SE527857C2 - Lastkopplare, förfarande för manövrering av sådan och användning av sådan - Google Patents

Description

20 25 30 527 857 2 Lastkopplarens manövrering innebär kommutering från en strömkrets till en annan med åtföljande uppkomst av ljusbåge. För undvikande av nedsmutsning av det isolationsmedium såsom olja som lastkopplaren normalt är nedsänkt i och för att minska slitaget på brytkontakterna är det förut känt att använda vakuum- brytare för de kopplingsförlopp där ljusbåge uppstår. Det elektriska kontaktslitaget sker då endast hos vakuumbrytaren. För ett ur elektrisk synpunkt ändamålsenligt förlopp är en lastkopplare av detta slag försedd med åtminstone en huvudgren och en resistansgren.

En lastkopplare av detta slag är förut känd genom exempelvis US 5786552. Den däri beskrivna lastkopplaren har således en huvudgren och en resistansgren, i stationärt tillstånd parallellkopplade och anslutna till en utgående ledning. Vardera grenen är försedd med en vakuumbrytare och en med denna seriekopplad kontakt. Dessa manövreras i en bestämd sekvens då lastomkoppling ska ske, där det är viktigt att tillse att huvudgrenen manövreras före resistansgrenen. Därmed kan huvudgrenens vakuumbrytare vara dimensionerad för brytning endast av lastströmmen och resistansgrenens vakuumbrytare för den cirkulationsström som uppträder. Vid omvänd följd skulle huvudgrenens vakuumbrytare tvingas bryta summan av dessa strömmar och således dimensioneras härför. Vardera kontakt manövreras i olika riktning i en fram- och återgående rörelse för att åstadkomma en manövreringssekvens där huvudkontakten manövreras före resistanskontakten. Detta gör att kontaktsystemet kräver speciella arrangemang, vilket medför en komplex mekanisk lösning av lastkopplaren, vilket således försvårar en effektiv produktionsanpassning på grund av den relativt omständliga monteringen av lastkopplaren. Dessutom är denna lösning av lastkopplare relativt utrymmeskrävande.

Ytterligare exempel på liknande anordningar beskrivs exempelvis i WO94/02955, WO99/60588, WO00/24013, WO02/31846, EP 712140, EP 650637, EP 1197977, GB 2000911, US 4 978 815, DE 29622685 och DE 4315060. l svenska patentansökan SE 0401713-3 beskrivs en lastkopplare och förfarande för manövrering av en sådan där nämnda nackdelar med förut känd teknik är undanröjda och således uppnå en manövrering där det på ett enkelt sätt tillförsäkras att huvudkontakten alltid manövreras före resistanskontakten.

Komponenterna för en lastkopplare av detta slag dimensioneras bl a för att 10 15 20 25 30 527 857 3 överföra en högsta lastström i kontinuerlig drift. Det kan emellertid finnas ett önskemål att utnyttja dessa komponenter även för en högre lasström. Ett känt sätt att åstadkomma detta är att förse en lastkopplare med en förbigångsfunktion, som innebär att lastströmmen i huvudsak förs via en förbigångskoppling vid kontinuerlig drift. En fördel är att lastströmmen kan ökas eftersom vakuumbrytare och kontakter i huvudsak endast belastas momentant under kopplingsförloppet. En bieffekt är att en förbikoppling och möjliggör minskning av förlusterna vid en lanskopplare. Vidare kan förluster hos lastkopplaren då kan minskas. En nackdel med kända förbigångstunktioner av detta slag är att lastkopplaren mäste förses med komplicerade och dyra medel för manövrering av de ytterligare komponenter. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en lastkoppla- re och förfarande för manövrering av en sådan där nämnda nackdelar är undanröjda och således uppnå en snabb och enkel och tillförlitlig manövrering av förbikopplingsfunktionen.

Redogörelse för uppfinningen Det uppställda ändamålet har i enlighet med uppfinningens första aspekt emåtts genom att en lastkopplare av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget uppvisar de speciella särdragen att den elektriska kretsen även innefattar en förbigångsgren innefattande en förbigångskontakt och att manövreringsorganet är anordnat att vid manövrering alltid vrida förbigångskontakten i en och samma vridriktning.

Tack vare att rörelsemönstret för förbigångskontakten genom den enkelriktade rörelsen blir avsevärt förenklat elimineras de nackdelar som är förknippade med förut känd teknik. Dessutom kan förbigàngskontakten utformas på ett mycket enkelt sätt och med förhöjd funktionssäkerhet genom att vridrörelsen hela tiden är riktad åt samma håll. Vidare blir det då enklare att mekaniskt uppfylla villkoret att förbigångskontakten alltid manövreras före huvudkontakten som i sin tur alltid manövreras före resistanskontakten. Härvid möjliggöres även ett snabbt kopplingsförlopp vilket ger liten belastning på kopplingskomponenterna. Ett kopplingsförlopp med lastkopplaren enligt uppfinningen sker under en tidsrymd av ca 100 ms, varvid inses att lastströmmen i till närmare 100% av drifttiden kommer att ledas genom förbigångskontakten. 10 15 20 25 30 527 857 4 Enligt en föredragen utföringsform är manövreringsorganet anordnat att vrida såväl förbigàngskontakten, huvudkontakten som resistanskontakten i en och samma vridriktning.Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är lörbigängskontakten, huvudkontakten och resistanskontakten anordnade att vridas i samma riktning. Detta medför att erforderliga rörelseöverföringsorgan kan utformas på ett enkelt sätt.

Enligt en alternativ föredragen utföringsform iförhàllande till den närmast ovan angivna är tvà av förbigàngskontakten, huvudkontakten och resistanskontakten anordnade att vridas i motsatt riktning mot den tredje kontakten. Vid vissa utföranden av erforderliga rörelseöverföringsorgan eller orientering av kontakterna kan detta alternativa utförande medföra den enklaste lösningen. Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av den uppfunna last- kopplaren innefattar manövreringsorganet en manövreringsaxel, första rörelse- överföringsorgan för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln till en vrid- axel hos huvudkontakten och andra rörelseöverföringsorgan för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln till en vridaxel hos resistanskontakten och femte rörelseöverföringsorgan för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln till en vridaxel hos förbigàngskontakten.Därigenom kommer kontakterna att manövreras individuellt vilket underlättar att uppnà smà dimensioner och låg manövreringsenergi genom att kontakterna kan ha kortare glidsträckor och mindre friktionsförluster med bibehållen självrensande funktion. En följd av detta är även att nedsmutsning av oljan med slitagepartiklar blir làg.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform innefattar det femte rörelseöverföringsorganet en maltesermekanism.

Detta är en för ändamålet speciellt lämpad mekanism eftersom den med enkla medel medger omvandling av en vridrörelse till en intermittent vridrörelse. där den drivna delen i mekanismen efter en vridrörelse lätt kan fàs att inta en position där den är redo att drivas i en ny likadan rörelse. Därutöver uppvisar maltesermekanismen en inneboende mekanisk läsning. Med en malteser- mekanism i ett fyrdelat utförande uppnàs dessutom att en vridrörelse pà 90° utförs, vilket är ändamålsenligt i det här sammanhanget.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är manövreringsorganet anordnat att manövrera även huvudgrenens vakuumbrytare och resistansgrenens vakuumbrytare. 10 15 20 25 30 527 857 5 Därmed uppnås fördelen av att hela omkopplingsförloppet initieras via ett gemensamt manövreringsorgan vilket ger ökad styrbarhet och kontroll av förloppet.

Enligt ytterligare en töredragen utföringsform innefattar manövrerings- organet ett tredje rörelseöverföringsorgan för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln till manövreringsrörelse för huvudgrenens vakuumbrytare och ett fjärde rörelseöverföringsorgan för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln till manövreringsrörelse för resistansgrenens vakuumbrytare.

Genom att rörelseöverföringsorganen för brytarna är separata från de för kontakterna kan respektive rörelseöverföringsorgan utformas sä att det är optimalt anpassad till den respektive rörelse som ska utföras. Dä var och en av de fem en- hetema som ska manövreras har ett individuellt rörelseöverföringsorgan erhålles dessutom maximal flexibilitet vad gäller relationen mellan de olika manövrerings- åtgärderna.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är de första, andra, tredje , fjärde och femte rörelseöverlöringsorganen anordnade så att manövrering av huvudkontakten, resistanskontakten, huvudgrenens vakuumbrytare respektive resistansgrenens vakuumbrytare samt förbigàngskontakten sker i en förutbestämd sekvens och vid förutbestämda vinkelrörelser hos manövreringsaxeln.

Vid omkoppllng av lasten är det nödvändigt att de olika komponenterna manövreras i en förutbestämd sekvens. Med denna utföringsform åstadkommes detta pà ett enkelt sätt genom att den förutbestämda sekvensen etableras genom mekaniken hos rörelseöverföringsorganen. Vidare finns en optimal tidsrelation för de olika momenten i manövreringsprocessen. Genom att respektive rörelseorgan aktiveras i beroende av manövreringsaxelns vinkelläge kan förutbestämda tidsrelationer åstadkommas på ett säkert och enkelt sätt. Nämnda utföringsformer möjliggör också att lastkopplarens olika enkelt kan sammanbyggas bildande en integrerad enhet.

Ur uppfinningens andra aspekt har det uppställda ändamålet ernåtts genom att ett förfarande av det i patentkravets 9 ingress angivna slaget innefattar den speciella åtgärden att vid manövrering vrids förbigàngskontakten alltid i en och samma vridriktning.

Därmed uppnås fördelar av motsvarande slag som vinnes med den uppfunna lastkopplaren och som redogjorts för ovan. 10 15 20 25 30 527 857 n O Enligt föredragna utföringsformer av det uppfunna förfarandet utövas det med en lastkopplare enligt uppfinningen eller mer speciellt enligt någon av de föredragna utföringsformerna av densamma. Därvid vinnes motsvarande fördelar som angivits ovan.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande beskrivning av för- delaktiga utföringsexempel av densamma under hänvisning till medföljande ritningsfigurer.

Kort beskrivning av figurerna Figur 1år ett kretsschema för en fas av en lastkopplare enligt svenska patentansökan SE 0401713-3.

Figur 1a är ett kretsschema för en fas av en lastkopplare enligt ett utföringsexempel av uppfinningen Figur 2 är ett diagram illustrerande lastkopplarens komponenters status som funktion av tiden vid en lastkopplare enligt figur 1a.

Figur 3 är ett blockschema illustrerande den mekaniska kraftöverföringen vid en lastbrytare enligt figur 1a.

Beskrivning av fördelaktiga utföringsexempel Figur 1 är ett kopplingsschema illustrerande en lastkopplare enligt svenska patentansökan SE 0401713-3. . Figuren visar omkoppling av endast en fas och det torde förstás att en motsvarande lastkopplare är anordnad för vardera fas vid tex. trefas. Lastkopplaren har en huvudgren 1 och en med denna parallell- kopplad resistansgren 2. l huvudgrenen 1 finns en vridkontakt 11 i serie med en vakuumbrytare 12. l resistansgrenen finns likaledes en resistanskontakt 21 och en vakuumbrytare 22. I resistansgrenen 2 finns dessutom en resistans 30. Huvud- kontakten har en rörlig kontaktpart 17 som är anordnad att kunna vridas moturs, såsom visas i utiöringsexemplet enligt figur 1, och fyra fasta kontaktparter 13-16.

Den rörliga kontaktparten 17 är anordnad att parvis kontaktera de fasta kontaktparterna för alternering av anslutning. Flesistanskontakten 21 har samma principiella uppbyggnad och funktion. l det visade läget är lastkopplaren i ett läge där den förbinder en utgående ledning 5 med en ledning 3 förbunden med ett uttagsställe hos exempelvis en transformator. Det kan här nämnas att i en lastkopplare med trefasigt utförande 10 15 20 25 30 527 857 7 motsvarar ledning 5 den gemensamma neutralpunkten. Med 4 betecknas ledningen till ett andra uttagsställe hos transformatorn. Anslutningarna av ledningarna 3 och 4 till relevant uttagsställe hos transformatorn är ästadkornna av en väljare som ej visas i figuren. Ledningen 3 är via en gren 28 ansluten till de fasta kontaktparterna 13, 23 och 204 . Ledningen 4 är via en gren 29 ansluten till de fasta kontaktparterna 16, 26 och 205.

Figur 1a är ett kopplingsschema illustrerande en lastkopplare av det slag till vilken föreliggande uppfinning hänför sig. Lastkopplaren enligt figur 2 är försedd med en förbigàngsgren 200 med en förbigàngskontakt 201.

Förbigàngskontakten 201 består av en rörlig kontaktpart 202 som i sin fasta ände âr elektriskt kopplad till en kontaktpart 203 och till sin rörliga ände växelvis anslutes till kontaktparterna 204 och 205. l det visade läget ledes huvuddelen av lastströmmen fràn ledningen 3 via förbigängskontakten 201 genom kontaktparterna 204 och 203 till ledningen 5.

Härigenom belastas inte vacuumbrytaren 12 i någon högre grad 12, eftersom resistansen genom förbigängskontakten 201 är lägre än vacuumbrytarens resistans.

Dä lastkopplaren ska omkoppla utgående ledning 5 till att anslutas till det med ledning 4 förbundna uttagsstället från det i figuren visade läget där den ut- gående ledningen 5 är ansluten till det med ledning 3 förbundna uttagsstället sker detta i följande steg. 1. Förbigàngsgrenens förbigängsbrytare 201 öppnas genom att vrida dess rörliga kontaktpart 202 90° moturs vilket får till följd att kontakten mellan kontaktparterna 203, 204 bryts och lastströmmen flyttas över till huvudgrenens vakuumbrytare 12 2. Huvudgrenens vakuumbrytare 12 öppnas vilket får till följd att lastströmmen flyttas över till resistansgrenen. 3. Huvudkontakten 11 manövreras genom att vrida dess rörliga kontaktpart 17 90° moturs frán det i figuren visade läget där den kontakterar det fasta kontaktpartparet 13,15 till ett läge där den kontakterar det fasta kontaktpartparet 14,16. 4. Huvudgrenens vakuumbrytare 12 sluts varvid lastströmmen tas över och cirkulationsström börjar flyta. 10 15 20 25 30 527 857 8 5. Resistansgrenens vakuumbrytare 22 öppnas varvid cirkulatlonsströmmen bryts. 6. Flesistanskontakten 21 manövreras genom att vrida dess rörliga kontaktpart 27 90° moturs från det i figuren visade läget där den kontak- terar det fasta kontaktpartparet 23, 25 till ett läge där den kontakterar det fasta kontaktpartparet 24, 26. 7. Flesistansgrenens vakuumbrytaren sluts. 8 Förbigängsgrenens förbigangsbrytare 201 sluts genom att vrida dess rörliga kontaktpart 202 90° moturs vilket fär till följd att kontaktparterna 203, 205 sluts och lastströmmen flyttas över från huvudgrenens vakuumbrytare 12 till förbigángsbrytaren 201. lslutläget är den utgående ledningen 5 kopplad till det med ledningen 4 förbundna uttagsstället pà transformatorn. Då lastkopplaren nästa gäng ska manövreras sker det på ett motsvarande sätt och sä att förbigångskontakten, huvudkontakten och resistanskontakten även då vrids åt samma håll som tidigare dvs. moturs. l figur 2 illustreras förloppet i ett diagram med x-axeln som tidsaxel. Till- ståndet för vardera komponent 201, 11, 12, 21 och 22 under olika skeden under förloppet anges. För förbigängskontakten innebär läge 1 att de fasta kontaktparterna 203 och 204 förbinds och läge två att det fasta kontaktparterna 203 och 204 förbinds. För huvudkontakten 11 innebär läge 1 att de fasta kontaktparterna 13 och 15 förbinds och läge 2 att de fasta kontaktparterna 14 och 16 förbinds. För resistanskontakten 21 innebär läge 1 att de fasta kontaktparterna 23 och 25 förbinds och läge 2 att de fasta kontaktparterna 24 och 26 förbinds.

Figur 3 är ett blockschema som schematiskt illustrerar det mekaniska manövreringsorgan som åstadkommer rörelsen hos lastkopplarens komponenter.

En ingående drivaxel 41 är via ett rörelseomvandlingsorgan 40 kopplad till en mellanaxel 51. Drivaxeln 41a är sådan att den vid manövrering kan komma att vrida sig ät ena eller andra hàllet. Flörelseomvandlingsorganet 40 är utformat så att mellanaxeln 51 alltid bibringas en vridrörelse åt ett och samma håll oberoende av åt vilket håll drivaxeln 41 vrids.

Dä mellanaxeln 51 vrids matar den in energi i en mekanisk energiackumu- lator 50. Efter en bestämd vinkelrörelse hos mellanaxeln utlöses den ackumulera- de energin varvid manövreringsaxeln 61 vrids snabbt och kraftfullt. Manövrerings- 10 15 20 527 857 9 axelns vridning överföres via rörelseöverföringsorgan 70a, 70b och 70c till en vrid- rörelse hos huvudkontakten 11 respektive resistanskontakten 21 och förbigàngskontakten 201 och via rörelseöverföringsorgan 60a och 60b till en translationsrörelse hos huvudgrenens vakuumbrytare 12 respektive resistansgrenens vakuumbrytare 22. Därigenom sker den selwens av rörelser hos lastkopplaren som beskrivits ovan i anslutning tiil figurerna 1 - 3.

Det i figur 3 illustrerade rörelseomvandlingsorganet 40 utgörs i huvudsak av ett system av samverkande kugghjul. Energiackumulatorn 50 utgörs i huvudsak av en vridfjäder av typen plan spiralfjäder. Alternativt kan energiackumulatorn 50 i huvudsak utgöras av ett flertal med varandra parallellt kopplade plana spiralfjädrar. Spiralfjädern eller spiralfjädrarnai energiackumulatorn spänns alltid i en och samma rotationsriktning, dvs. fjädern/fjädrarna uppvisar företrädesvis en förutbestämd uppladdningsriktning respektive urladdningsriktning oberoende av åt vilket håll drivaxeln 41a vrids. Rörelseöverföringsorganen 70a, 70b och 70c utgöres i huvudsak av maltesermekanismer och rörelseöverföringsorganen 60a och 60b utgöres i huvudsak av kammekanismer. Dessa olika enheter är beskrivna i svenska patentansökan SE 0401713-3 men de kan även utföras men även alternativa utföranden är möjliga.

Claims (11)

10 15 20 25 30 527 857 10 PATENTKRAV

1. Lastkopplare innefattande ett manövreringsorgan och en elektrisk krets med en huvudgren (1) och en resistansgren (2), vilken huvudgren (1) innefattar en huvudkontakt (11) och en huvudvakuumbrytare (12), och vilken resistansgren (2) innefattar en resistanskontakt (21 ), en resistansvakuumbrytare (22) och en resistans (30), vilket manövreringsorgan är anordnat att vid manövrering först manövrera huvudkontakten (11) och därefter resistanskontakten (21), där manövreringsorganet är anordnat att vid manövrering alltid vrida åtminstone huvudkontakten (11) i en och samma vridriktning, kännetecknad av att den elektriska kretsen även innefattar en förbigàngsgren (200) innefattande en förbigàngskontakt (201) och att manövreringsorganet är anordnat att vid manövrering alltid vrida förbigángskontakten (201) i en och samma riktning.

2. Lastkopplare enligt patentkrav 1-, kännetecknad av att föbigángskontakten (201), huvudkontakten (11) och resistanskontakten (21) är anordnade att vridas i samma riktning.

3. Lastkopplare enligt patentkrav 1, kännetecknad av att två av föbigàngskontakten (201), huvudkontakten (11) och resistanskontakten (21) âr anordnade att vridas i motsatt riktning mot den tredje kontakten.

4. Lastkopplare enligt patentkraven 1-3, kännetecknad av att manövrerings- organet innefattar en manövreringsaxel (61 ), första rörelseöverföringsorgan (70a) för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln (61) till en vridaxel hos huvudkontakten och andra rörelseöverföringsorgan (70b) för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln (61) till en vridaxel hos resistanskontakten (21) och femte rörelseöverföringsorgan (70c) för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln (61) till en vridaxel hos förbigángskontakten (201 ).

5. Lastkopplare enligt patentkrav 4, kännetecknad av att nämnda första (70a) och andra (70b) och femte (70c) rörelseöverföringsorgan är sà anordnade att vridning av resistanskontakten (21) inträffar sedan manövreringsaxeln (61) vridits en förutbestämd vinkel från det läge då vridning av huvudkontakten (11) 10 15 20 25 30 527 857 44 ll sker och vridning av huvudkontakten (11) inträffar sedan manövreringsaxeln (61) vridits en förutbestämd vinkel fràn det läge dä vridning av förbigàngskontakten (201) sker.

6. Lastkopplare enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att nämnda femte rörelseöverföringsorgan (70c) innefattar en maltesermekanism.

7. Lastkopplare enligt något av patentkraven 4-6, kännetecknad av att manövreringsorganet är anordnat att manövrera även huvudvakuumbrytaren (12), resistansvakuumbrytaren (22), varvid manövreringsorganet innefattar ett tredje rörelseöverföringsorgan (60a) för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln till manövreringsrörelse för huvudvakuumbrytaren (12) och ett fjärde rörelseöverföringsorgan (60b) för överföring av vridrörelse hos manövreringsaxeln (61) till manövreringsrörelse för resistansvakuumbrytaren (22)

8. Lastkopplare enligt patentkrav 7, kännetecknad av att nämnda första, andra, tredje, fjärde och femte rörelseöverföringsorgan (70a, 70b, 60a, 60b, 70c) år anordnade så att manövrering av förbigàngskontakten (201 ), huvudkontakten (11), resistanskontakten (21), huvudvakuumbrytaren (12) respektive resistansvakuumbrytaren (21) sker i en förutbestämd sekvens och vid förutbestämda vinklar hos manövreringsaxelns (61) rörelse.

9. Förfarande för manövrering av en lastkopplare, vilken lastkopplare innefat- tar ett manövreringsorgan och en elektrisk krets med en huvudgren, resistansgren och förbigàngsgren, vilken huvudgren innefattar en huvudkontakt och en vakuumbrytare, och vilken resistansgren innefattar en resistanskontakt, en resistansvakuumbrytare och en resistans, och vilken förbigángsgren innefattar en förbigàngskontakt, varvid vid manövrering förbigàngskontakten manövreras före huvudkontakten som manövreras före resistanskontakten och att huvudkontakten vid manövrering alltid vrids l en och samma riktning och resistanskontakten alltid i en och samma vridriktning. kännetecknat av att vid manövrering vrids förbigàngskontakten alltid i en och samma vridriktning. 527 857 10 ll.

10. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att förfarandet utövas med en lastkopplare enligt något av patentkraven 1 - 8.

11. Användning av en lastkopplare enligt något av patentkraven 1 - 8 för att reglera en transformator, reaktor eller kondensator: