ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭТОЙ СИСТЕМЫ И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОММУТАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА
ELECTRICAL SYSTEM FOR THREE-PHASE ALTERNATING CURRENT NETWORK, SWITCHING DEVICE FOR SAID SYSTEM, AND METHOD FOR ACTUATING SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к электрической системе для трехфазной цепи переменного тока, к коммутационному устройству для использования в такой электрической системе и к способу эксплуатации коммутационного устройства.
В документе DE 20 2011 005 058 U1 описан трансформатор с переключающим устройством. Этот трансформатор содержит трехфазную первичную обмотку, трехфазную первую вторичную обмотку и трехфазную вторую вторичную обмотку с регулированием выводов. Каждая вторичная обмотка имеет группу из трех отдельных обмоток. В этом контексте, предусмотрены три независимых переключающих средства, за счет наличия которых имеется возможность соединения групп отдельных обмоток первой и второй вторичной обмоток по-разному.
Благодаря многочисленным контактам, такие переключающие средства имеют сложную конструкцию, настолько трудоемкую для исполнения, что введение их в надлежащую эксплуатацию является большой проблемой. Кроме того, эти средства не только дорогостоящи, но и управление соответствующими переключающими средствами и эксплуатация их по отдельности являются серьезной проблемой. Помимо этого, установка отдельных переключающих средств приводят к тому, что они занимают, в частности, большой объем пространства в отдельных трансформаторах, делая их слишком крупными для регулярных перевозок.
Коммутационное устройство для подключения одной из, по меньшей мере, трех обмоток во время работы трансформатора, по меньшей мере, к одной из трех основных обмоток фазы трансформатора известно под названием ʺAdvanced Retard Switchʺ («Усовершенствованный переключатель с запаздыванием»), сокращенное название - ARS (УПЗ), из брошюры компании-заявителя патента под названием ʺAdvanced Retard Switchʺ (ARS), Betriebsanleitung BA 274/01", оттиск BA 274/01de, 0605, опубликованной в июне 2005 г., и схематически изображено на фиг.13. Для каждой фазы, подлежащей переключению, предусмотрена, по меньшей мере, одна секция. В каждой секции расположены неподвижные контакты для каждой фазы, подлежащей переключению. Неподвижные контакты выполнены с возможностью избирательного переключения посредством одного подвижного переключающего контакта в каждой секции, а каждый из этих переключающих контактов закреплен на переключающем механизме. Это коммутационное устройство можно использовать для разных приложений в сочетании с переключателем ответвлений под нагрузкой. Коммутационное устройство используется главным образом для изменения полярности регулирующего напряжения на обратную в приложениях с широкими диапазонами регулирования, например, такими, как фазосдвигающие трансформаторы. Тогда упомянутое устройство функционирует как переключатель полюсов со сдвоенным изменением полярности.
В документе DE 1 788 013 C описан переключатель выводов для трансформатора, переключаемого без возбуждения, с дополнительным переключателем полюсов для увеличения количества возможных ступеней напряжения. В этом контексте, каждый из подвижных контактов переключателя полюсов скомпонован в сегментах вокруг колонки переключателя выводов в несущей раме. За счет сегментной конструкции, каждый из них может устанавливать соединение между средним контактом переключателя полюсов и - избирательно - одним из двух дополнительных контактов переключателя полюсов. Используемая в данном случае несущая рама состоит из множества вертикальных изолирующих штанг верхнего и нижнего рычажных плеч. Это известное устройство относится к переключателю полюсов на переключателе выводов, а не к коммутационному устройству вышеупомянутого типа, названному «Усовершенствованным переключателем с запаздыванием».
В документе DE 1 249 990 B описан поворотный переключатель выводов без возбуждения, предусматривающий соединение с нейтралью звезды, для многофазных трансформаторов, переключаемых без возбуждения, где неподвижные контакты расположены по окружности вокруг центрального вала переключателя выводов без возбуждения на множестве горизонтальных уровней, назначаемых отдельным фазам трансформатора. Этот вал переключателя выводов без возбуждения поддерживает подвижные контакты, которые состоят из U-образных плоских кронштейнов, которые в каждом случае, в свою очередь, электрически проводящим образом соединяют два соседних неподвижных контакта. Этот поворотный переключатель выводов без возбуждения, предусматривающий соединение с нейтралью звезды, который служит для переключения полюсов без нагрузки между выводами обмоток, не подходит в качестве «Усовершенствованным переключателя с запаздыванием».
В документе DE 10 2007 023 124 A 1 описано коммутационное устройство с двумя рабочими положениями для переключения полюсов обмотки во время работы трансформатора, в котором сквозной ток коммутируется с одной токовой цепи на другую токовую цепь, когда осуществляют переключение полюсов. В этом контексте, неподвижные контакты расположены на множестве горизонтальных уровней вокруг поворотного переключающего вала на структуре из изоляционного материала. Эти контакты имеют верхние и нижние контактные пальцы, которые можно отделять друг от друга, и они являются переключаемыми посредством электропроводной направляющей, служащей в качестве подвижного переключающего контакта.
Задача изобретения состоит в том, чтобы разработать электрическую систему, которую можно сделать дешевле и компактнее, а также разработать коммутационное устройство, удобное в техническом обслуживании и простое в переключении и подсоединении - в зависимости от ситуации - и имеющее компактную конструкцию, и разработать способ эксплуатации коммутационного устройства, дающий возможность обеспечить безопасное, малообслуживаемое и эффективное переключение полюсов.
Эту задачу решает объект изобретения согласно независимым пунктам формулы изобретения. Преимущественные варианты разработки и осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с первым аспектом изобретения, предложена электрическая система для трехфазной цепи переменного тока, содержащая:
- трансформатор со стороной первичных обмоток и стороной вторичных обмоток для каждой фазы сети переменного тока;
- отдельный корпус трансформатора, предназначенный для каждого трансформатора (20U…W); и
- коммутационное устройство, которое соединено с трансформаторами;
причем
- сторона первичных обмоток и/или сторона вторичных обмоток имеет основную обмотку и регулировочную обмотку в каждой фазе;
- коммутационное устройство выполнено так, что оно может соединять каждую регулировочную обмотку с каждой из основных обмоток; и
- коммутационное устройство расположено в одном из корпусов трансформаторов или в собственной распределительной коробке.
Эта система позволяет получить весьма малогабаритную конструкцию. Отдельные трансформаторы можно выполнить, в частности, настолько компактными, что окажется возможной их транспортировка по обычным железным дорогам. Кроме того, коммутационное устройство помогает обеспечить прокладку проводов трансформаторов.
Каждую сторону первичных обмоток и/или каждую сторону вторичных обмоток можно сформировать любым образом, и они могут, например, содержать основную обмотку и регулировочную обмотку. В случае одной стороны, то есть, например, стороны первичных обмоток или стороны вторичных обмоток, содержащей основную обмотку и регулировочную обмотку, другая сторона, которая является стороной вторичных обмоток или стороной первичных обмоток, может тогда содержать единственную обмотку или может тоже содержать основную обмотку и регулировочную обмотку. В предпочтительном варианте, либо каждая из сторон первичных обмоток содержит основную обмотку и регулировочную обмотку, а каждая из сторон вторичных обмоток содержит единственную обмотку, либо каждая из сторон вторичных обмоток содержит основную обмотку и регулировочную обмотку, а каждая из сторон первичных обмоток содержит единственную обмотку.
Можно предусмотреть, что
6
- по меньшей мере, один из корпусов трансформаторов и/или распределительная коробка заполнены изолирующей средой. Изолирующую среду можно сформировать любым образом, и она моет содержать, по меньшей мере, одну текучую среду, предпочтительно - например, трансформаторное масло или сложноэфирный продукт и/или, по меньшей мере, один газ, предпочтительно - SF.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложено коммутационное устройство для использования в электрической системе, выполненной в соответствии с первым аспектом, причем
- коммутационное устройство выполнено или служит для подключения, по меньшей мере, одной из регулировочных обмоток (31, 32, 33) в каждом случае к одной из основных обмоток фазы во время работы электрической системы;
- предусмотрена, по меньшей мере, одна секция для каждой фазы, подлежащей переключению, а в этой секции расположены неподвижные контакты;
- неподвижные контакты выполнены с возможностью избирательного переключения в каждой секции посредством одного подвижного переключающего контакта, а каждый из переключающих контактов закреплен на переключающем механизме; и
- первая электрическая линия, вторая электрическая линия и третья электрическая линия соединяют, обеспечивая проводимость, контакты в каждой секции таким образом, что контакты различных секций оказываются введенными в контакт в каждом случае посредством первой, второй, и третьей электрической линии.
В соответствии с третьим аспектом изобретения, предложено коммутационное устройство для подключения одной из, по меньшей мере, трех регулировочных обмоток во время работы трансформатора к одной из трех основных обмоток фазы, соответственно, причем
- предусмотрена, по меньшей мере, одна секция для каждой фазы, подлежащей переключению, а в этой секции расположены неподвижные контакты;
- каждый из неподвижных контактов выполнен с возможностью избирательного переключения в каждой секции посредством одного подвижного переключающего контакта, а каждый из переключающих контактов закреплен на переключающем механизме; и
- первая электрическая линия, вторая электрическая линия, и третья электрическая линия соединяют, обеспечивая проводимость, контакты в каждой секции таким образом, что контакты различных секций вводятся в контакт единожды в каждом случае посредством первой, второй, и третьей электрической линии.
Каждое коммутационное устройство, предложенное в соответствии со вторым или третьим аспектом, имеет первую электрическую линию, вторую электрическую линию, и третью электрическую линию, которые соединяют, обеспечивая проводимость, контакты в каждой секции коммутационного устройства таким образом, что контакты различных секций вводятся в контакт единожды в каждом случае посредством первой, второй, и третьей электрической линии.
Регулировочные обмотки, которые назначаются каждой основной обмотке посредством соответствующих секций коммутационного устройства, могут быть сформированы любым требуемым образом, например, при линейном переключении, переключении посредством переключателя полюсов или переключении с грубым или точным регулированием посредством переключателя полюсов. Каждая регулировочная обмотка предпочтительно содержит множество выводов, с помощью которых возможна точная регулировка.
Каждое коммутационное устройство, предложенное в соответствии со вторым или третьим аспектом, можно использовать в трансформаторе с одной основной обмоткой на каждую фазу. Также возможен вариант, в котором для каждой фазы предусмотрен отдельный трансформатор. Тогда отдельные регулировочные обмотки соответствующей основной обмотки трансформатора соединены с соответствующей фазой посредством секций коммутационного устройства.
В соответствии с возможным вариантом осуществления, регулирование достижимо с помощью одного-единственного подвижного переключающего контакта на секцию с помощью каждого коммутационного устройства в соответствии со вторым или третьим аспектом коммутационного устройства. Кроме того, риск ошибок из-за неправильного переключения или, в зависимости от ситуации, неисправной проводки, существенно снижается или полностью исключается, в зависимости от ситуации. В трехфазном УПЗ, большинство проложенных проводов можно заменить перемычками между секциями в УПЗ.
Преимущество каждого коммутационного устройства, предложенного в соответствии со вторым или третьим аспектом, состоит в том, что трансформатор, в который устанавливают коммутационное устройство, можно выполнить существенно более компактным. Это приводит к экономии материала для бака, а также количества масла в баке. Теоретически, можно достичь большей выходной мощности при той же самой конструкции. В дополнение к этому, можно уменьшить сложность раскладки проводов и переключения.
Каждый подвижный переключающий контакт может быть сформирован любым образом - по потребности - и может содержать, например, медный рельс.
Можно предусмотреть, что
- первая основная обмотка соединена или может быть соединена с первой секцией посредством подключения через фиксированное проводное соединение;
- вторая основная обмотка соединена или может быть соединена со второй секцией посредством подключения через фиксированное проводное соединение;
- третья основных обмотка соединена или может быть соединена с третьей секцией посредством подключения через фиксированное проводное соединение; и
- первая регулировочная обмотка или вторая регулировочная обмотка или третья регулировочная обмотка соединена, обеспечивая проводимость, с переключающим механизмом первой основной обмотки или второй основной обмотки или третьей основной обмотки.
Можно предусмотреть, что
- каждая из трех секций имеет проводящую селекторную перемычку, которая соединена или может быть соединена с соответствующей основной обмоткой посредством фиксированного проводного соединения.
Можно предусмотреть, что
- первая электрическая линия в каждом случае соединяет один контакт каждой из секций, вторая электрическая линия в каждом случае соединяет один контакт каждой из секций и третья электрическая линия в каждом случае соединяет один контакт каждой из секций.
Можно предусмотреть, что
- во всех секциях предусмотрена общая структура изолирующего материала множества контактных стержней и что, по меньшей мере, некоторые из контактных стержней несут неподвижные контакты.
В предпочтительном варианте, контактные стержни расположены вокруг переключающего вала, при этом шесть из контактных стержней несут неподвижные контакты для секций.
Можно предусмотреть, что
- переключающий механизм содержит или представляет собой поворотный переключающий вал, на котором соответствующие секции расположены по центру.
В предпочтительном варианте, соответствующие секции расположены последовательно или одна над другой, в зависимости от ситуации, в осевом направлении поворотного переключающего вала.
Можно предусмотреть, что
- каждая селекторная перемычка является внутренней селекторной перемычкой, которая имеет первое плечо, второе плечо и третье плечо, которые, в частности, в каждом случае расположены под углом друг к другу; а
- первое плечо соединено или может быть соединено с соответствующей основной обмоткой посредством подключения через провод.
Угол плеч друг относительно друга предпочтительно составляет 120 градусов.
Можно предусмотреть, что
- секции расположены одна над другой в направлении оси переключающего вала.
Можно предусмотреть, что
- по меньшей мере, один из переключающих контактов выполнен дугообразным.
Если подвижный переключающий контакт выполнен дугообразным, это выгодно для переключающего движения поворота.
Можно предусмотреть, что
- по меньшей мере, один из переключающих контактов образует дугу окружности, так что переключающий контакт контактирует с тремя последовательными контактами соответствующей секции посредством контактных пальцев контактов.
На основе размера и формы контактов, дуга окружности в предпочтительном варианте описывает угол, находящийся в области 120 градусов. Если позволяет форма неподвижных контактов, возможно отклонение±10 градусов.
Можно предусмотреть, что
- переключающий контакт первой секции смещен на 120 градусов в окружном направлении относительно переключающего контакта второй секции; а
- переключающий контакт второй секции также смещен на 120 градусов в окружном направлении относительно переключающего контакта третьей секции.
Переключение или, в зависимости от ситуации, прокладка проводов в этом случае являются, в частности, простыми.
Можно предусмотреть, что
- по меньшей мере, один из переключающих контактов крепится в каждом случае к одному держателю контактов, выполненному из изолирующего материала, а этот держатель контактов, в свою очередь, соединен без возможности поворота с переключающим валом.
В каждой электрической системе, предложенной в соответствии с первым аспектом, можно предусмотреть, что
- коммутационное устройство выполнено в соответствии со вторым или третьим аспектом.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения, предложен способ эксплуатации коммутационного устройства, заключающийся в том, что:
- перемещают переключающий механизм первой секции, второй секции и третьей секции;
- располагают подвижный переключающий контакт в каждой секции между двумя разными и последовательными плечами селекторной перемычки каждой из секций посредством перемещения переключающего механизма в каждой секции; и
- располагают переключающие контакты таким образом, что соответствующая основная обмотка оказывается в электрическом контакте с обеспечением проводимости в двух секциях посредством плеча селекторной перемычки и посредством подключения через фиксированное проводное соединение за счет перемещения переключающего механизма в соединении с переключающими контактами.
Можно предусмотреть, что
- переключающий механизм выполняют как переключающий вал;
- каждый подвижный переключающий контакт выполняют дугообразным; а
- переключающий вал поворачивают таким образом, что переключающий контакт в каждой секции оказывается расположенным между двумя разными и последовательными плечами соответствующей селекторной перемычки.
Можно предусмотреть, что
- переключающий контакт первой секции смещают на 120 градусов в окружном направлении относительно переключающего контакта второй секции; а
- переключающий контакт второй секции также смещают на 120 градусов в окружном направлении относительно переключающего контакта третьей секции, так что во время поворота переключающего вала, происходит соединение соответствующих основных обмоток с обеспечением электрической проводимости в двух секциях за счет переключающего контакта посредством фиксированного проводного соединения и посредством плеча селекторной перемычки.
В конкретно предпочтительном варианте осуществления, где прокладку проводов или, в зависимости от ситуации, подключение секций друг к другу можно осуществить, в частности, просто, подвижный дугообразный переключающий контакт некоторой секции смещают в каждом случае в каждой из секций на 120 градусов относительно подвижных дугообразных переключающих контактов других секций. Таким образом, подвижный дугообразный переключающий контакт первой секции смещен на 120 градусов в окружном направление относительно подвижного дугообразного переключающего контакта второй секции. Подвижный дугообразный переключающий контакт второй секции также смещен на 120 градусов в окружном направление относительно подвижного дугообразного переключающего контакта третьей секции. Когда переключающий вал поворачивается, плечо селекторной перемычки электрически соединяется, обеспечивая проводимость, с соответствующей основной обмоткой в двух секциях за счет подвижного дугообразного переключающего контакта посредством фиксированного проводного соединения или, в зависимости от ситуации, посредством переключения.
В каждом способе, предложенном в соответствии с четвертым аспектом, можно предусмотреть, что
- коммутационное устройство выполняют в соответствии со вторым или третьим аспектом.
Пояснения и примеры, касающиеся одного из аспектов изобретения, в частности - касающиеся отдельных признаков согласно этому аспекту, также применимы, соответственно, для других аспектов изобретения.
Ниже приводится подробное пояснение вариантов осуществления изобретения посредством прилагаемых чертежей. Вместе с тем, отдельные признаки изобретения не ограничиваются отдельными вариантами осуществления, а могут быть связаны и/или объединены с отдельными признаками, также описанными выше, и/или с отдельных признаками других вариантов осуществления. Каждый пример на чертежах представлен для пояснения, а не ограничения изобретения. Позиции чертежей, включенные в формулу изобретения, ни в коем случае не ограничивают объем защиты, а просто относятся к вариантам осуществления, показанным на чертежах, при этом:
на фиг.1 показан первый вариант осуществления электрической системы для трехфазной цепи переменного тока с коммутационным устройством;
на фиг.2 показан второй вариант осуществления электрической системы;
на фиг.3 показан первый вариант осуществления коммутационного устройства;
на фиг.4 показан второй вариант осуществления коммутационного устройства;
на фиг.5 показан первый вариант осуществления секции коммутационного устройства;
на фиг.6 показан дополнительный вид секции коммутационного устройства согласно фиг.5;
на фиг.7 показан второй вариант осуществления секции коммутационного устройства;
на фиг.8 показано коммутационное устройство в соответствии со вторым вариантом осуществления в первом устойчивом состоянии, причем это коммутационное устройство соединено с тремя трансформаторами;
на фиг.9 показано коммутационное устройство согласно фиг.8 в первой фазе переключения;
на фиг.10 показано коммутационное устройство согласно фиг.8 во второй фазе переключения;
на фиг.11 показано коммутационное устройство согласно фиг.8 в третьей фазе переключения;
на фиг.12 показано коммутационное устройство согласно фиг.8 во втором устойчивом состоянии; и
на фиг.13 показано схематическое изображение известного коммутационного устройства с двумя «Усовершенствованными переключателями с запаздыванием» (УПЗ).
На фиг.1 схематически изображен первый вариант осуществления электрической системы 1 для трехфазной цепи переменного тока.
В этом варианте осуществления, электрическая система 1 содержит коммутационное устройство 100, трансформатор 20U, 20V, 20W для каждой фазы U, V, W сети переменного тока и отдельный корпус 60U, 60V, 60W трансформатора, предназначенный для каждого трансформатора 20U, 20V, 20W. Каждая из сторон 30U, 30V, 30W первичных обмоток, назначенных фазам U, V, W, содержит основную обмотку 21, 22, 23 и регулировочную обмотку 31, 32, 33. Посредством коммутационного устройства 100, основные обмотки 21, 22, 23 можно соединять по отдельности в каждом случае с регулировочной обмоткой 31, 32, 33 таким образом, что они окажутся одна над другой. Каждая регулировочная обмотка 31, 32, 33 имеет выводы, которые можно переключать посредством переключателя ответвлений под нагрузкой, который здесь не изображен. Между каждой основной обмоткой 21, 22, 23 и каждой регулировочной обмоткой 31, 32, 33 можно расположить преселектор, который здесь не изображен. Этот преселектор можно использовать для избирательного подсоединения регулировочной обмотки 31, 32, 33 к основной обмотке 21, 22, 23 или разъединения этих обмоток. В дополнение к этому, каждый трансформатор 20U, 20V, 20W имеет сторону вторичных обмоток, которая здесь не изображена и которая содержит отдельную регулировочную обмотку, гальванически отделенную от стороны 30U, 30V, 30W первичных обмоток. В каждом корпусе 60U, 60V, 60W трансформатора расположены соответствующие сторона 30U, 30V, 30W первичных обмоток и сторона вторичных обмоток. Корпуса 60U, 60V, 60W трансформаторов могут быть наполнены сложноэфирным продуктом в качестве жидкой изолирующей среды.
Коммутационное устройство 100 в этом варианте осуществления переключается для основных обмоток 21, 22, 23 и регулировочных обмоток 31, 32, 33 таким образом, что каждая регулировочная обмотка 31, 32, 33 избирательно подключается к назначенной ей основной обмотке 21, 22, 23, соответственно, или к другой основной обмотке 21, 22, 23. Коммутационное устройство 100 расположено в отдельной распределительной коробке 70. Распределительную коробку 70 также можно наполнить сложноэфирным продуктом в качестве жидкой изолирующей среды. Регулировочные обмотки 31, 32, 33 электрически соединяют, обеспечивая проводимость, с нейтралью 10 звезды.
На фиг.2 схематически изображен второй вариант осуществления электрической системы 1. Этот второй вариант осуществления напоминает первый вариант осуществления, поэтому ниже будут описаны главным образом отличия.
В этом варианте осуществления обходятся без отдельной распределительной коробки 70, а коммутационное устройство 100 расположено, например, в корпусе 60U трансформатора; вместе с тем, оно также может быть расположено в одном из корпусов 60V, 60W двух других трансформаторов, если это потребуется.
На фиг.3 схематически изображен первый вариант осуществления коммутационного устройства 100 электрической системы 1, показанной на фиг.1.
Коммутационное устройство 100 в этом варианте осуществления содержит секцию 11, 12, 13 для каждой фазы U, V, W, подлежащей переключению, а в этой секции 11, 12, 13 расположены неподвижные контакты 1U, 1V, 1W; 2U, 2V, 2W; 3U, 3V, 3W; 4U, 4V, 4W; 5U, 5V, 5W; 6U, 6V, 6W, причем в каждой секции 11, 12, 13 есть подвижный переключающий контакт 8, переключающий механизм 9, а устройство содержит три электрических линии 71, 72, 73.
Неподвижные контакты 1U,…, 6W в каждой секции 11, 12, 13 каждый выполнены с возможностью избирательного переключения посредством дугообразного подвижного переключающего контакта 8, который закреплен на переключающем механизме 9. Первая электрическая линия 71, вторая электрическая линия 72 и третья электрическая линия 73 в каждой секции 11, 12, 13 соединяют, обеспечивая проводимость, контакты 1U, …, 6W таким образом, что контакты 1U, …, 6W различных секций 11, 12, 13 оказываются введенными в контакт единожды в каждом случае посредством электрических линий 71, 72, 73.
Коммутационное устройство 100 дает возможность простого проводного соединения секций 11, 12, 13 с электрическими линиями 71, 72, 73. С помощью коммутационного устройства 100, изображенного на фиг.1, достигается цель и создается возможность избирательного подключения первой основной обмотки 21 первой фазы U, второй основной обмотки 22 второй фазы V и третьей основной обмотки 23 третьей фазы W к первую регулировочной обмотке 31, второй регулировочной обмотке 32 и третьей регулировочной обмотке 33 трех трансформаторов 20U, 20V, 20W.
В этом варианте осуществления, каждая трех секций 11, 12, 13 содержит селекторную перемычку 15 с тремя плечами 41, 42, 43, посредством которых секции 11, 12, 13 электрически соединяют, обеспечивая проводимость, с соответственно назначенными основными обмотками 21, 22, 23 с помощью подключения через фиксированное проводное соединение. Каждая селекторная перемычка 15 образует треугольник, предпочтительно - равносторонний треугольник.
На фиг.3 коммутационное устройство 100 изображено в стационарном состоянии. Переключающий механизм, который содержит, например, переключающий вал 9, несет один-единственный переключающий контакт 8 для каждой секции 11, 12, 13. В изображенном положении согласно этому установившемуся состоянию, переключающий контакт 8 первой секции 11 контактирует с неподвижными контактами 1U, 2U, 3U и электрически соединяет, обеспечивая проводимость, первую регулировочную обмотку 31 с первой основной обмоткой 21 посредством этих неподвижных контактов 1U, 2U, 3U и посредством назначенной селекторной перемычки 15. Переключающий контакт 8 второй секции 12 в этом изображенном положении контактирует с неподвижными контактами 3V, 4V, 5V и электрически соединяет, обеспечивая проводимость, вторую регулировочную обмотку 32 со второй основной обмоткой 22 посредством этих неподвижных контактов 3V, 4V, 5V и посредством назначенной селекторной перемычки 15. Переключающий контакт 8 третьей секции 13 в этом изображенном положении контактирует с неподвижными контактами 5W, 6W, 1W и электрически соединяет, обеспечивая проводимость, третью регулировочную обмотку 33 с третьей основной обмоткой 23 посредством этих неподвижных контактов 5W, 6W, 1W и посредством назначенной селекторной перемычки 15.
В этом варианте осуществления, переключающий контакт 8 первой секции 11 смещен на 120 градусов в окружном направлении R вокруг переключающего вала 9 относительно переключающего контакта 8 второй секции 12. Переключающий контакт 8 второй секция 12 также смещен на 120 градусов в окружном направлении R относительно переключающего контакта 8 третьей секции 13.
Это устройство допускает простое и непосредственное проводное соединение неподвижных контактов 1U,…, 6W секций 11, 12, 13. Также предотвращаются или, по меньшей мере, уменьшаются ошибки прокладки проводов.
Вышеописанное смещение переключающих контактов 8 секций 11, 12, 13 является просто возможным вариантом осуществления, а не обязательно требуется. Переключающие контакты 8 в соответствующих секциях 11, 12, 13 также могут быть расположены на переключающем валу 9 без смещения. В таком случае, линии 71, 72, и 73 соответственно должны быть переключаемыми по-разному.
На фиг.4 схематически показан второй вариант осуществления коммутационного устройства 100. Этот второй вариант осуществления напоминает первый вариант осуществления, поэтому ниже будут описаны главным образом отличия.
В этом варианте осуществления, каждая селекторная перемычка 15 образует трехконечную звезду.
На фиг.5 и 6 схематически показано изображение в перспективе первого варианта осуществления одной из секций 11, 12, 13 коммутационного устройства 100, причем селекторная перемычка 15 на фиг.5 не изображена. Секции 11, 12, 13 в коммутационном устройстве 100 расположены в форме распределительной колонки в направление оси A, которая соответствует продольной оси переключающего вала 9.
В этом варианте осуществления, секции 11, 12, 13 сформированы из общей структуры изолирующего материала, которая содержит множество контактных стержней 19, расположенных параллельно друг другу. В демонстрируемом здесь устройстве, контактные стержни 19 расположены на круговом кольце 29. В варианте осуществления, изображенном на рассматриваемых сейчас чертежах, для всех трех секций 11, 12, 13 предусмотрены шесть контактных стержней 19. Соответствующие неподвижные контакты 1U, …, 6W крепятся к шести контактным стержням 19 на разных уровнях, которые параллельны друг другу. Чтобы повысить механическую устойчивость, можно также предусмотреть дополнительные контактные стержни без неподвижных контактов. Каждая секция 11, 12, 13 предусмотрена для одной фазы U, V, W, подлежащей переключению. Контактные стержни 19, которые по-прежнему свободны, являются так называемыми вакантными стержнями, которые служат для повышения жесткости всего коммутационного устройства 100, как уже упоминалось выше. По центру в коммутационном устройстве 100, а значит - и в каждой секции 11, 12, 13, находится переключающий вал 9, который поддерживает держатель 17 контактов, прикрепленный к нему без возможности поворота в каждой секции 11, 12, 13. Дугообразный переключающий контакт 8 в каждом случае крепится к каждому из этих держателей 17 контактов. В этом варианте осуществления, переключающий контакт 8 проходит по дуге окружности приблизительно 120 градусов таким образом, что контактные пальцы 16 в каждом случае одновременно вступают в контакт с тремя соседними неподвижными контактами 1U,…, 6W в установившемся состоянии в каждой секции 11, 12, 13, так что соседние неподвижные контакты 1U, …, 6W вследствие этого оказываются электрически соединенными друг с другом, обеспечивая проводимость.
Переключающий вал 9 приводится в движение приводом, который не изображен. Каждый переключающий контакт 8 состоит из твердого электропроводного материала, предпочтительно - меди. Контактные стержни 19 и держатель 17 контактов состоят из электроизоляционного материала.
В каждой из секций 11, 12, 13 предусмотрена селекторная перемычка 15 (фиг.6). В этом варианте осуществления, селекторная перемычка 15 содержит первое плечо 41, второе плечо 42 и третье плечо 43. Как изображено на рассматриваемом чертеже, эти плечи могут быть расположены трехконечной звездой в каждой селекторной перемычке 15, или они могут быть расположены, например, треугольником, как показано на фиг.1-3. В соответствии с возможным вариантом осуществления, селекторная перемычка 15 может поворачиваться одновременно с переключающим контактом 8. Плечи 41, 42, 43 расположены под углом β друг к другу и в каждом случае соединяют друг с другом, обеспечивая проводимость, неподвижный контакт 2U, 2V, 2W; 4U, 4V, 4W; 6U, 6V, 6W и основную обмотку 21, 22, 23. В варианте осуществления, изображенном на рассматриваемом чертеже, угол β составляет 120 градусов.
На фиг.7 схематически показано изображение в перспективе второго варианта осуществления одной из секций 11, 12, 13 коммутационного устройства 100. Этот второй вариант осуществления напоминает первый вариант осуществления, поэтому ниже будут описаны главным образом отличия.
В этом варианте осуществления, проводящее соединение между первым плечом 41, вторым плечом 42 и третьим плечом 43 и соответствующими основными обмотками 21, 22, 23 воплощается посредством дополнительных неподвижных контактов K1, K2, K3 в каждой из секций 11, 12, 13. Кроме того, эти неподвижные контакты K1, K2, K3 электрически соединены, обеспечивая проводимость, посредством соединительных линий L1, L2, L3 с неподвижными контактами 2U, 2V, 2W; 4U, 4V, 4W; 6U, 6V, 6W, расположенными на тех же самых контактных стержнях 19.
На фиг.8, 9, 10, 11 и 12 схематически изображены основные обмотки 21, 22, 23 и регулировочные обмотки 31, 32, 33 трех трансформаторов и коммутационное устройство 100 в соответствии со вторым вариантом осуществления в разных фазах переключения.
На фиг.8 показано коммутационное устройство 100 в первом установившемся состоянии. Коммутационное устройство 100 предназначено для избирательного подключения первой основной обмотки 21 первой фазы U, второй основной обмотки 22 второй фаза V и третьей основной обмотки 23 третьей фазы W к первой регулировочной обмотке 31, второй регулировочной обмотке 32 и третьей регулировочной обмотке 33. Регулировочные обмотки 31, 32, 33 электрически соединены, обеспечивая проводимость, с нейтралью 10 звезды. Как уже упоминалось выше, каждую регулировочную обмотку 31, 32, 33 можно сформировать как обмотку грубого регулирования или как регулировочную обмотку (точного регулирования).
Каждая из трех секций 11, 12, 13 имеет селекторную перемычку 15 (см. фиг.6, 7), которая - посредством первого плеча 41 селекторной перемычки 15 с первой основной обмоткой 21, второй основной обмоткой 22 и третьей основной обмоткой 23 - в каждом случае оказывается постоянно электрически соединенной, обеспечивая проводимость, с первой секцией 11, второй секцией 12 или третьей секцией 13, в зависимости от ситуации, посредством подключения через фиксированное проводное соединение 25.
В первом стационарном состоянии согласно фиг.8, переключающий механизм первой секции 11, который представляет собой переключающий вал 9, поддерживает единственный подвижный дугообразный переключающий контакт 8. В этом положении, переключающий контакт 8 контактирует с неподвижными контактами 1U, 2U, 3U и электрически соединяет, обеспечивая проводимость, первую регулировочную обмотку 31 с первой основной обмоткой 21. Переключающий вал 9 второй секции 12 также поддерживает единственный подвижный дугообразный переключающий контакт 8, который контактирует с неподвижными контактами 3V, 4V, 5V и электрически соединяет, обеспечивая проводимость, вторую регулировочную обмотку 32 со второй основной обмоткой 22 в этом положении. Переключающий вал 9 третьей секции 13 также поддерживает единственный подвижный дугообразный переключающий контакт 8, который контактирует с неподвижными контактами 1W, 6W, 5W и электрически соединяет, обеспечивая проводимость, третью регулировочную обмотку 33 с третьей основной обмоткой 23 в этом положение.
В этом варианте осуществления, переключающий контакт 8 первой секции 11 смещен на 120 градусов в окружном направлении R относительно переключающего контакта 8 второй секции 12. Переключающий контакт 8 второй секции 12 также смещен относительно переключающего контакта 8 третьей секции 13 на 120 градусов в окружном направлении R. Это устройство обеспечивает простую и непосредственную прокладку проводов или, в зависимости от ситуации, переключение неподвижных контактов 1U,…, 6W секций 11, 12, 13. Кроме того проявление ошибок в прокладку проводов или, в зависимости от ситуации, в переключении неисправной проводки, существенно снижается или полностью исключается, в зависимости от ситуации. Вышеописанное смещение переключающих контактов 8 соответствующих секций 11, 12, 13 является просто возможным вариантом осуществления, а не обязательно требуется. Переключающие контакты 8 в соответствующих секциях 11, 12, 13 также могут быть расположены на переключающем валу 9 без смещения. В таком случае, линии 71, 72, и 73 соответственно должны быть переключаемыми по-разному.
На фиг.9-11 показано переключение полюсов из первого установившегося состояния, показанного на фиг.8, во второе установившееся состояние, показанное на фиг.12.
На фиг.9 показано коммутационное устройство 100 в первой фазе переключения. Переключающий вал 9 а данном случае поворачивается, например, против часовой стрелки. Поворачивается ли переключающий вал 9 по часовой стрелке, или против часовой стрелки, - это для изобретения не важно. Диапазон поворота переключающего вала 9 составляет 30 градусов. В первой секции 11, переключающий компонент 8 имеет левый первый неподвижный контакт 1U и по-прежнему контактирует со вторым неподвижным контактом 2U и третьим неподвижным контактом 3U. В этом положении переключающего компонента 8, первая регулировочная обмотка 31 по-прежнему соединена с первой основной обмоткой 21 посредством электропроводной селекторной перемычки 15. Во второй секции 12, переключающий компонент 8 имеет левый третий неподвижный контакт 3V и по-прежнему контактирует с четвертым неподвижным контактом 4V и пятым неподвижным контактом 5V. В этом положении переключающего компонента 8, вторая регулировочная обмотка 32 по-прежнему соединена со второй основной обмоткой 22 посредством электропроводной селекторной перемычки 15. В третьей секции 13, переключающий компонент 8 имеет левый пятый неподвижный контакт 5W и по-прежнему контактирует с шестым неподвижным контактом 6W и первым неподвижным контактом 1W. В этом положении переключающего компонента 8, третья регулировочная обмотка 33 по-прежнему соединена с третьей основной обмоткой 23 посредством электропроводной селекторной перемычки 15.
На фиг.10 показано коммутационное устройство 100 во второй фазе переключения. Диапазон поворота переключающего вала 9 составляет 60 градусов. Переключающий вал 9 продолжает поворачиваться против часовой стрелки. В первой секции 11, переключающий компонент 8 теперь имеет контакт со вторым неподвижным контактом 2U, третьим неподвижным контактом 3U и четвертым неподвижным контактом 4U. В этом положении переключающего компонента 8, первая регулировочная обмотка 31 по-прежнему соединена с первой основной обмоткой 21 посредством электропроводной селекторной перемычки 15. Во второй секции 12, переключающий компонент 8 теперь имеет контакт с четвертым неподвижным контактом 4V, пятым неподвижным контактом 5V и шестым неподвижным контактом 6V. В этом положении переключающего компонента 8, вторая регулировочная обмотка 32 по-прежнему соединена со второй основной обмоткой 22 посредством электропроводной селекторной перемычки 15. В третьей секции 13, переключающий компонент 8 теперь имеет контакт с шестым неподвижным контактом 6W, первым неподвижным контактом 1W и вторым неподвижным контактом 2W. В этом положении переключающего компонента 8, третья регулировочная обмотка 33 по-прежнему соединена с третьей основной обмоткой 23 посредством электропроводной селекторной перемычки 15.
На фиг.11 показано коммутационное устройство 100 в третьей фазе переключения. Диапазон поворота переключающего вала 9 теперь составляет 90 градусов. Переключающий вал 9 продолжает поворачиваться против часовой стрелки. В первой секции 11, переключающий компонент 8 теперь имеет левый второй неподвижный контакт 2U и по-прежнему контактирует с третьим неподвижным контактом 3U и с четвертым неподвижным контактом 4U. В этом положении переключающего компонента 8, первая регулировочная обмотка 31 больше не контактирует с первой основной обмоткой 21. Во второй секции 12, переключающий компонент 8 теперь имеет левый четвертый неподвижный контакт 4V и по-прежнему контактирует с пятым неподвижным контактом 5V и с шестым неподвижным контактом 6V. В этом положении переключающего компонента 8, вторая регулировочная обмотка 32 больше не контактирует со второй основной обмоткой 22. В третьей секции 13, переключающий компонент 8 теперь покинул шестой неподвижный контакт 6W и по-прежнему контактирует с первым неподвижным контактом 1W и вторым неподвижным контактом 2W. В этом положении переключающего компонента 8, третья регулировочная обмотка 33 больше не контактирует с третьей основной обмоткой 23.
На фиг.12 показано коммутационное устройство 100 во втором установившемся состоянии как итоге фаз переключения, показанных на фиг.9-11. Диапазон поворота переключающего вала 9 теперь составляет 90 градусов против часовой стрелки. Чтобы достичь этого второго установившегося состояния, переключающий вал 9 поворачивается против часовой стрелки на дополнительные 30 градусов относительно третьей фазы переключения, показанной на фиг.11. В первой секции 11, переключающий компонент 8 теперь контактирует с третьим неподвижным контактом 3U, четвертым неподвижным контактом 4U и пятым неподвижным контактом 5U. В этом положении переключающего компонента 8, вторая регулировочная обмотка 32 соединена с первой основной обмоткой 21 посредством третьей электрической линии 73 и посредством селекторной перемычки 15. Во второй секции 12, переключающий компонент 8 контактирует с пятым неподвижным контактом 5V, шестым неподвижным контактом 6V и первым неподвижным контактом 1V. В этом положении переключающего компонента 8, третья регулировочная обмотка 33 соединена со второй основной обмоткой 22 посредством второй электрической линии 72 и посредством селекторной перемычки 15. В третьей секции 13, переключающий компонент 8 контактирует с первым неподвижным контактом 1W, вторым неподвижным контактом 2W и третьим неподвижным контактом 3W. В этом положении переключающего компонента 8, первая регулировочная обмотка 31 соединена с третьей основной обмоткой 23 посредством первой электрической линии 71 и посредством селекторной перемычки 15.
Поворот переключающего вала 9 из одного стационарного состояния в следующее стационарное состояние нужно осуществлять за один этап посредством непрерывного движения. Возможен постепенный поворот переключающего вала 9, как описано в связи с фиг.9-11. Это должно позволить проведение визуального контроля функционирования переключающего вала 9.
В третьем стационарном состоянии, которое не изображено, переключающий вал 9 уже повернулся еще на 120 градусов. В первой секции 11, переключающий компонент 8 контактирует с пятым неподвижным контактом 5U, шестым неподвижным контактом 6U и первым неподвижным контактом 1U. В этом положении переключающего компонента 8, третья регулировочная обмотка 33 соединена с первой основной обмоткой 21 посредством второй электрической линии 72 и посредством селекторной перемычки 15. Во второй секции 12, переключающий компонент 8 контактирует с первым неподвижным контактом 1V, вторым неподвижным контактом 2V и третьим неподвижным контактом 3V. В этом положении переключающего компонента 8, первая регулировочная обмотка 31 соединена со второй основной обмоткой 22 посредством первой электрической линии 71 и селекторной перемычки 15. В третьей секции 13, переключающий компонент 8 контактирует с третьим неподвижным контактом 3W, четвертым неподвижным контактом 4W, и пятым неподвижным контактом 5W. В этом положении переключающего компонента 8, вторая регулировочная обмотка 32 соединена с третьей основной обмоткой 23 посредством третьей электрической линии 72 и посредством селекторной перемычки 15.
Из данного стационарного состояния, в котором, например, первая основная обмотка 21 подключена к первой регулировочной обмотке 31, вторая основная обмотка 22 - ко второй регулировочной обмотке 32, а третья основная обмотка 23 - к третьей регулировочной обмотке 33, возможно - с помощью коммутационного устройства 100 и посредством переключения или, в зависимости от ситуации, посредством провода of секций 11, 12, 13, - соединение каждой из основных обмоток 21, 22, 23 с соответственно соседней регулировочной обмоткой 33, 31, 32 «слева» или соответственно соседней регулировочной обмоткой 32, 33, 31 «справа» путем выбора направления поворота переключающего механизма 9. Коммутационное устройство 100 функционирует во время работы трансформатора. Выключение трансформатора не требуется.
ПОЗИЦИИ ЧЕРТЕЖЕЙ
1 Электрическая система
1U/1V/1W Первый неподвижный контакт фазы
1U/2V/2W Второй неподвижный контакт фазы
2U/3V/3W Третий неподвижный контакт фазы
3U/4V/4W Четвертый неподвижный контакт фазы
4U/5V/5W Пятый неподвижный контакт фазы
5U/6V/6W Шестой неподвижный контакт фазы
8 Подвижный переключающий контакт
9 Переключающий механизм, переключающий вал
10 Нейтраль
11 Первая секция
12 Вторая секция
13 Третья секция
15 Селекторная перемычка
16 Контактный палец
17 Держатель контактов
19 Контактные штанги
20U/20V/20W Трансформатор
21 Первая основная обмотка
22 Вторая основная обмотка
23 Третья основная обмотка
29 Круговое кольцо
30U/30V/30W Сторона первичных обмоток
31 Первая регулировочная обмотка
32 Вторая регулировочная обмотка
33 Третья регулировочная обмотка
41 Первое плечо селекторной перемычки
42 Второе плечо селекторной перемычки
43 Третье плечо селекторной перемычки
60U/60V/60W Корпус трансформатора
70 Распределительная коробка
71 Первая электрическая линия
72 Вторая электрическая линия
73 Третья электрическая линия
100 Коммутационное устройство
A Ось
α Угол
β Угол
R Окружное направление
K1, K2, K3 Неподвижные контакты
L1, L2, L3 Connecting Соединительная линия
U, V, W Фазы