本發(fā)明涉及一種多檔位真空有載分接開關(guān)，特別是供電部門使用的一種、能夠快速換擋的多檔位、真空滅弧的有載分接開關(guān)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的有載多檔位變壓器的換擋開關(guān)大多采用盤柱式結(jié)構(gòu)，如專利號(hào)201610358806.7“真空分接開關(guān)”通過轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，帶動(dòng)多組動(dòng)觸頭同步轉(zhuǎn)動(dòng)，分別和不同的靜觸頭接觸，實(shí)現(xiàn)有載條件下的換擋操作。它有載分接開關(guān)的基礎(chǔ)上，增加了真空管和杠桿機(jī)構(gòu)，并且在絕緣筒內(nèi)部安裝有多個(gè)滾輪，杠桿的前端設(shè)置有梯形塊，所述梯形塊在隨著主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與滾輪配合。通過杠桿機(jī)構(gòu)來控制真空管的打開和閉合，并且所述滾輪和杠桿前端梯形塊的配合時(shí)間，和分接開關(guān)的主動(dòng)觸頭、副動(dòng)觸頭與靜觸頭的配合時(shí)間相匹配，保證主動(dòng)觸頭、副動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸之后，所對應(yīng)的真空開關(guān)再閉合，在主動(dòng)觸頭、副動(dòng)觸頭與靜觸頭分離之前，所對應(yīng)的真空開關(guān)提前斷開，起到滅弧作用。

但是該類型的真空分接開關(guān)的的動(dòng)觸頭是通過主軸轉(zhuǎn)動(dòng)來是實(shí)現(xiàn)的，檔位設(shè)置分布在一個(gè)圓面上，出廠時(shí)即設(shè)置好最大檔位數(shù)，不能靈活更換。而且換檔時(shí)較為費(fèi)力，通常配合換檔電機(jī)工作，切換速度較慢，不適合高頻率的換檔操作。

另外，采用永磁結(jié)構(gòu)的切換開關(guān)，如專利號(hào)CN201420176022.9 “一種雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu) ”，設(shè)置有磁芯、儲(chǔ)能裝置、磁控裝置、限位裝置和操動(dòng)桿，通過磁芯和永磁鐵的配合，可以實(shí)現(xiàn)快速換檔，但是由于電磁線圈通電后只能產(chǎn)生磁性和改變磁性方向，該結(jié)構(gòu)的切換開關(guān)，通常只有兩個(gè)或三個(gè)檔位，不能滿足多檔位的開關(guān)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能夠快速換擋的多檔位、真空滅弧的有載分接開關(guān)。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種多檔位真空有載分接開關(guān)，包括切換開關(guān)和選擇開關(guān)兩部分組成，其特征在于：所述選擇開關(guān)包括步進(jìn)電機(jī)、絲桿、絲桿副組成的動(dòng)觸頭模塊的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、由動(dòng)觸頭和多組靜觸頭組成的檔位選擇機(jī)構(gòu)；所述選擇開關(guān)的靜觸頭分為單數(shù)組和雙數(shù)組，單數(shù)組靜觸頭與D動(dòng)觸頭接觸，雙數(shù)組靜觸頭與S組動(dòng)觸頭接觸；

所述切換開關(guān)包括永磁機(jī)構(gòu)和切換模塊，通過設(shè)置在切換模塊上的電磁線圈來快速改變主路接通或副路接通，切換模塊上設(shè)置有兩組真空管，其中主路上設(shè)置有主真空管，副路由主真空管和過渡電阻串聯(lián)組成；

所述切換開關(guān)的永磁機(jī)構(gòu)推動(dòng)主路在S和D觸頭之間切換，副路上設(shè)置有過渡觸頭，副路上的真空開關(guān)在主路分離之前接通，在主路切換完成之后斷開，以保持電路持續(xù)工作。

所述真空管的動(dòng)導(dǎo)電桿頂端設(shè)置有滾輪，滾輪與一個(gè)帶有凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌接觸。

所述滾輪與導(dǎo)軌的凸臺(tái)部分接觸，滾輪改變高度位置，真空管的動(dòng)導(dǎo)電桿被向上拉出，真空管內(nèi)部的兩片接觸片分離，真空管內(nèi)部斷開。

所述選擇開關(guān)還設(shè)置有選擇輔助接點(diǎn)，選擇輔助接點(diǎn)的位置和靜觸頭的位置相對應(yīng)。

所述切換開關(guān)還設(shè)置有切換輔助節(jié)點(diǎn)，切換輔助接點(diǎn)和切換開關(guān)的位置相對應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：它由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，兩組動(dòng)觸頭設(shè)置在絲桿副上，隨著絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著絲桿軸向移動(dòng)；絲桿副移動(dòng)時(shí)，S組動(dòng)觸頭和D組動(dòng)觸頭交替與設(shè)置在絲桿左右兩側(cè)的單數(shù)組靜觸頭和雙數(shù)組靜觸頭發(fā)生接觸，通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以精確控制絲桿副以及設(shè)置在絲桿副上方的動(dòng)觸頭模塊的位置。切換開關(guān)和選擇開關(guān)兩部分獨(dú)立動(dòng)作，可以根據(jù)需要更換，絲桿的長度可以任意設(shè)置，因此檔位可以無限制地添加，解決了現(xiàn)有的永磁機(jī)構(gòu)的分接開關(guān)的檔位不能增加的缺陷。

而在選擇開關(guān)的兩路上各自設(shè)置有真空管，通過設(shè)置導(dǎo)軌上凸臺(tái)的位置，可以令真空開關(guān)在選擇開關(guān)閉合之后再接通真空開關(guān)，在選擇開關(guān)打開之前提前斷開真空開關(guān)，因而所有的電路通斷瞬間均發(fā)生在真空管內(nèi)，由于真空管內(nèi)不存在空氣，不會(huì)發(fā)生氣體電離和電拉弧現(xiàn)象，也不存在觸頭因放電拉弧而導(dǎo)致的氧化和燒灼問題，因而能夠有效延長設(shè)備的使用壽命。

它采用電磁線圈和永磁鐵來驅(qū)動(dòng)選擇切換開關(guān)工作，轉(zhuǎn)換速度極快，能夠適應(yīng)高頻檔位切換的要求。

選擇開關(guān)的電磁線圈通過對動(dòng)觸頭和靜觸頭的位置關(guān)系采樣，接入并驅(qū)動(dòng)電磁線圈工作，因而在線路切換的瞬間自動(dòng)完成選擇開關(guān)的位置改變，無需手動(dòng)介入，自動(dòng)化程度高。

它通過單雙兩組動(dòng)觸頭分別和主路或副路接通，因此能夠在換檔的過程中，交替通過帶過渡電阻的副路來維持電路持續(xù)工作，在有載條件下，快速連續(xù)改變變壓器的檔位。

它的單雙兩組靜觸頭交替設(shè)置并且完全隔離開，動(dòng)觸頭模塊只能交替與單數(shù)組動(dòng)觸頭和雙數(shù)組動(dòng)觸頭接觸。在分接開關(guān)的切換過程中，不會(huì)發(fā)生單組靜觸頭之間或雙組靜觸頭之間的短路問題。

將單數(shù)組靜觸頭作為對外的固定檔位，當(dāng)雙數(shù)組靜觸頭作為臨時(shí)過渡觸頭，切換靈活順暢。

對選擇開關(guān)和切換開關(guān)設(shè)置了輔助接點(diǎn)后，可以監(jiān)控選擇開關(guān)和切換開關(guān)的狀態(tài)，了解分接開關(guān)的所處檔位，并且通過控制步進(jìn)電機(jī)和永磁機(jī)構(gòu)來準(zhǔn)確控制分接開關(guān)工作。

實(shí)施例中提供了單相電的有載分接開關(guān)的電路設(shè)置和三相電的有載分解開關(guān)的電路設(shè)置。

附圖說明

圖1為單相電的多檔位真空有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為三相電的多檔位真空有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。

圖3為切換開關(guān)在單數(shù)檔和過渡狀態(tài)時(shí)的電路圖。

圖4為切換開關(guān)在雙數(shù)檔和過渡狀態(tài)時(shí)的電路圖。

圖5為切換開關(guān)的真空管和導(dǎo)軌的組裝關(guān)系圖。

其中10為步進(jìn)電機(jī)，11為單數(shù)動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿，12為雙數(shù)動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿，13為絲桿，14為絲桿副，15為選擇輔助接點(diǎn)。

20為永磁機(jī)構(gòu)，21聯(lián)動(dòng)桿，22為凸臺(tái)部分，23為帶有凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌，24為滾輪，25為切換輔助接點(diǎn)。

R為過渡電阻，K1為主路真空管，K2為副路真空管，K3為切換開關(guān)，D1為單數(shù)動(dòng)觸頭滑軌，S1為雙數(shù)動(dòng)觸頭滑軌，D2為切換開關(guān)雙數(shù)靜觸頭，S2為切換開關(guān)單數(shù)靜觸頭，S3、D3為切換開關(guān)輔助觸點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。

如圖1所示，本發(fā)明所述的多檔位真空有載分接開關(guān)，由切換開關(guān)部分和選擇開關(guān)部分組成，切換部分包括由步進(jìn)電機(jī)10、絲桿13、絲桿副14所組成的檔位切換驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及由多組靜觸頭構(gòu)成的靜觸頭組。

靜觸頭分別設(shè)置在絲桿的兩端，并且單雙數(shù)靜觸頭交替設(shè)置。動(dòng)觸頭模塊設(shè)置在絲桿副上，動(dòng)觸頭模塊包含有固定在絲桿副上的兩個(gè)獨(dú)立的動(dòng)觸頭，以及動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿11和12，兩個(gè)獨(dú)立的動(dòng)觸頭分為單數(shù)動(dòng)觸頭和雙數(shù)動(dòng)觸頭，分別對應(yīng)單數(shù)靜觸頭組和雙數(shù)靜觸頭組。

動(dòng)觸頭的寬度大于等于兩個(gè)相鄰的靜觸點(diǎn)的間距。任意時(shí)刻兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)中至少有一個(gè)與兩邊的動(dòng)觸點(diǎn)保持持續(xù)接觸。如1檔和2檔，2檔和3檔，依次類推。但是1、3檔或2、4之間不會(huì)同時(shí)接觸。直至N與N+1檔。

文中定義單數(shù)檔為D檔（單數(shù)檔拼音），雙數(shù)檔為S檔（雙數(shù)檔拼音）。

切換開關(guān)的觸頭通過導(dǎo)線與選擇開關(guān)的動(dòng)觸頭引出導(dǎo)軌相連。切換開關(guān)的切換路分主路和副路，主路上設(shè)置有真空管K1，副路上串聯(lián)有真空管K2和過渡電阻R。

切換開關(guān)由永磁機(jī)構(gòu)20、聯(lián)動(dòng)桿21、帶凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌23、切換主路、切換副路組成，永磁機(jī)構(gòu)由永磁體和電磁線圈、復(fù)位元件、伸縮桿組成。電磁線圈通電的時(shí)候，產(chǎn)生磁力吸合永磁體，伸縮桿伸出，電磁線圈斷電后，磁力消失，在復(fù)位元件（如彈簧、彈片或重力勢能等）作用下，電磁線圈復(fù)位，伸縮桿縮回。

永磁機(jī)構(gòu)20的伸縮桿和聯(lián)動(dòng)桿21連接，聯(lián)動(dòng)桿一側(cè)和導(dǎo)軌23配合，另一側(cè)與切換開關(guān)K3配合。切換主路上只有真空管K1，切換副路上設(shè)置有真空管K2和過渡電阻R，二者串聯(lián)。K3在永磁機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下有兩個(gè)工作狀態(tài)，分別為切換主路與S2連接或者和D2連接。切換副路作為S2和D2的中間過渡。

真空管K1和K2起到電路滅弧的作用，它的內(nèi)部為真空結(jié)構(gòu)，通過大氣壓將內(nèi)靜觸點(diǎn)和內(nèi)動(dòng)觸點(diǎn)壓合在一起，動(dòng)觸點(diǎn)引出動(dòng)導(dǎo)電桿，向上拉起動(dòng)導(dǎo)電桿，則真空管的內(nèi)靜觸點(diǎn)和內(nèi)動(dòng)觸點(diǎn)分離，電路斷開。

真空管的動(dòng)導(dǎo)電桿連接有一個(gè)滾輪24，滾輪與一個(gè)帶有凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌23接觸，導(dǎo)軌在永磁機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾輪運(yùn)動(dòng)到凸臺(tái)位置時(shí)，滾輪被抬起，導(dǎo)致真空管的動(dòng)導(dǎo)電桿向上運(yùn)動(dòng)，真空管斷開。滾輪回到凹槽位置時(shí)，滾輪落下，真空管在大氣壓作用下自動(dòng)復(fù)位，為了保證復(fù)位效果，可以另設(shè)彈簧或彈片等復(fù)位裝置進(jìn)行強(qiáng)制復(fù)位。

此處的滾輪可以通過杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行反向設(shè)置。將動(dòng)導(dǎo)電桿鉸接在杠桿的一端，杠桿的另一端設(shè)置滾輪，即可滾輪處于低位時(shí)，動(dòng)導(dǎo)電桿升起，實(shí)現(xiàn)電路斷開。滾輪處于凸臺(tái)位置時(shí)，真空管接通電路。

真空管與切換開關(guān)之間的工作順序是：真空管在切換開關(guān)的觸頭接通之后接通，在切換開關(guān)的觸頭斷開之前斷開，確保電流拉弧在真空管內(nèi)進(jìn)行。

工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿副帶動(dòng)兩組動(dòng)觸頭同時(shí)移動(dòng)，改變檔位，切換開關(guān)的S路和D路始終與選擇開關(guān)的動(dòng)觸頭引出點(diǎn)的S路和D路相連。

切換開關(guān)的電磁線圈與S路或D路中的一個(gè)并聯(lián)，當(dāng)電磁線圈充電，產(chǎn)生磁場，驅(qū)動(dòng)永磁機(jī)構(gòu)快速改變檔位，在這個(gè)過程之中，如圖3和圖4所示，K3的切換主路與觸點(diǎn)D3分離之前，切換副路先接通，K2再接通；在真空管K1和K2的動(dòng)導(dǎo)電桿受到凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌的位置影響，對電路切換時(shí)產(chǎn)生的電流進(jìn)行滅弧。

本發(fā)明中，選擇開關(guān)為絲桿結(jié)構(gòu)，因此長度可以無限制延長，可以解決傳統(tǒng)分接開關(guān)的檔位數(shù)量有限的問題。而且選擇開關(guān)和切換開關(guān)可以獨(dú)立更換，便于設(shè)備檢修。

圖2為三相電的條件下的多檔位真空有載分接開關(guān)的電路圖。它由UVW端接入三相電，各支路的工作原理及過程與上述單相電下的原理和過程完全一致。

為保證三相電同步，絲桿只設(shè)置一根，絲桿副上設(shè)置有三組動(dòng)觸點(diǎn)，同步工作，帶有凹凸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌也只設(shè)置一根，確保三相電下六個(gè)真空管同步工作。