專利名稱：選擇器開關和操作選擇器開關的方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及變壓器的抽頭變換器，以及特別涉及從變壓器的一個抽頭切換到下一個的選擇器開關。
背景技術：
在電源變壓器中，帶負載的抽頭變換器(OLTC)用于在變壓器通電時改變變壓器繞組的抽頭連接。為了滿足服務壽命增加和帶負載的抽頭變換器維護減少的需要，他們通常使用真空斷路器以控制切換和滅弧。通過旋轉機制依次控制真空斷路器。以預定的某種模式啟動真空斷路器以及因此啟動抽頭變換器，旋轉機制可以提供有跟隨位于圓筒內部的凸輪表面上的一個或幾個凸輪跟隨器。US4978815公開了這種抽頭變換器的示例。固定的分步觸頭布置在圓上并連接到升降壓變壓器的抽頭。每個相至少兩個開關觸頭同樣地布置在可轉動的觸頭載體上以及在圓上同時可轉動。每個相兩個真空開關電氣被構建在觸頭載體內以及與開關觸頭串聯(lián)連接。凸輪滾道沿著圓布置。滾軸沿著凸輪滾道運行以徑向地啟動真空開關。布置分岔 (US 4978815中的22)用于控制真空開關(8)。每個分岔承載在開關載體(18)中的徑向槽 (18')中滑動的引導滾軸03)(見第4列第60行-第5列第6行)以及使分岔02)執(zhí)行徑向移動。凸輪滾道和滾軸是無電流的。滑環(huán)與凸輪滾道和圓是同軸的。凸輪滾道沿軸向布置在固定的分步觸頭和滑環(huán)之間且與固定的分步觸頭和滑環(huán)隔開?；瑒佑|頭在滑環(huán)上滑動。每個真空開關電連接在各自的開關觸頭之一和各自的滑動觸頭之一之間。

發(fā)明內容
本發(fā)明的發(fā)明人注意了公知的抽頭變換器的一些缺點。真空斷路器的引導似乎不是最佳的。真空斷路器的水平移動使由重力引起的損耗增加和/或可能提高對真空斷路器的引導的要求。此外，氣體可能堵在真空斷路器的波紋管的外面，其可能導致不均勻的機械應變和應力以及增加波紋管的材料疲勞的風險。因此本發(fā)明的目的是提供從變壓器的一個抽頭切換到下一個的選擇器開關以及用于操作這種選擇器開關的方法，其減輕或至少減少現有技術的缺點。此外，本發(fā)明的目的是提供這樣一種選擇器開關，其是凹凸不平的、穩(wěn)固的、準確的、精確的和高效的。而且，本發(fā)明的目的是提供這樣一種選擇器開關，其是簡單的和易于裝配的。通過如所附專利權利要求書所要求的選擇器開關和方法獲得這些目的和其他。根據本發(fā)明的第一方面，提供一種從變壓器的一個抽頭切換到下一個的選擇器開關，包括可旋轉切換軸插入物，以及沿圓周布置在圍繞切換軸插入物的圓筒上以及連接到變壓器的抽頭的固定的分步觸頭。切換軸插入物包括，每相至少兩個開關觸頭和網絡端子觸頭。各自的真空開關連接在每個開關觸頭和網絡端子觸頭之間。凸輪結構沿圓周布置在圓筒的內表面上，以及，對于每個真空開關，在其外端設置有具有用于當切換軸插入物旋轉時跟隨凸輪結構的凸輪跟隨器的徑向延伸和徑向可移動的杠桿。開關觸頭用于與固定的分步觸頭接觸和不接觸地被移動，以及布置每個杠桿以在切換軸插入物旋轉時啟動各自的真空開關之一。根據本發(fā)明，每對杠桿和真空開關包括相互嚙合的結構元件，這使得通過徑向地移動杠桿軸向地啟動真空開關。優(yōu)選地，對于每一對杠桿和真空開關，結構元件使得通過楔效應介質當杠桿被徑向地移動時真空開關被軸向地啟動。在一個實施方式中，杠桿包括斜面以及真空開關包括滾軸或突起。開關觸頭可以與固定的分步觸頭接觸地移動以建立徑向或軸向布局的電連接。通過徑向布局的電連接意思是觸頭之間的接觸壓力通過徑向的力獲得的連接，以及通過軸向布局的電連接意思是觸頭之間的接觸壓力通過軸向的力獲得的連接。根據本發(fā)明的第二方面，提供一種操作本發(fā)明的第一方面的選擇器開關的方法。 所述方法包括步驟開關觸頭與固定的分步觸頭接觸和不接觸地被移動，通過旋轉切換軸插入物啟動各自的真空開關之一，其中對于每一對杠桿和真空開關，通過杠桿和真空開關的結構元件軸向地啟動真空開關，杠桿和真空開關的結構元件相互嚙合，其響應于徑向移動的杠桿使真空開關被軸向地移動。本發(fā)明的一個優(yōu)點是移動真空斷路器的引導更簡單。氣體將不堵在真空斷路器的波紋管的旁邊。選擇器開關的設計非常穩(wěn)健和高效。切換軸插入物更容易地安裝在圓筒中的正確位置中。同時，帶有徑向凸輪操作的選擇器開關對制造公差更不敏感。通過此后給出的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的詳細說明和附圖1-4，本發(fā)明其他的特征和優(yōu)點將變得明顯，其僅通過圖示給出，而不是為了限制本發(fā)明。


圖1圖示了本發(fā)明的選擇器開關的原理的選擇器開關的示意頂視圖。圖2是根據本發(fā)明的選擇器開關的主要部件的透視圖。圖3是包括在圖2的選擇器開關中的開關觸頭和固定的分步觸頭的放大透視圖。圖4是包括在圖2的選擇器開關中的切換軸插入物和圓筒之間的接口的放大的側面視圖。圖5A-圖5C圖示了杠桿和用于布置在切換軸插入物上的杠桿的引導裝置的杠桿的簡化截面。
具體實施例方式現在參考附圖細節(jié)，其中相同標號標識的元件相互等價，以及首先，特別地，對于圖1，選擇器開關用于改變變壓器的比率，通過電力地或電流地將電網或網絡端子13連接到固定的分步觸頭14，其牢固連接到變壓器的分步繞組的抽頭。在切換期間，與過渡電阻 16串聯(lián)連接的右手開關觸頭12通過旋轉開關軸插入物11首先從分步觸頭η轉動到相鄰的的分步觸頭η+1，在此過程中，與右手開關觸頭12串聯(lián)連接的真空開關14和電阻16在從分步觸頭η提起右手開關觸頭12之前打開，以及僅在右手開關觸頭12被應用于下一個的分步觸頭η+l之后再次閉合。在切換過程中，發(fā)生打開與左手開關觸頭12串聯(lián)電連接的真空開關15，這樣負載電流交換到右手開關觸頭12以及與右手開關觸頭12串聯(lián)連接的真空開關15。在這個過程中，電壓升高，而當切換以反方向執(zhí)行時電壓降低。在切換時，試圖使真空開關15閉合(圖1的右邊)與隨后的真空開關15打開(圖 1的左邊)之間的時間盡可能短，因為在這段時間期間分步繞組的一步是電短路的，以及這個時段期間的分步短路工作必須由電阻器16承受。本發(fā)明涉及真空開關15及其操作。簡而言之，切換軸插入物11包括帶有在切換軸插入物11旋轉時跟隨凸輪結構的凸輪跟隨器的2個杠桿。引起的杠桿的徑向移動被獲得。 杠桿和真空開關的相互嚙合的結構元件將杠桿的徑向移動轉化為真空開關的軸向移動?，F在轉到圖2-圖4，將說明根據本發(fā)明的具體實施方式
的用于從變壓器的一個抽頭切換到下一個的選擇器開關。所述選擇器開關包括可旋轉切換軸插入物11，其包括每個相2個開關觸頭12以及網絡端子觸頭13.固定的分步觸頭14沿圓周固定地布置在圍繞切換軸插入物11設置的絕緣圓筒22 上，其中固定的分步觸頭14連接到變壓器的抽頭。當切換軸插入物11旋轉時，開關觸頭12 設置為與固定的分步觸頭14接觸和不接觸地移動。優(yōu)選的，本發(fā)明的選擇器開關是直立的，S卩，其軸向與垂直軸平行且其徑向是水平的。導電的套管或環(huán)觀固定布置在圓筒22的內表面上。當切換軸插入物11旋轉時， 網絡端子觸頭13用作提供與套管觀的持續(xù)電接觸的滑動觸頭。雖然所示實施方式中的開關觸頭12用于與固定的分步觸頭14接觸地移動以建立實質的徑向布局的電連接(即，施加接觸壓力的力是沿著徑向的)，本發(fā)明不限于這種情況。例如，開關觸頭12可用于與固定的分步觸頭14接觸地移動以建立實質的軸向布局的電連接(即，施加接觸壓力的力是沿著軸向的)。類似地，網絡端子觸頭13可用于與套管觀接觸地移動，同時用施加接觸壓力的軸向的力建立連接。各自的軸向布置的真空開關15連接在每個開關觸頭12與網絡端子觸頭13之間。 當真空開關15閉合時，在圖4的41中指出典型的電流路徑。在圖4中還可以看出，在一邊的開關觸頭12和固定的分步觸頭14，以及在另一邊的網絡端子觸頭13和套管觀，布置在不同的軸位置。每個開關觸頭12和網絡端子觸頭13可以具有彈簧偏置的接觸管腳以便保護正確的電連接?？商鎿Q地，提供其他種類的裝置用于施加適當的接觸壓力。為了如參考圖1所述操作真空開關，提供基于凸輪的機制。凸輪結構23沿圓周布置在圓筒觀的內表面上，以及提供切換軸插入物11，對于每個真空開關15，提供在其外端的具有滾軸25的徑向延伸和徑向可移動杠桿M被布置以當旋轉切換軸插入物11時跟隨凸輪結構23，以及因此，杠桿M徑向移動。每一個杠桿M用于啟動各自的真空開關15之一。為此，每一個杠桿M在其內部上端上設置有斜面或表面26，以及每一個真空開關15在其上端設置有滾軸27，其在操作期間被強制靠著斜面26。因此，杠桿M沿徑向向內移動迫使與杠桿M嚙合的真空開關15沿軸向向上移動以及因此真空開關15打開。類似地，當杠桿M沿徑向向外移動時，與杠桿M嚙合的真空開關15被迫使沿軸向向下移動以及因此真空開關15閉合。為了保證在杠桿對沿徑向向內移動期間，真空開關15的滾軸27跟隨杠桿M的斜面沈，真空開關15優(yōu)選地是利用具有向下操作的軸向力彈簧偏置的。這個力也優(yōu)選地獲得適當的電接觸壓力。每一個杠桿M用于啟動各自的真空開關15之一，通過當切換軸插入物11旋轉時杠桿M徑向移動，迫使真空開關15被軸向啟動。每一對杠桿M和真空開關15通過楔效應介質當杠桿被徑向地移動時，軸向地啟動各自的真空開關15。在所示的實施方式中，杠桿M包括斜面26，以及真空開關包括滾軸27，其中面沈和滾軸27提供楔效應，將徑向移動轉換為軸向移動，即，在所示優(yōu)選實施方式中的水平移動轉換為垂直移動。通過提供用于各自的杠桿M的徑向軌跡或徑向路徑的引導裝置四、30，每個杠桿 M被引導沿徑向移動。在切換軸插入物11旋轉期間，當凸輪跟隨器25遇到凸輪結構上的凸輪23時，引導裝置四、30引導并迫使杠桿M徑向移動。引導裝置四、30可以類似于如上述D 1中使用的引導滾軸和徑向槽的系統(tǒng)。引導裝置四、30設置為防止杠桿對沿圓周方向移動。因此，每個杠桿M被防止在水平面中旋轉。引導裝置還設置為防止每個杠桿M 在垂直方向移動，所示抽頭變換器的軸向。引導裝置在圖中示例為從水平表面垂直延伸的突出物四，突出物四圍繞杠桿對。突出物四設置為配合槽30，在杠桿M的側面上縱向延伸。徑向延伸的杠桿M的側面上的縱向槽30與引導突出物四的組合用于在操縱切換軸插入物11期間將杠桿M引導到徑向移動。引導裝置四、30可以用不同方式提供，與對應的杠桿M的部件或部分配合引導杠桿M徑向移動并防止沿圓周移動、旋轉和垂直移動。例如， 隧道型元件比如一個或多個圓筒孔可以與對應配合設計的滑動元件一起使用，象圓筒活塞部分或元件，互補元件可設置于任一部件中。其他可能和合適的引導裝置類型以及杠桿M 的對應實施方式包括設置為提供徑向移動并防止其他方向的移動的軌道和滾軸。可替換地或附加地，引導裝置可以是真空開關15的啟動桿的部件或部分，例如使用設計為配合和引導杠桿直接沿徑向并防止杠桿從其徑向延伸方向轉向的輪或滾軸27，在水平面中限制垂直于徑向移動的橫向移動。杠桿M被引導筆直地移動以及在整個移動期間徑向地延伸。為了減少摩擦，引導裝置可以包括通過各個軸上的滾珠軸承布置的4個輪子四，輪子在杠桿M中提供的軌道中運行。如每個杠桿M的右側所示，在圖2中，引導槽或多個槽30可以是C型，當與滾輪、 滾軸或滑動突出物四配合時防止沿圓周和垂直移動。引導裝置可以被提供有相互嚙合的滑動表面，類似于多屜柜中的抽屜。另一個示例圖示在圖5A中，其中具有橫向突起和縱向延伸邊緣部分29A的杠桿M 在具有C型滑動凹槽的導軌30A中滑動。另一個示例圖示在圖5B中，其中具有帶斜面的成形側面^B的杠桿M延伸到具有滾軸軸承30B的引導凹槽中。另一個示例圖示在圖5C中，其中其橫向側面具有C型槽^C的杠桿24，與軸31C 上的滾珠軸承30C配合，相對于插入物11徑向地引導杠桿對。與真空開關的偏置類似，在杠桿M延徑向向外移動期間，為了保證杠桿M的滾軸25跟隨凸輪結構23，杠桿M優(yōu)選地是利用具有向外操作的徑向力彈簧偏置的。應該理解在所示實施方式中(圖2和圖4)，杠桿M的滾軸25設置為軸向跟隨凸輪結構23的分離部分，該部分具有不同的形狀。但是，這不是前提。在可替換實施方式中， 杠桿布置在相同的軸位置以及其滾軸跟隨同一凸輪外形。雖然所示實施方式中將杠桿M的徑向移動轉換為真空開關15的軸向移動的結構元件包括杠桿M的斜面沈以及真空開關的滾軸27，但是技術人員易于發(fā)現提供等效功能的其他種類的結構元件。而且，可通過在水平軸上布置輪子或滾珠軸承提供滾軸27，垂直于真空開關的垂直方向以及垂直于杠桿M的徑向。這些帶有滾珠軸承的滾軸27被布置為以在杠桿M徑向移動期間在杠桿M的斜面或表面26上滾動。斜面或表面沈圖示為直的斜面，但是它可以被設置為彎曲的斜面，比如凹的或凸的表面。彎曲的斜面使得當軸插入物11以恒定角速度旋轉時可能改變真空開關的打開速率?？梢耘c設計凸輪跟隨器25和凸輪結構23提供的曲率一起設計彎曲的斜面，這樣，可以在最關鍵的切換時刻提供真空開關15的啟動桿的最大速度。一般，每一對杠桿和真空開關包括相互嚙合的結構元件，這迫使真空開關通過杠桿徑向移動被軸向啟動。優(yōu)選地，對每一對杠桿和真空開關，結構元件迫使當杠桿徑向移動時真空開關通過楔效應的介質被軸向啟動。結構元件可以包括如上所述的斜面、凹槽、或與上述滾軸相互嚙合的槽，或突起。 有利地，對每一對杠桿和真空開關，杠桿包括斜面、凹槽或槽，以及真空開關包括滾軸或突起。應理解可旋轉切換軸插入物可以包括一個或幾個另外的開關觸頭，以及連接在每個另外的開關觸頭和網絡端子觸頭(未圖示)之間的各自的另外的真空開關。對于每個另外的真空開關，提供徑向延伸和徑向可移動的杠桿，所述杠桿其外端具有設置為跟隨凸輪結構的凸輪跟隨器，其中，當切換軸插入物11旋轉時，每一個另外的開關觸頭用于與固定的分步觸頭14接觸和不接觸地移動，以及每一對另外的杠桿和另外的真空開關包括相互嚙合的結構元件，其迫使通過杠桿徑向移動，真空開關被軸向啟動。應理解本發(fā)明已在上面詳細說明，但是本發(fā)明不限于這些細節(jié)。本發(fā)明被所附專利權利要求書所限定。
權利要求
1.一種用于從變壓器的一個抽頭切換到下一個的選擇器開關，包括-可旋轉切換軸插入物(11)，包括每相至少兩個開關觸頭(12)和網絡端子觸頭 (13)；-固定的分步觸頭(14)，沿圓周布置在圍繞所述可旋轉切換軸插入物設置的圓筒02) 上，固定的分步觸頭連接到所述變壓器的抽頭；-各自的真空開關(15)，連接在每個開關觸頭和網絡端子觸頭之間；以及-凸輪結構(23)，沿圓周布置在所述圓筒的內表面上，其中-所述可旋轉切換軸插入物還包括，對于每個所述真空開關，在其外端設置有具有用于跟隨所述凸輪結構的凸輪跟隨器05)的徑向延伸和徑向可移動的杠桿04)；以及-在所述切換軸插入物旋轉時，所述開關觸頭用于與所述固定的分步觸頭接觸和不接觸地移動，以及每個所述杠桿設置為啟動各自的所述真空開關之一，其特征在于-每一對所述杠桿和真空開關包括相互嚙合的結構元件06，27)，其通過徑向地移動杠桿，迫使真空開關被軸向地啟動。
2.根據權利要求1所述的選擇器開關，其中，對于每一對所述杠桿和真空開關，結構元件在當杠桿被徑向移動時，通過楔效應介質，迫使真空開關被軸向地啟動。
3.根據權利要求1或2所述的選擇器開關，其中，對于每一對所述杠桿和真空開關，相互嚙合的結構元件包括與滾軸(XT)或突起相互嚙合的斜面( )、凹槽或槽。
4.根據權利要求3所述的選擇器開關，其中，對于每一對所述杠桿和真空開關，所述杠桿包括斜面、凹槽或槽，以及所述真空開關包括滾軸或突起。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的選擇器開關，其中所述開關觸頭設置為與所述固定的分步觸頭接觸地移動以建立實質的徑向布局的電連接。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的選擇器開關，其中所述開關觸頭設置為與所述固定的分步觸頭接觸地移動以建立實質的軸向布局的電連接。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的選擇器開關，其中可移動杠桿的凸輪跟隨器設置為軸向跟隨所述凸輪結構的分離部分，該部分具有不同的形狀。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的選擇器開關，其中套管08)提供在所述圓筒的內表面上，以及當所述可旋轉切換軸插入物旋轉時，網絡端子觸頭為提供與所述套管的持續(xù)接觸的滑動觸頭。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的選擇器開關，其中-所述可旋轉切換軸插入物包括另外的開關觸頭，以及另外的徑向延伸和徑向可移動的杠桿，其外端具有設置為跟隨所述凸輪結構的凸輪跟隨器；-另外的真空開關連接在另外的開關觸頭和網絡端子觸頭之間；以及-當可旋轉切換軸插入物旋轉時，另外的開關觸頭設置為與所述固定的分步觸頭接觸和不接觸地移動，以及另外的杠桿和另外的真空開關包括相互嚙合的結構元件，其通過徑向地移動杠桿，迫使真空開關被軸向地啟動。
10.一種操作選擇器開關的方法，選擇器開關包括可旋轉切換軸插入物(11)，其包括每相至少兩個開關觸頭(1 和網絡端子觸頭(1 ；固定的分步觸頭(14)，沿圓周布置在圍繞所述可旋轉切換軸插入物設置的圓筒0 上，固定的分步觸頭連接到所述變壓器的抽頭；各自的真空開關(15)，連接在每個開關觸頭和網絡端子觸頭之間；以及凸輪結構(23)，沿圓周布置在所述圓筒的內表面上，其中，所述可旋轉切換軸插入物還包括，對于每個所述真空開關，在其外端設置有具有設置為跟隨所述凸輪結構的凸輪跟隨器05)的徑向延伸和徑向可移動的杠桿04)，由此徑向移動杠桿，所述方法包括步驟-通過旋轉所述可旋轉切換軸插入物，所述開關觸頭與所述固定的分步觸頭接觸和不接觸地移動，以及啟動各自的所述真空開關之一，其特征在于-對于每一對所述杠桿和真空開關，通過杠桿和真空開關的結構元件06，27)，真空開關被軸向地啟動，結構元件相互嚙合以及響應于杠桿的徑向移動，迫使真空開關軸向移動。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，對于每一對所述杠桿和真空開關，當杠桿被徑向移動時，通過楔效應介質，通過迫使真空開關軸向移動，真空開關被軸向地啟動。
全文摘要
一種用于切換變壓器抽頭的選擇器開關，包括切換軸插入物(11)，其包括兩個開關觸頭(12)和網絡端子觸頭(13)。固定的分步觸頭(14)，沿圓周布置在圍繞切換軸插入物設置的圓筒(22)上，固定的分步觸頭連接到變壓器的抽頭。各自的真空開關(15)連接在每個開關觸頭和網絡端子觸頭之間，凸輪結構(23)沿圓周布置在所述圓筒的內表面上，以及切換軸插入物還，對于每個真空開關，包括在其外端設置的具有用于跟隨所述凸輪結構的凸輪跟隨器(25)的徑向可移動杠桿(24)。每一對杠桿和真空開關包括相互嚙合的結構元件(26，27)，這通過徑向地移動杠桿，迫使真空開關軸向地啟動。
文檔編號H01H9/00GK102460623SQ201080026199
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權日2009年6月10日
發(fā)明者L·瓊森 申請人:Abb研究有限公司