ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ОТВЕТВЛЕНИЙ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА БЕЗ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к переключающему устройству ответвлений обмоток трансформатора, предназначенного для ступенчатого регулирования напряжения без нагрузки путем изменения коэффициента трансформации трансформатора.
Известное устройство для регулирования переменного напряжения электротехнического устройства по авторскому свидетельству №1 786523, кл. H 01 F 29\02, опубл. 07.01.1993 г. содержит магнитопровод и обмотку, к одному из ответвлений которой подсоединен один из входных зажимов, при этом два выходных зажима являются фиксированными и подключены к ответвлениям обмотки, связанными с входными зажимами, а другие два выходных зажима являются подвижными и подключены к любым ответвлениям обмотки через первый и второй переключатели в диапазонах от ответвления одного фиксированного зажима до конца обмотки.
Недостатком известного устройства является не достаточное регулирование величины напряжения на каждой из нагрузок, что вызывает сбой в работе электротехнического устройства.
Известное трехфазное переключающее устройство из Худякова З.И. «Ремонт трансформаторов»,М.,«Высшая школа», 1986 г., стр.67, рис. 43, стр.113, рис. 82 служит для переключения ответвлений обмоток трансформатора и содержит бакелитовый цилиндр, на котором закреплены в три яруса выступающие во внутрь цилиндра шесть неподвижных контактов.
Внутри цилиндра проходит бумажно-бакелитовая трубка, несущая подвижные контакты, замыкающие неподвижные контакты в каждой из фаз, а к неподвижным контактам присоединены регулировочные ответвления обмоток.
На верхнем и нижнем концах бумажно-бакелитовой трубки установлены стальные валы, которые центрируются с помощью металлических фланцев, которые закреплены на концах цилиндра, в нижней части которого имеется диск, скрепленный с фланцем с помощью болтов.
На хвостовой части стального вала жестко закреплен фиксатор, который имеет подпружиненные пальцы, входящие в отверстия диска и тем самым фиксирующие ступень переключения.
Подвижные контакты приводятся в действие с помощью мальтийских и зубчатых передач, стального вертикального вала с конической передачей в кожухе, связанного с приводным механизмом.
Недостатком известного переключающего устройства является не совмещение осей при переключении контактов и перевод одной ступени регулировочного ответвления обмоток на другую ступень затруднен.
Известный ступенчатый переключатель ответвлений обмоток трансформатора по патенту Украины №53800, кл. Н 01 Н 9\00, опубл. 17.02.2003 г., фиг.7 содержит силовой переключатель (избиратель), сбоку которого с помощью траверсы закреплен размещенный возле него предызбиратель, который установлен в трубчатом корпусе из изоляционного материала.
Силовой избиратель также размещен в корпусе из изоляционного материала. Внутри вдоль корпуса установлена штанга из изоляционного материала с возможностью поворота, на штанге установлены для каждой из трех фаз переключающие элементы с подвижными контактами.
В стенке корпуса для создания контакта с подвижными контактами установлены неподвижные контакты,
Внутри корпуса предызбирателя расположена подвижная переключающая штанга, на которой установлены контактные перемычки, и пронизывая стенку корпуса с помощью подводящих элементов, в предызбирателе установлены концентрично кольцевые неподвижные контакты, которые могут соединяться электрически с контактными перемычками.
Концентричное размещение неподвижных контактов и подпружиненных контактных элементов на переключающей штанге обеспечивает набегание контактных элементов на неподвижные контакты.
Недостатком известной конструкции переключателя является ненадежность в работе и большая затрата материальных и трудовых средств в промышленном изготовлении.
Известный переключатель ответвлений обмоток трансформатора по патенту Российской Федерации №2091882, кл. Н 01 F 29\04, H 01 H 21\12 опубл. 27.09.1997 г.(или патент Украины №21945, кл. Н 01 Н 21\12, опубл. 30.04.1998 г) содержит переключатель нагрузки (избиратель) с подвижными контактами и с расположенными по дуге неподвижными контактами, последние соединены с ответвлениями регулировочной обмотки трансформатора.
Предызбиратель переключателя содержит подвижные контакты и неподвижные контакты, последние соединены с крайними неподвижными контактами переключателя нагрузки, а подвижные контакты соединены с выводами основных обмоток трансформатора.
Дополнительный переключатель содержит неподвижные контакты и подвижные контакты, последние электрически соединены гибкими связями с подвижными контактами предызбирателя и установлены на раздельных валах, соединенных между собой через механическую передачу.
Неподвижные контакты дополнительного переключателя соединены электрически с подвижными контактами переключателя нагрузки.
Для переключения подвижных контактов избирателя и предызбирателя выполнена мальтийская передача, связанная с приводом переключателя.
Данную конструкцию переключателя принимаем за прототип.
Недостатки прототипа следующие:
- большой общий вес конструкции и повышенные трудозатраты при изготовлении переключающего устройства из-за больших расстояний в конструкции предызбирателя с допольнительным переключателем,
- конструкция имеет значительный уровень механических и высоковольтных воздействий, что уменьшает срок эксплуатации.
В основу полезной модели поставлена задача создания отличительно новой конструкции переключателя ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения от известного уровня техники, что обеспечивает надежность при эксплуатации и повышает срок службы переключателя за счет снижения высоковольтных воздействий.
Решение поставленной задачи обеспечивает переключатель ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения, содержащий контактные барабаны избирателя и предызбирателя, на изоляционных цилиндрах которых расположены неподвижные контакты, а изоляционные валы избирателя и предызбирателя имеют подвижные контакты и связаны с мальтийской передачей приводного механизма, который соединен с приводом переключателя, за счет того, что цилиндры контактных барабанов избирателя и предызбирателя установлены вместе на плите приводного механизма и составляют механизм переключения, в нижней части которого установлен приводной механизм, при этом цилиндры приближены друг к другу путем срезанной стенки одного цилиндра, причем одноименные неподвижные контакты между избирателем и предызбирателем жестко соединены с помощью перемычек, а ряды неподвижных и подвижных контактов установлены в средней части избирателя и предызбирателя на одинаковых уровнях, причем линейный контакт трансформатора установлен на цилиндре избирателя, подвижные контакты которого соединены между собой с помощью токопроводящей шины для соединения с линейным контактом, а поводок предызбирателя установлен на валу избирателя с возможностью взаимодействия с мальтийской шестерней предызбирателя, установленной на нижней плите приводного механизма, имеющим поводок с роликами, который входит в зацепление с мальтийской шестерней избирателя и цилиндрические шестерни, которые входят в зацепление одна с другой с помощью мальтийской шестерни предызбирателя для изменения направления вращения предызбирателя.
Для обеспечения поворота с помощью мальтийской передачи, угол между неподвижными контактами на цилиндрах избирателя и предызбирателя составляет 24°-120°, при этом мальтийская шестерня избирателя выполнена с возможность поворота на 24°-120° с помощью поводка с роликами приводного механизма, причем поводок с роликами взаимодействует с редуктором, который закреплен к нижней плите приводного механизма.
Фасонные перемычки (шины-перемычки) установлены с наружной стороны цилиндров для соединения одноименных неподвижных контактов между избирателем и предызбирателем.
Для переключения предызбирателя путем поворота подвижных контактов, мальтийская шестерня предызбирателя выполнена с возможность поворота на 30°-90° с помощью поводка на валу избирателя.
Одна из цилиндрических шестерень установлена на валу предызбирателя, а другая шестерня - на оси, установленной в нижней плите приводного механизма.
Для надежности во время эксплуатации, механизм переключения погружен в масляный бак трансформатора, а привод переключателя закреплен на патрубке трансформатора на высоте, удобной для ручного управления.
Для обеспечения нескольких положений переключения с помощью рукоятки, в корпусе привода установлен выходной вал, на котором смонтирован указатель положений, при этом выходной вал связан с изоляционным шарнирным валом редуктора.
В верхней части указателя положений выполнено окно со стеклом, через которое наблюдают за цифрой положения.
В нижней части указателя положений закреплена крышка, которая закрывает выходной вал.
На выходной вал привода устанавливают рукоятку для переключения, при этом крышку на указателе положений снимают, однако привод переключателя имеет замок от несанкционированного доступа к выходному валу привода.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели:
- увеличен срок службы переключателя, т.е. проводятся до 2-х тысяч переключений за счет удобства подсоединения отводов трансформатора к неподвижным контактам, так как подвижные контакты всегда перебрасываются на неподвижные контакты с меньшими механическими повреждениями и высоковольтными воздействиями,
- уменьшены межцентровые расстояния между осями цилиндров избирателя и предызбирателя за счет сближения бакелитовых цилиндров друг к другу, что уменьшает габариты механизма переключения, установленного на плите приводного механизма и снижает материалоемкость конструкции, делая ее более компактной и надежной,
- достигнута надежность в работе переключателя так как подвижные контакты механически не переставляются, а выбирают заданные положения при переключении, при этом прогонка в механизме переключения осуществляется с несколькими положениями переключения.
Заявляемый переключатель ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения поясняется нижеприведенным описанием и чертежами, где:
Фиг.1 - общий вид переключателя ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения с соединением фаз в «звезду», Фиг.2 - сечение А-А по фиг.1, вид сверху контактных барабанов избирателя и предызбирателя, установленных на общей плите, Фиг.3 - вид переключателя с закрепленными на стенках цилиндров неподвижными контактами, Фиг.4 - кинематическая схема переключателя, Фиг.5 - расположение линейного контакта на каждую фазу, Фиг.6 - вид В по фиг.4.
По полезной модели, переключатель ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения содержит контактные изоляционные (бакелитовые) барабаны избирателя 1 и предызбирателя 2, которые выполнены с экранами 3 для защиты главной изоляции (не показана) и составляют механизм переключения, в нижней части которого установлен приводной механизм 4, который, в свою очередь, связан с приводом 5 переключателя (см. фиг.1, фиг.3).
Бакелитовые цилиндры 6 и 7 механизма переключения установлены на верхней общей плите 8 приводного механизма 4, на нижней плите 9 которого установлены мальтийские шестерни 10 и 11 избирателя 1 и предызбирателя 2, поводки 12, 13 и цилиндрические шестерни 14 и 15 (см. фиг.1, фиг.3, фиг.4).
Бакелитовые цилиндры 6 и 7 механизма переключения приближены друг к другу путем срезанной стенки цилиндра 7 предызбирателя 2, который как бы соединен с цилиндром 6 избирателя 1 с помощью фасонных перемычек 16, т.е. шин 16, установленных между избирателем и предызбирателем (см. фиг.1, фиг.2).
Внутри бакелитовых цилиндров 6 и 7 избирателя 1 и предызбирателя 2 установлены изоляционные (бакелитовые) валы 17 и 18, причем на хвостовой части 19 вала 17 расположены мальтийская шестерня 10, поводок 13, а на хвостовой части 19 вала 18 - цилиндрическая шестерня 15, которая входит в зацепление с цилиндрической шестерней 14, расположенной на оси 20, которая установлена в нижней плите 9 приводного механизма 4 (см.фиг.2, фиг.3, фиг.4).
На бакелитовых цилиндрах 6 и 7 избирателя 1 и предызбирателя 2 расположены неподвижные контакты 21, к которым подсоединяются отводы (не показаны) обмоток трансформатора (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4). На бакелитовых валах 17 и 18 избирателя 1 и предызбирателя 2 установлены подвижные ламельные контакты 22 (см.фиг.2, фиг.3, фиг.4).
Фасонные перемычки 16 (шины-перемычки) установлены с наружной стороны цилиндров 6 и 7 механизма переключения и жестко соединяют соответствующие одноименные неподвижные контакты 21 между избирателем 1 и предызбирателем 2 (см. фиг.1, фиг.2).
Шины-перемычки 16 образуют токовою цепь между одноименными неподвижными контактами 21 избирателя и предызбирателя.
Ряды неподвижных и подвижных контактов 21 и 22 установлены в средней части избирателя 1 и предызбирателя 2 на трех уровнях. Для схемы соединения обмоток (не показаны) «звезда», общий линейный контакт 23 трансформатора установлен на цилиндре 6 избирателя и расположен выше подвижных контактов 22, которые соединены между собой с помощью токопроводящей шины 24, которая служит для соединения с линейным контактом 23 при повороте поводка 13 предызбирателя, который, в свою очередь, установлен на одном валу! 7 с мальтийской шестерней 10 избирателя для передачи вращения валу 18 предызбирателя. При этом поводок 13 на валу 17 установлен с возможностью взаимодействия с мальтийской шестерней 11 предызбирателя (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4).
Линейный контакт 23 связан с шиной 25 для проводимости тока в обмотку трансформатора (см. фиг.4).
Для схемы соединения обмоток (не показаны) «треугольник», к подвижным контактам 22 на каждую фазу устанавливается свой линейный контакт 23, что может увеличить величину рабочего тока (см. фиг.4, фиг.5).
Поводок 12 с роликами приводного механизма 4 входит в зацепление с мальтийской шестерней 10 избирателя, а цилиндрическая шестерня 14 входит в зацепление с мальтийской шестерней 11 предызбирателя для изменения направления вращения вала 18 предызбирателя (см.фиг.2).
Крутящий момент поводку 12 с роликами передает червячный редуктор 26 через изоляционный шарнирный вал 27, который связан с выходным валом 28, установленным в корпусе 29 привода 5 переключателя (см. фиг.1, фиг.3, фиг.4).
Червячный редуктор 26 закреплен к нижней плите 9 приводного механизма.
На выходном валу 28 привода 5 смонтирован указатель положений 30 для правильного сочленения привода с механизмом переключения (см. фиг.1, фиг.3).
В верхней части указателя положений 30 выполнено стеклянное окно 31, в котором появляется нужная цифра при переключениях (см. фиг.6).
В нижней части указателя положений 30 установлена крышка 32, которая закрывает выходной вал 28 в корпусе 29 привода (см. фиг.2, фиг.3, фиг.4).
На выходной вал 28 устанавливают рукоятку (не показана) для переключения, снимая при этом крышку 32.
В приводе 5 переключателя в болтах 33, крепящих крышку 32, предусмотрены отверстия (не показаны) для установки замка (не показан), с помощью которого исключается несанкционированный доступ к выходному валу 32 (см. фиг.3, фиг.6).
Каждый контактный барабан избирателя 1 и предызбирателя 2 закреплен к фланцам 34, которые жестко соединяются с верхней общей плитой 8 приводного механизма 4 (см. фиг.4).
Верхняя часть цилиндров 6 и 7 избирателя 1 и предызбиратееля 2 закреплена к фланцам 35, которые закрывают механизм переключения.
Неподвижные контакты 21 закреплены на цилиндрах 6 и 7 избирателя 1 и предызбирателя 2 и защищены экранами 36, а защитные экраны 37 служат для экранирования высоковольтных промежутков. Общий линейный контакт 23 в верхней части цилиндра 6 избирателя 1 защищен экраном 38 линейного контакта в виде кольца (см. фиг.1, фиг.3).
Сверху бакелитовые валы 17 и 18 внутри цилиндров 6 и 7 закрываются верхним экраном 39.
Работа переключателя ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения следующая:
Для переключения переключателя снимают замок (не показан), демонтируют крышку 32 и устанавливают на выходной вал 28 рукоятку (не показана) и производят переключение, сделав поворот на 9,33 оборота.
Крутящий момент через шарнирный вал 27 и редуктор 26 передается на поводок 12 с роликами, который входит в зацепление с мальтийской шестерней 10, которая поворачивается на 120°, при этом вал 17 избирателя 1 поворачивается на 120°, производя передачу движения контактов 22 на одно переключение.
Вместе с мальтийской шестерней 10 поворачивается поводок 13 на 120°, передающий вращение валу 18 предызбирателя 2 через мальтийскую шестерню 11 и цилиндрические шестерни 14 и 15, осуществляя переключение предызбирателя на заданный угол, например, 60°.
Рабочий ток трансформатора через контакты 22 предызбирателя 2, регулировочную обмотку (не показана) трансформатора и через контакты 22 избирателя 1 поступает на линейный контакт 23, откуда через шину 25 входит в обмотку (не показана) трансформатора.
Заявляемый переключатель ответвлений обмоток трансформатора без возбуждения позволяет надежно использовать его в производстве силовых трансформаторов на большие токи и во время эксплуатации переключателя исключить аварии.