МЕХАНИЧЕСКИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ КОНТАКТ
MECHANICAL SWITCHING CONTACT

ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к механическому коммутационному контакту переключателя ответвлений трансформатора под нагрузкой для ступенчатого выключателя.
Механический коммутационный контакт двухполюсного прерывания для ступенчатого выключателя известен из описания патента ФРГ DE-PS 100 50 821 C1. Известный механический коммутирующий контакт содержит изолирующий держатель, на котором расположены неподвижные контакты с выпуклыми контактными областями. Кроме того, на этом изолирующем держателе с возможностью вращения установлен контактодержатель, соединенный с поворотным рычагом, способным поворачиваться на некоторый угол. На свободном конце поворотного рычага закреплен контактный элемент, который, в свою очередь, на обоих своих концах имеет контактные ролики. Посредством этих контактных роликов осуществляется выборочное подключение неподвижных контактов. В зависимости от положения поворотного рычага контактные ролики контактируют с выпуклыми областями соответствующих им неподвижных контактов, расположенных напротив них, и устанавливается электрическая связь.
Этот механический коммутирующий контакт хорошо зарекомендовал себя на практике, однако при двухполюсном прерывании очень больших токов он имеет недостатки. С одной стороны, при вышеописанном конструктивном исполнении выпуклых неподвижных контактов и поворотных контактных роликов может произойти нежелательная вибрация контактов, с другой, при такого рода двухполюсном прерывании тока возникают сильные токи, уменьшающие давление контактных роликов на соответствующие неподвижные контакты. Это объясняется физическим эффектом, состоящим в том, что в результате сужения линий тока в узких местах плоскостного контакта возникают отталкивающие силы.
Задача изобретения заключается в создании такого контакта, который даже при больших токах обеспечивал бы надежное переключение или коммутацию при отсутствии вибраций и электрической дуги.
Эта задача решается посредством механического коммутирующего контакта в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения. Дополнительные пункты формулы изобретения касаются, в частности, предпочтительных, усовершенствованных вариантов осуществления изобретения.
Благодаря варианту осуществления подвижных контактов согласно изобретению в виде контактных пальцев, с обеих сторон обхватывающих соответствующие неподвижные контакты, в первую очередь, уменьшается вибрация контактов. Кроме того, благодаря решению согласно изобретению устанавливается большое постоянное контактное давление.
Далее изобретение более подробно поясняется на основе примеров со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает механический коммутирующий контакт согласно изобретению в собранном виде, в изометрии;
Фиг.2 - тот же механический коммутирующий контакт со снятой верхней частью изолирующего держателя, поясняемой ниже;
Фиг.3 - только изолирующий держатель без других конструктивных элементов;
Фиг.4 - один только рычаг коммутирующего контакта;
Фиг.5 - корпус коммутирующего контакта;
Фиг.6 - схематическое изображение взаимодействия рычага, корпуса контакта, а также контактных элементов в коммутирующем контакте согласно изобретению;
Фиг.7 - комбинация двух коммутирующих контактов согласно изобретению в соответствии с фиг.1 в качестве единого однофазного узла для главного и омического коммутирующих контактов ступенчатого выключателя;
Фиг.8 - схема переключателя ответвлений трансформатора под нагрузкой для ступенчатого выключателя, реализуемая с помощью механического коммутирующего контакта согласно изобретению.
Сначала следует более подробно остановиться на механическом коммутирующем контакте согласно изобретению, изображенном на фиг.1 и 2. Его изолирующий держатель 1, состоящий из двух частей, окружает описываемые ниже конструктивные элементы и все устройство в целом. На фиг.2 верхняя часть состоящего из двух частей изолирующего держателя 1 убрана с тем, чтобы было лучше видно конструктивные элементы, расположенные внутри. Изолирующий держатель 1 снабжен продольными отверстиями 1-14, расположенными в соответствующих выступающих частях корпуса, о которых более подробно будет сказано ниже. Вблизи следующего продольного отверстия 15 предусмотрена опора 16, в которой установлен рычаг 2 с возможностью вращения с помощью установочного пальца (не показан). Сбоку установлена еще одна опора 17, поддерживающая корпус 3 контакта, который будет описан ниже. Наконец, на изолирующем держателе 1 предусмотрены также сферические гнезда 18, в которые упираются пружины 8 сжатия, которые также будут описаны ниже. На изолирующем держателе 1 установлены два неподвижных контакта 4, 5, расположенных друг против друга, а также контактная шина 6.
На фиг.3 описываемый изолирующий держатель 1 представлен отдельно.
Рычаг 2, в отдельности изображенный на фиг.4, с помощью опоры 21 установлен с возможностью вращения на опоре 16 изолирующего носителя 1. Он содержит поворотный рычаг 22, который поворачивается вокруг опоры 21 и, со своей стороны, имеет на своем свободном конце поводок 23. Сбоку на поворотном рычаге 22 предусмотрены контропорные гнезда 24, выполненные в сферической форме и служащие также для опоры описываемых ниже пружин 8 сжатия. На другом противоположном свободном конце рычага 2 имеется вильчатый контур 25 для управления.
В корпусе 3 контакта, еще раз изображенном на фиг.5 в отдельности, имеется поводковое отверстие 31, в которое входит поводок 23 рычага 2. Корпус 3 контакта содержит также контактное гнездо 32 с направляющей 33 для пружины, в котором крепятся параллельно установленные контактные пальцы 9, 10, удерживаемые установочным пальцем 35. Корпус 3 контакта с помощью опоры 34 и установочного пальца 35 установлен с возможностью поворота на опоре 17 изолирующего держателя 1.
На фиг.6 еще раз показано взаимодействие рычага 2, корпуса 3 контакта, а также контактных пальцев 9, 10. На этой фигуре контактная шина 6 изображена сплошной, т.е. цельной. В рамках изобретения это является преимуществом, а не необходимым признаком; точно также вместо одной такой контактной шины в виде отдельных контактных элементов, как контакты 4 и 5, могут быть выполнены отдельные контакты. На основе этой фигуры может быть изображен принцип действия механического коммутирующего контакта согласно изобретению. Как только при приведении в действие силового выключателя ролик или что-либо в этом роде оказывается в контуре 25 управления и набегает на него, весь рычаг 2 рубильника поворачивается вокруг своей опоры 21. Его поводок 23, установленный в поводковом отверстии 31 корпуса 3 контакта с геометрическим замыканием, поворачивает этот корпус 3 контакта вокруг его опоры 34. В результате закрепленные на нем параллельные контактные пальцы 9, 10 замыкают соответствующие неподвижные контакты 4, 5, т.е. начинают скользить по контактной шине 6, выполненной в данном случае цельной. Нетрудно заметить, что оба контактных пальца 9, 10 обхватывают соответствующий неподвижный контакт 4, 5 с обеих сторон. Контактные пружины этих параллельных контактных пальцев 9, 10, оказывающие необходимое контактное давление, здесь для наглядности опущены. Приведенные конструктивные элементы в соответствии с изобретением работают как пространственный трехмерный приводной механизм.
При этом используется физический эффект действия тока. Если два проводника расположены параллельно, а ток по ним протекает в противоположных направлениях, то они взаимно отталкиваются, и, наоборот, при одинаковом направлении тока они притягиваются друг к другу. Этот физический эффект взаимного притяжения реализуется здесь обоими параллельными контактными пальцами 9, 10, обхватывающими соответствующие неподвижные контакты 4, 5 с обеих сторон и по которым ток протекает в одинаковом направлении, в сочетании с описанным трехмерным приводным механизмом. Это является существенным преимуществом изобретения по сравнению с уровнем техники.
На фиг.7 показаны два коммутирующих контакта согласно изобретению, объединенные в одну ячейку комплектного распределительного устройства одной фазы силового выключателя. При этом коммутирующий контакт I работает как главный контакт, а другой коммутирующий контакт II как омический контакт. Одинаковые детали имеют одинаковые обозначения; нетрудно заметить, что оба модуля выполнены абсолютно идентичными. Для наглядности на этой фигуре обозначены не все упоминаемые детали; в качестве дополнения к уже упомянутым конструктивным элементам здесь показаны также соединительные электрические проводы 7. На этом чертеже хорошо видны пружины 8 сжатия, расположенные между сферическим гнездом 18 изолирующего держателя 1 и сферической контропорой 24 рычага 2. Благодаря этим пружинам 8 сжатия осуществляется фиксация; соответствующий рычаг 2 поворачивается в противодействие взведенной пружине 8 сжатия и после прохождения мертвой точки прочно удерживается в другом крайнем положении. Оба модуля, как уже говорилось, в принципе идентичны, однако для варьирования коммутационной последовательности и скорости переключения возможно, а во многих случаях целесообразно выполнять контуры 25 управления обоих рычагов 2 по-разному.
На фиг.8 изображена электрическая схема ступенчатого выключателя, реализуемая устройством с двумя коммутирующими контактами, приведенным на фиг.7. В верхней части схемы схематически изображен искатель ступенчатого выключателя, осуществляющий поиск без нагрузки (n+1)- го ответвления обмотки трансформатора, на которое следует переключиться, в то время как прежнее n-е ответвление обмотки электрически подключено. Внизу показаны обе стороны А и В силового выключателя, между которыми под нагрузкой должно быть осуществлено непрерывное переключение без разрыва. Контакты МСА и МСВ являются соответствующими главными контактами ступенчатого включения, один из которых в стационарном режиме замкнут и потому является токопроводящим. MSV обозначает вакуумную ячейку распределительного устройства в ветви главного контакта, TTV - вакуумную ячейку распределительного устройства в ветви омического сопротивления с дополнительным промежуточным сопротивлением R. Пунктиром обозначена часть схемы, технически реализуемая с помощью обоих механических коммутирующих контактов I и II согласно изобретению. Коммутирующий контакт II, выполняющий роль главного контакта, обозначен через MTF, а коммутирующий контакт I, выполняющий роль омического контакта, - через TTF. Y означает ток утечки.
Перечень позиций
1. Изолирующий держатель
11 - продольное отверстие
12 - продольное отверстие
13 - продольное отверстие
14 - продольное отверстие
15 - продольное отверстие
16 - опора
17 - другая опора
18 - сферическое гнездо
2. Рычаг
21 - опора
22 - поворотный рычаг
23 - поводок
24 - сферическая контропора
25 - вильчатый контур управления
3. Корпус контакта
31 - поводковое отверстие
32 - контактное гнездо
33 - направляющая для пружины
34 - опора
35 - опорный палец
4 - неподвижный контакт
5 - неподвижный контакт
6 - контактная шина
7 - соединительный провод
8 - пружина сжатия
9 - контактный палец
10 - контактный палец