфигурации поперечин и продольных балок могут располагаться на блоках 1, 2, 3 прерывания по обе стороны от общей плоскости.
Фиг.4 показывает, по сравнению с показанным на фиг.2 вариантом с первой поперечиной 11 и второй поперечиной 12, первой продольной балкой 13 и второй продольной балкой 14, дополнительно вспомогательную поперечину 16. Вспомогательная поперечина 16 является поперечиной, которая ориентирована параллельно первой поперечине 11 или второй поперечине 12. Вспомогательная поперечина 16 использует участки первой продольной балки 13, а также второй продольной балки 14 для соединения с блоками 1, 2, 3 прерывания. С помощью вспомогательной поперечины 16, посредством поперечин и продольных балок согласно фиг.4, вторая выемка 17, а также третья выемка 18 полностью окружаются продольными балками и поперечинами. Вспомогательная поперечина 16, при использовании продольных балок 13, 14, имеет концевые изгибы, так что обеспечивается возможность прикрепления к боковым (наружным) поверхностям держателей 5, 6 контактных элементов.
Фиг.5 вновь показывает первую поперечину 11, а также вторую поперечину 12. Первая поперечина 11, а также вторая поперечина 12 ориентированы параллельно друг другу. Кроме того, предусмотрены третья продольная балка 19, четвертая продольная балка 20 и пятая продольная балка 21. В отличие от показанных на фиг.2, 3 и 4 продольных балок, третья, четвертая и пятая продольные балки 19, 20, 21 ориентированы параллельно блокам прерывания, однако расположены проходящими, соответственно, между точками 24 прикрепления первой и второй поперечин 11, 12, то есть в зоне точек 24 прикрепления первой и второй поперечин 11, 12, согласно фиг.5, также предусмотрено соединение между поперечинами и продольными балками 11, 12, 19, 20, 21. За счет этого, в особенности, дополнительно усиливаются точки 24 прикрепления поперечин 11, 12. Кроме того, третья продольная балка, четвертая продольная балка и пятая продольная балка 19, 20, 21 при монтаже на блоках 1, 2, 3 прерывания перекрывают их участки 8 переключения. В особенности, при двустороннем расположении проходящих подобным образом продольных балок 19, 20, 21 может быть выполнено механически защищающее покрытие над участками 8 переключения. Посредством первой и второй поперечин 11, 12 и соединенных с обеими поперечинами 11, 12 третьей продольной балки 19, четвертой продольной балки 20 и пятой продольной балки 21 окружаются четвертая выемка 22, а также пятая выемка 23.
На фиг.6 показан вариант представленного на фиг.5 выполнения. Наряду с применением третьей, четвертой и пятой продольных балок 19, 20, 21, предусмотрено использованием одной единственной второй поперечины 12. За счет этого становится возможным использовать конструкцию с уменьшенной массой и, таким образом, только первый цилиндрический держатель 5 контактных элементов или второй цилиндрический держатель 6 контактных элементов соединять с помощью второй поперечины 12 и удерживать их на расстоянии друг от друга. Посредством продольных балок 19, 20, 21 участки 8 переключения блоков 1, 2, 3 прерывания перекрываются электрически изолирующим образом.
Наряду с показанной на фиг.2, 3, 4, 5 и 6 комбинацией поперечин и продольных балок, может также предусматриваться, что исключительно одна или несколько поперечин или исключительно одна или несколько продольных балок используются для стабилизации блоков 1, 2, 3 прерывания многофазного переключающего устройства.
В отличие от показанного на фиг.3 расположения блоков 1, 2, 3 прерывания в одной плоскости, на фиг.7 для примера показано альтернативное расположение. Блоки 1, 2, 3 прерывания ориентированы параллельно друг другу, однако лежат не в общей плоскости. Блоки 1, 2, 3 прерывания, в проекции с торцевой стороны позиционированы в треугольной конфигурации по отношению друг к другу. Соответствующая поперечина 11 сформирована соответствующим образом. В представленном варианте поперечина 11 имеет удлиненное плечо, которое удерживает в положении второй блок 2 прерывания. Кроме этого, могут использоваться и другие формы выполнения поперечин. Например, они могут быть изогнуты по форме скобы или иметь другие формы.
На фиг.8, 9 и 10 для примера показаны возможности прикрепления поперечин 11 к держателям 5, 6 контактных элементов блоков 1, 2, 3 прерывания. Для примера показано прикрепление к первому блоку 1 прерывания.
Согласно фиг.8, показанная там поперечина 11 снабжена плечом, которое прилегает к изогнутой боковой поверхности держателя контактного элемента. Для этого выступающий к первому блоку 1 прерывания конец плеча оснащен выпуклой поверхностью прилегания. Выпуклая поверхность прилегания сформирована зеркально симметричной выпуклости боковой поверхности держателя контактного элемента.
Фиг.9 и 10 показывают прикрепление со стороны боковой поверхности, причем в боковых поверхностях держателей контактных элементов отформованы корытообразные гнезда. В зависимости от размеров прикрепляемых плеч поперечины 11, они могут быть выполнены с различными размерами. Корытообразные гнезда могут быть отформованы в массивных участках (фиг.10) или также на полых участках (фиг.9) держателей контактных элементов. Плечи поперечин 11 могут со стороны боковой поверхности входить в гнезда заподлицо, с геометрическим замыканием (фиг.9). Однако также может быть предусмотрено, что осуществляется только торцевое контактирование ветви (фиг.10).
Варианты изобретения не ограничиваются показанными на чертежах выполнениями. Кроме того, могут осуществляться и альтернативные выполнения отдельных конструктивных узлов и комбинаций конструктивных узлов, которые также имеют признаки изобретения.
Поперечины 11, 12 предусмотрены для того, чтобы поддерживать блоки 1, 2, 3 прерывания на расстоянии друг от друга и фиксировать по отношению друг к другу. При этом может быть предусмотрено, что блоки 1, 2, 3 прерывания по меньшей мере частично поддерживаются поперечиной 11, 12. Также может быть предусмотрено, что по меньшей мере один из блоков 1, 2, 3 прерывания подпирается исключительно одной или несколькими поперечинами 11, 12. Поперечины 11, 12 или также продольные балки 13, 14, 19, 20, 21 могут, например, быть связаны с другими конструктивными узлами, например, опорными изоляторами, участками герметизирующего кожуха, так что блоки 1, 2, 3 прерывания позиционированы и зафиксированы по отношению к герметизирующему корпусу. Однако также может быть предусмотрено, что блоки 1, 2, 3 прерывания поддерживаются независимо, и поперечины 11, 12 подпирают соответствующие из продольных балок 13, 14, 19, 20, 21 исключительно на блоках 1, 2, 3 прерывания, так что поперечины и продольные балки 11, 12, 11а, 13, 14, 19, 20, 21 служат исключительно стабилизации блоков 1, 2, 3 прерывания между собой.