CZ161298A3 - Výkonový přepínač pro stupňové přepínací zařízení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká výkonového přepínače s dvojicemi trvalých hlavních kontaktů, elektricky spínaných bez výkonu, pro stupňové přepínací zařízení, který pro každou spínanou fázi obsahuje dvé dvojice trvalých hlavních kontaktů, spínající bez výkonu, přičemž každá dvojice trvalých hlavních kontaktů sestává z pevného a pohyblivého trvalého hlavního kontaktu, přičemž v každé spínané fázi je vždy jedna dvojice trvalých hlavních kontaktů ve stacionárním stavu sepnuta a vede ustálený proud, přičemž na začátku přepínání výkonu se dvojice trvalých hlavních kontaktů, která dosud vedla proud, rozpojuje a na konci každého přepínání výkonu se dosud rozepnutá druhá dvojice trvalých hlavních kontaktů spojuje a přebírá ustálený proud, a přičemž uvnitř výkonového přepínače je uložen středově uspořádaný spínací hřídel, který je při každém přepínání výkonu střídavě otočný v obou směrech o určitý úhel.

Dosavadní stav techniky

Výkonový přepínač výše uvedené typu je znám z německého spisu DE-PS 27 47 489. Takový známý výkonový přepínač obsahuje na každou spínanou fázi pomocné a hlavní dvojice kontaktů, které jsou při každém přepínání výkonu po sobě ovládány. Dále obsahuje na každou spínanou fázi dvě dvojice trvalých hlavních kontaktů, z nichž vždy jedna dvojice kontaktů ve stacionární stavu vede ustálený proud. Známý výkonový přepínač je uspořádán do tvaru válce. Jeho skříň sestává z válcových skořepin, které nesou pevné hlavní a pomocné kontakty. Uvnitř jsou výsečovitě uloženy příslušné pohyblivé hlavní a pomocné kontakty, ovládané z centrálního spínacího hříde-2le,

Elektricky paralelně k hlavním kontaktům jsou uloženy kontakty pro ustálený proud neboli trvalé hlavni kontakty, spínající bez výkonu, přičemž pohyblivé trvalé hlavní kontakty jsou spřaženy s pohyblivými pomocnými kontakty a s nimi jsou společné ovládány. Z DE-AS 19 30 719 je kromě toho známé, že trvalé hlavní kontakty, připojené k přiřazeným pohyblivým hlavním kontaktům, jsou otočné okolo čepu a odpruženy pomocí pružin.

U těchto známých výkonových přepínačů jsou, jak již bylo uvedeno, trvalé hlavní kontakty pohybovány spolu s přiřazenými pohyblivými hlavními kontakty.

Takový výkonový přepínač se však v principu hodí pouze pro vytváření takových zapojení nebo sledů zapojení, které mají souměrný průběh, t.j.u nichž nezávisle na sméru spínání a tím i směru otáčení spínacího hřídele existuje pevný časový vzájemný vztah mezi ovládáním hlavních kontaktů a přiřazených trvalých hlavních kontaktů. Jinak řečeno jsou při symetrickém zapojení a při opačném sméru spínání také všechny hlavni a pomocné kontakty ovládány v opačném pořadí.

Jsou však také známa tak zvaná nesymetrická zapojení, například z německého spisu DE 42 23 439 a WO 95/24724, vykazující elektrické výhody a jsou smysluplně vždy použité tehdy, když mají být jako spínací prvky použity vakuové spínače. U takových nesymetrických zapojeni zůstává pořadí pohybů jednotlivých hlavních a pomocných kontaktů stále nezměněné. Například v zapojení známém ze spisu WO 95/24724 je v každém směru spínání nejprve pohybován hlavní kontakt, po

-3čemž následuje pomocný kontakt..

Trvalé hlavní kontakty, které vedou ve stacionárním stavu zátěžový proud, se však musí ve všech případech také při nesymetrických zapojeních rozpínat jako první kontakty na začátku každého přepínání výkonu a jako poslední kontakty se na konci každého přepínání výkonu spínat. To znamená, že u takových zapojení zůstává ovládání trvalých hlavních kontaktů souměrné, avšak ovládání hlavních a pomocných kontaktů je nesymetrické. To vysvětluje, proč jsou známé výkonové přepínače s jejich mechanickým spřažením trvalých hlavních kontaktů s hlavními kontakty pro taková zapojení nevhodné.

I

Vynález si proto klade za úkol vytvořit výkonový přepínač výše uvedeného druhu, u něhož by docházelo k ovládání hlavních kontaktů a pomocných kontaktů a jednak k ovládání trvalých hlavních kontaktů.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo výkonovým přepínačem s trvalými hlavními kontakty, spínajícími bez výkonu, pro stupňová přepínací zařízení, který pro každou spínanou fázi obsahuje dvě dvojice trvalých hlavních kontaktů, elektricky spínající bez výkonu, přičemž každá dvojice trvalých hlavních kontaktů sestává z pevného a pohyblivého trvalého hlavního kontaktu, přičemž v každé spínané fázi je vždy jedna dvojice trvalých hlavních kontaktů ve stacionárním stavu sepnuta a vede ustálený proud, přičemž na začátku přepínání výkonu se dvojice trvalých hlavních kontaktů, která dosud vedla proud, rozpojuje a na konci každého přepínání výkonu se dosud rozepnutá druhá dvojice trvalých hlavních kontaktů spojuje a přebírá ustálený proud, a přičemž uvnitř výkonového přepínače je

-4• · · to · to to · ·· Φ · to · to·· » ·♦♦ • to to to ·· ·· to ·· • to to · * » to • · > ·· toto uložen středově uspořádaný spínací hřídel, který je při každém přepínání výkonu střídavě otočný v obou směrech o určitý úhel, jehož podstatou je, že na spínacím hřídeli je uložen vačkový kotouč, obsahující pro každou spínanou fázi ovládací křivku, přičemž do každé ovládací křivky zabírá kladka, která prostřednictvím mechanických spojovacích členů působí na jeden z pohyblivých trvalých hlavních kontaktů, a to tak, že je tento trvalý hlavní kontakt natáčivý v závislosti na obrysu ovládací křivky.

S výhodou sestávají mechanické spojovací členy z kyvné páky a pákového členu, a to tak, že výkyvná páka volným koncem sleduje pohyb kladky a je dále v kloubovém spojení s volným koncem pákového členu, který je otočný okolo ložiska, uloženém na pohyblivém trvalém hlavním kontaktu.

Podle dalšího znaku vynálezu je pohyblivý trvalý hlavní kontakt natáčivý okolo střední polohy, a to tak, že, že v každé z obou koncových poloh doléhá k odpovídajícímu pevnému trvalému hlavnímu kontaktu, zatímco ve střední poloze nedochází k žádnému kontaktnímu spojení.

S výhodou obrys řídící křivky ve střední oblasti opisuje kruhovou dráhu, v podstatě soustřednou se spínacím hřídelem, zatímco v oblasti koncových poloh se radiální vzdálenost od spínacího hřídeli mění.

Na vačkovém kotouči je podle dalšího znaku vynálezu osazen levý doraz a pravý doraz, a to tak, že v závislosti na směru předem určují jeden z oba možných směrů pohybu pohyblivého trvalého kontaktu jako přednostní směr.

··

Hlavní výhoda vynálezu spočívá v tom, že ovládání trvalých hlavních kontaktů je možné nezávisle na sledu spínání a aktuálním postavení hlavních kontaktů přímo ze spínacího hřídele.

Ze spisu DE-AS 19 30 719 je sice již známé, používat u výkonového přepínače obloukovitých štěrbin, do nichž zasahují válečkové čepy pro ovládání kontaktů. Tyto štěrbiny jsou však součástí otočného a posuvného spínacího segmentu, který je vytvořen jako samostatný konstrukční díl. Pomocí tohoto dílu mohou být ovládány hlavní a pomocné kontakty, ale k rozpojenému ovládání trvalých hlavních kontaktů toto řešení nemůže nijak přispět.

Ze spisu DE-OS 18 05 378 je dále již známé, ovládat přepínač dvojitým kotoučem s horní vačkovou křivkou a dolní vačkovou křivkou, přivrácenou k horní vačkové křivce, které obě nejsou geometricky totožné. Obě vačkové křivky jsou u tohoto známého řešení vedeny s vzájemným přesazením a leží nad sebou pouze v jejich koncových bodech. Kromě toho je horní kotouč opatřen zajištovacími segmenty, které pro vzájemné zapadnutí spolupůsobí se zajišťovacím nosem. Mezi horním kotoučem a dolním kotoučem leží přitom čep, opatřený dvěma kladkami, který je uložen tak, že může zabírat do horní vačkové křivky a také do dolní vačkové křivky. Toto uspořádání však slouží pro ovládání odporového přepínače, jehož základní přípojná svorka je ve spojení s přepínacím odporníkem. Ani toto řešení nemůže nijak přispět k nespřaženému ovládání trvalých hlavních kontaktů. K tomu vyžaduje zajištění potřebné souhry obou odlišných vačkových křivek značné konstrukční nároky.

·· • φ φ · · φ φ φ · φ • φ · φ φ ·φφ φ φ φ φ φ · φφ

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l schéma výkonového přepínače v řezu a pohledu shora, přičemž jsou znázorněny pouze trvalé hlavní kontakty a prostředky pro jejich ovládání, obr.2 řez stejným výkonovým přepínačem v bočním pohledu, obr.3 detail části samotného jednoho vačkového kotouče s jednotlivou ovládací křivkou, a obr.4a, 4b schematický pohled shora na výkonový přepínač v třífázovém provedení, ukazující dvě možnosti připojení, t.j. přiřazení pevných trvalých hlavních kontaktů k fázím u, V a W při třífázovém provedení.

Příklady provedeni vynálezu

Výkonový přepínač podle vynálezu je uložen uvnitř izolačního válce 1, v němž je středově uložen svisle probíhající spínací hřídel 32, který může být známým způsobem při každém přepínání výkonu otáčen neznázorněným střádačem v obou směrech o určený úhel a. Na izolačním válci 2 jsou uloženy pevné trvalé hlavní kontakty 2, ,16. Pevně na spínacím hřídeli 2 je dále uložen vačkový kotouč 4, který pro každou ovládanou fázi obsahuje ovládací křivku 5,·

Do ovládací křivky 5 zabírá kladka 8

Čep se středu kladky 2 současně působí jako ložisko 15 pro dvě další součástky, které jsou s ním pohyblivě připojeny, a to jednak s volným koncem kyvné páky 6, která je natáčivá okolo ložiska 7, a jednak s volným koncem pákového členu 9, který je opět otáčivě upevněn v dalším ložisku 12. Ložisko 12 samotné je uloženo na pohyblivém trvalém hlavním kontaktu 10. Tento pohyblivý trvalý hlavní kontakt 10 je vytvořen tak, že je natáčivý okolo dalšího ložiska 11 a obsahuje dvě kontaktní • ·· ·· · ·· ·· ···· · · · · · · * * · · ··» · ♦ ·· * ··*···* ··· · · • « **·« ·· · ·· ·«·· ·· ·· ·· ··

-Ίplochy 10.1, 10.2, které se při natočení do jedné z obou koncových ploch dostávají do styku se vždy jedním z obou pevných trvalých hlavních kontaktů 2, 16. V neutrální střední poloze pohyblivého trvalého hlavního kontaktu 10 naproti tomu nedochází k žádnému kontaktnímu spojení. Přívod proudu k pohyblivému trvalému hlavnímu kontaktu 10 zde není znázorněn, Stejně tak nejsou blíže znázorněny hlavní a pomocné kontakty výkonového přepínače.

Obr.3 znázorňuje ovládací křivku 5 samostatně a v podrobnostech. Je patrné, že obrys vačkové křivky ve střední oblasti opisuje v podstatě kruhovou dráhu, zatímco v oblasti koncových poloh se její radiální vzdálenost od spínacího hřídele 3 zvětšuje. Koncové polohy přitom odpovídají oběma možným polohám v ustáleném stavu.

Výkonový přepínač podle vynálezu pracuje následovně. Je-li spuštěno výkonové přepínání, začne se se otáčet spínací hřídel, kupříkladu proti směru hodinových ručiček. Tím se také otáčí vačkový kotouč 4. Kladka 8, vedená v dosedacím záběru s ovládací křivkou 5, vyvolává natočení kyvné páky 6 okolo jejího ložiska 2· To vyvolá pohyb pákového členu 9, čímž se pohyblivý trvalý hlavní kontakt 10 natočí okolo ložiska 11 a uvede se do jeho střední polohy. Pohyblivý trvalý hlavní kontakt 10 opustí dosavadní pevný trvalý hlavní kontakt 16 a přechází do neutrální střední polohy. Při dalším otáčení spínacího hřídele 2 jsou neznázorněné hlavní a pomocné kontakty ovládány v časovém pořadí odpovídajícím spínání, zatímco trvalý hlavní kontakt 10 setrvává ve střední poloze. Krátce před dosažením koncové polohy se znovu mění relativní poloha kladky 8 v důsledku vedení ovládací křivkou 5, kyvná páka 6 se znovu vykývne, pákový člen 9 se znovu po·· ·· ·· ·· • · » · · · · • · ··* · · ·· • · · · · · ··· · · « · * · · · · ·· ·· ·· ··

-8······· hybuje, a pohyblivý trvalý hlavní kontakt 10 se přikládá ke druhému pevnému trvalému hlavnímu kontaktu 2 a přebírá zátěžový proud. Výkonové přepínání je tím ukončeno.

Vačkový kotouč 4. ještě obsahuje levou zarážku 12 a pravou zarážku 14., jejíž poloha relativně k páce 9 je zvolena tak, že v závislosti na směru při otáčení vačkového kotouče 4 dosedne vždy na jedné straně na pákový člen 2 a tím jednoznačně předem určí její odpovídající směr natáčení a tedy i směr pohybu trvalého hlavního kontaktu 10 jako přednostního směru. Tím je zajištěno, že kladka 8 z její střední polohy vždy střídavě zaujímá protilehlou koncovou polohu ovládací křivky 5 a tím i střídavě spíná pohyblivý trvalý hlavní kontakt 10 vždy mezi pevnými trvalými hlavními kontakty 2, 16.

Jak již bylo vysvětleno, je na obrázcích 1 až 3 znázorněno a vysvětleno celé uspořádání pro ovládání trvalých hlavních kontaktů vždy pro jednu fázi. Při obvyklém třífázovém provedené výkonového přepínače jsou na vačkovém kotouči 4 tři ovládací křivky 5 se stejným obrysem, přičemž na dílčím kruhu okolo spínacího hřídele 2 jsou uložena tři úplná uspořádání pro ovládání příslušných trvalých hlavních kontaktů.

Obr.4a a 4b znázorňují taková třípólová uspořádání ve schematickém řezu a pohledu shora. Na obr.4a je každý pohyblivý trvalý hlavní kontakt přiřazen fázi U, V, W, t.j. v koncových polohách se dotýká vždy jednoho z obou trvalých hlavních kontaktů U_A, U_B nebo V_A, V_B nebo W_A, W_B jedné fáze. Na obr.4b jsou oba pevné trvalé hlavní kontakty každé fáze přiřazeny dvěma odlišným pohyblivým trvalým hlavním kontak• »4 ·4 ·· ·· ·· «4 · · · 4 4 4444

4 4 4 444 4 * 44 · · · 4 4 4 · 444 4 4

4 4 4 4 4«4

444 4444 ·· 44 44 44

-9tům. Které provedeni je nakonec zvoleno, závisí na příslušných napěťových podmínkách, orientaci vedení a celkové stavbě výkonového přepínače. Pro popsanou funkci výkonového přepínače nemá volba zapojení žádný význam.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Výkonový přepínač pro stupňové přepínací zařízení, obsahující pro každou spínanou fázi dvojice trvalých hlavnich kontaktů, elektricky spínaných bez výkonu, přičemž kaž- * dá dvojice trvalých hlavních kontaktů sestává z pevného a pohyblivého trvalého hlavního kontaktu, přičemž v každé spínané fázi je vždy jedna dvojice trvalých hlavních kontaktů ve stacionárním stavu sepnuta a vede ustálený proud, přičemž na začátku přepínání výkonu se dvoj ice trvalých hlavních kontaktů, která dosud vedla proud, rozpojuje a na konci každého přepínání výkonu se dosud rozepnutá druhá dvojice trvalých hlavních kontaktů spojuje a přebírá ustálený proud, a přičemž uvnitř výkonového přepínače je uložen středově uspořádaný spínací hřídel, který je při každém přepínání výkonu střídavě otočný v obou směrech o určitý úhel, přičemž na spínacím hřídeli je uložen vačkový kotouč, obsahující pro každou spínanou fázi ovládací křivku, přičemž do každé ovládací křivky zabírá kladka, která prostřednictvím mechanických spojovacích členů působí na jeden z pohyblivých trvalých hlavních kontaktů, vyznačený tím, že oba pohyblivé trvalé hlavní kontakty (10.1, 10.2) jsou sdruženy do jediného společného trvalého hlavního kontaktu (10) a tento jediný společný pohyblivý trvalý hlavní kontakt (10) je natáčivý okolo střední polohy, a to tak, že v každé z obou koncových poloh dosedá na odpovídající pevný trvalý hlavní kontakt (16).
2. 2. Výkonový přepínač podle nároku 1, vyznačený tím, že mechanické spojovací členy sestávají z kyvné páky (6) a pákového členu (9), přičemž kyvná páka (6) je svým koncem pohyblivě spojena s pákovým členem (9) a kyvná páka a pákový

   NÁHRADNÍ LIST • « · • ♦ ··· • ♦ · • · · ·· ·· ·· ·· •· · · •· ·· ··· ·* • ·· ·· ·· člen jsou spojeny s kladkou (8), přičemž kyvná páka (6) je na jejím druhém konci mimo oblast ovládací křivky (5) otočně uložena na ložisku (7) a pákový člen je na svém druhém konci otočně uložen na jediném společném pohyblivém trvalém hlavním kontaktu (10).
3. 3. Výkonový přepínač podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že obrys řídící křivky (5) ve střední oblasti opisuje kruhovou dráhu, v podstatě soustřednou s spínacím hřídelem (3), zatímco v oblasti koncových poloh se radiální vzdálenost od spínacího hřídele (3) mění.
4. 4. Výkonový přepínač podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že na vačkovém kotouči (4) je osazen levý doraz (13) a pravý doraz (14), a to tak, že v závislosti na směru předem určují jeden z obou možných směrů pohybu pohyblivého trvalého kontaktu (10) jako přednostní směr.