用于分接开关的接触单元和包括接触单元的分接选择器

摘要

本发明涉及一种用于分接开关的接触单元(1)，包括具有中心轴线(A1)的接触环(2)、在不同径向方向上与接触环相距一距离布置的多个固定触头(4；4a‑b)、和围绕接触环的中心轴线可转动地布置且适于将固定触头一次一个地与接触环电连接的移动触头(6)。移动触头包括两个长形接触元件(8a‑b)。接触元件中的每一个包括用于提供与固定触头的电接触的第一接触区域(14a‑b)和用于提供与接触环接触的第二接触区域(16a‑b)。移动触头被设计成使得电路径被形成在第一与第二接触区域之间。第一接触区域(14a‑b)和第二接触区域(16a‑b)被定位在正交于移动触头的纵向轴线(A2)并包括接触环的中心轴线(A1)的平面(P1)的相对侧上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分接开关(tap changer)的接触单元，包括具有中心轴线的接触环、在不同径向方向上与接触环相距一距离布置的多个固定触头、和围绕接触环的中心轴线可转动地布置并且适于将固定触头一次一个地与接触环电连接的移动触头。接触单元可以是分接选择器(tap selector)中的移动触头或分接开关的转换开关中的移动触头。

背景技术

分接开关被用于通过提供将变压器绕组中的附加匝接入或接出的可能性来控制变压器的输出电压。在转换式分接开关中，固定触头与外部触头之间的电连接典型地由转换开关与分接选择器一起形成。

WO2014/124771示出用于有载(on load)分接开关的转换开关的示例。转换开关包括交替布置在第一、第二连接点与外部连接点之间的主支路和过渡支路。主支路包括适于在连接至第一连接点与连接至第二连接点之间移动的移动触头。过渡支路包括适于在连接至第一连接点与连接至第二连接点之间切换的移动触头。控制单元被配置成当接收到指示出期望执行分接改变的信号时通过执行开关序列使主支路从第一连接点移动至第二连接点。

WO94/01878公开了一种用于有载分接开关的分接选择器。分接选择器包括具有两个分接选择器轴的电流连接器、被电连接至电流连接器的多个接触环、被可滑动地连接至接触环中的一个的多个移动触头。分接选择器进一步包括包围电流连接器和移动触头的具有闭合圆周的圆形中空筒体，和多个固定触头。触头被固定至筒体的壁。各移动触头适于一次一个地与被放置在与接触环相同的圆形轨道中的固定触头连接。移动触头包括呈在固定触头与接触环之间延伸并且平行 布置的接触指的形式的至少两个长形接触元件。移动触头被可滑动连接至接触环并且可围绕与接触环的中心轴线一致的转动轴线转动。移动触头的接触指具有适于被电连接至固定触头的第一部分和被连接至接触环的第二部分。接触指具有在第一部分中的用于提供与固定触头的电接触的至少一个接触区域，和在第二部分中的用于提供与接触环的电接触的至少一个接触区域。第二部分的接触区域位于接触环最靠近固定触头所在的位置、即接触环与固定触头之间的距离最短所在的位置。

经过移动触头的平行接触指的电流引起接触指之间的吸引力。此外，在接触区域中的相反的电流产生分离力。在现有技术的移动触头的状态下，吸引力与分离力是平衡的。然而，对于一些应用来说，存在有具有更紧凑的移动触头以减小分接开关的尺寸和更特别地以减小分接选择器的尺寸的期望。为了获得更紧凑的移动触头，固定触头与接触环之间的距离必须减小。相应地，接触指的长度必须被减小。当接触指的长度被减小时，接触指之间的吸引力被减小并且由此吸引力与分离力之间的平衡被破坏。利用减小接触指的长度的另一问题在于移动触头的冷却区域变得太小以至于无法处理高电流。针对该问题的一个解决方案是增加平行接触指的数量。然而，这样成本高并且增加而不是降低空间需求。

发明内容

本发明的目的是至少部分克服以上问题，并且获得更紧凑的分接选择器或转换开关，并且相应地获得更紧凑的分接开关，而不增加接触元件的数量。

该目的利用如权利要求1所限定的接触单元来实现。

接触单元包括具有中心轴线的接触环、在不同径向方向上与接触环相距一距离布置的多个固定触头、和围绕接触环的中心轴线可转动地布置并且适于将固定触头一次一个地与接触环电连接的移动触头，并且移动触头包括两个长形接触元。接触元件中的每一个包括用于提 供与固定触头的电接触的第一接触区域和用于提供与接触环接触的第二接触区域，并且移动触头被设计成使得电路径被形成在第一与第二接触区域之间。根据发明，第一接触区域和第二接触区域被定位在正交于移动触头的纵向轴线并包括接触环的中心轴线的平面的相对侧上。

根据发明，第二接触区域的位置、即接触元件与接触环之间的接触环区域的位置被从接触环最靠近固定触头所在的位置移动至接触环与固定触头之间的距离较长所在的接触环的相对侧上。因此，固定触头与接触环之间的电流路径的长度可以被维持或延伸，即使固定触头与接触环之间的距离被减小。由此，可以获得小的且紧凑的接触单元，而维持吸引力与分离力之间的平衡并保持移动触头的冷却区域以允许高电流的处理。接触元件之间的吸引力使得甚至在短路期间也能够实现良好的接触力。

关于元件的接触区域意味着适于与另一对象、例如固定接触或接触环进行电接触，使得电流可以在元件与对象之间流动的区域。

移动触头被设计成使得电路径被形成在第一与第二接触区域之间。这意味着在接触元件与被定位在平面的与第一接触区域相同侧上的接触环之间没有接触区域。如果在接触元件与被定位在平面的与第一接触区域相同侧上的接触环之间有接触区域，则电流路径将归因于电流选取具有最低阻抗的路径的事实而形成在第一接触区域与被定位在平面的与第一接触区域相同侧上的接触区域之间。

根据发明的实施例，接触元件中的每一个具有大于接触环的分布区域的分布区域，并且上、下接触元件布置成使其周缘在接触环的周缘的外侧，使得接触元件覆盖接触环。关于对象的分布区域意味着由对象的周缘限定的区域。因此，接触元件充当用于接触环的屏蔽件。因此，接触环可以做得较薄，并且结果是接触元件之间的距离可以减小，并且由此元件之间的吸引力被增加。该实施例进一步增加了接触元件之间的接触力。

根据发明的实施例，接触元件中的每一个包括用于提供与接触环 的电接触的第三接触区域，并且第二接触区域和第三接触区域被布置在接触环的不同径向方向上并且在正交于移动触头的纵向轴线并包括接触环的中心轴线的平面的相同侧。通过提供在第二部分中的在两个不同径向方向上的两个接触区域，两个电流路径被形成在第一接触区域与接触环之间。具有在平面的相对侧上的两个接触区域改善了接触单元的机械平衡。此外，在接触环上滑动的接触区域中的每一个上的接触力被减小。

根据发明的实施例，第二、第三接触区域被布置在平行于移动触头的纵向轴线并包括接触环的中心轴线的第二平面的相对侧上。该实施例进一步改善了接触单元的机械平衡。

根据发明的实施例，接触元件的周缘上的边缘至少部分是圆的。优选地，接触部件的周缘上的所有边缘都是圆的。该实施例获得了介电有利的形状。

根据发明的实施例，接触单元包括被电连接至接触环的电流连接器，并且接触元件的第二部分中的每一个设置有用于接收电流连接器的通孔。适宜地，通孔的直径大于电流连接器的直径并小于接触环的外径。优选地，通孔与接触环对齐。更优选地，通孔与接触环同心地布置。这将提供通孔的最佳位置。适宜地，通孔的直径等于或大于第一与第二接触区域之间的距离。

通孔被定位成使得第一电流路径被形成在第一接触区域与第二接触区域之间，并且第二电流路径被形成在第一接触区域与第三接触区域之间，并且第一、第二电流路径被形成在通孔的相对侧上。通孔的结果是它迫使电流路径形成在孔的相对侧上并且由此稍微增加了电流路径之间的距离并因此延长了电流路径。由此元件之间的吸引力被进一步增加。

根据发明的实施例，接触单元包括用于支撑移动触头的长形支撑构件，并且通孔被设计用于接收支撑构件。通孔优选地与接触环的中心轴线对齐。适宜地，通孔对应于接触环的圆形开口，并且与接触环同心地布置。通过该实施例，接触元件不再需要如现有技术中那样通 过夹住接触环的周缘被机械地连接至接触环。而是，支撑元件可以被机械地连接至支撑构件。这意味着接触环不再需要承载移动触头的重量。例如，支撑元件是被电连接至接触环的电流连接器。

根据发明的实施例，至少第二接触区域从接触元件的表面突出。如果有两个或更多的接触区域，则接触区域中的每一个从接触元件的表面突出。由此获得了限定的接触区域。

根据发明的实施例，接触元件中的每一个从固定触头延伸至接触环，并且进一步经过并超过接触环。该实施例使得能够提供穿过接触环的孔以接收支撑构件或电流连接器。

根据发明的实施例，两个长形接触元件包括在接触环的相对侧上延伸的上接触元件和下接触元件，并且接触环被布置在上、下接触元件之间。优选地，上、下接触元件以它们的纵向轴线平行的状态布置。

根据发明的实施例，接触元件的一部分具有大于接触环的外径的宽度并且接触元件从该部分朝向第一接触区域呈逐渐缩小。

根据发明的实施例，接触单元包括被电连接至接触环的电流连接器，并且电流连接器是管状的并且与接触环同心地布置。适宜地，电流连接器以它的中心轴线与接触环的中心轴线平行的状态布置。

根据发明的实施例，电流连接器被设计为用于支撑移动触头的长形支撑构件，并且通孔被设计为接收电流连接器。因此，电流连接器还充当用于支撑移动触头的支撑构件。由此，现有技术的分接选择器中的支撑轴可以省略并且分接选择器中的部件的数量可以被减少。

根据发明的实施例，移动触头被滑动地连接至接触环。在该实施例中，接触环是固定的并且移动触头围绕接触环的中心轴线可转动地布置。然而，在另一实施例中，也可以是，移动触头被固定地连接至接触环，并且接触环围绕其中心轴线可转动地布置。

发明进一步涉及用于分接开关的分接选择器，其中分接选择器包括根据发明的接触单元。分接选择器包括固定触头、接触环和移动触头。在该实施例中移动触头被布置在分接选择器中。因此，获得了紧凑的分接选择器并且由此减小了分接开关的尺寸。

发明进一步涉及用于分接开关的转换开关，并且转换开关包括根据发明的至少一个接触单元。在该实施例中，检测单元被布置在用于分接开关的转换开关中。因此，获得了紧凑的转换开关，并且由此也降低了分接开关的尺寸。

附图说明

现在将通过发明的不同实施例的描述并参照附图更严密地说明发明。

图1示出根据发明的实施例的接触单元的侧视图。

图2示出接触单元的俯视图。

图3示出根据发明的实施例的接触单元的另一示例的立体图。

图4示出包括根据发明的一个实施例的接触单元的分接选择器的示例。

图5示出具有两个平行转动轴线的在水平方向上并排布置的两个接触单元。

图6示出在竖直方向上对齐布置并且具有公共转动轴线的两个接触单元。

具体实施方式

分接开关被用于通过提供将变压器绕组中的附加匝接入或接出的可能性来控制变压器的输出电压。分接开关包括可连接至变压器的调节绕组的许多分接头的一组固定触头，其中分接头位于调节绕组中的不同位置处。分接开关进一步包括至少一个可动触头，其在一端被连接至电流连接器，并且可在另一端被连接至固定触头中的一个。通过将不同分接头接入或接出，变压器的有效匝数可以被增加或减小，因此调节变压器的输出电压。在转换式分接开关中，固定触头与外部触头之间的电接触典型地由转换开关与分接选择器一起形成。

图1示出根据发明的第一实施例的用于分接开关的接触单元1的侧视图。图2示出图1中示出的接触单元1的俯视图。接触单元1包 括具有中心轴线A1的接触环2、在不同径向方向上与接触环相距一段距离布置的多个固定触头4(图中示出仅一个触头)、和围绕接触环2的中心轴线A1可转动地布置并且适于使固定触头4一次一个地与接触环2电连接的移动触头6。接触环可以是具有开口的环状，或者是盘状。接触环的开口可以是对称的或非对称的。移动触头可以被滑动地连接至接触环，或者被固定地连接至接触环。

在图1和图2中，示出了仅一个固定触头4。移动触头6包括两个长形接触元件8a至8b并且具有纵向轴线A2。接触元件和接触环由导电材料、例如金属制成。长形接触元件8a至8b中的每一个具有适于被电连接至固定触头4的第一部分10和被电连接至接触环2的第二部分12。第一、第二部分10、12被定位在正交于移动触头的纵向轴线A2并包括接触环的中心轴线A1的平面P1的相对侧上。

接触元件8a至8b中的每一个具有在第一部分10中的用于提供与固定触头4的电接触的至少一个接触区域14a至14b，和在第二部分12中的用于提供与接触环12的电接触的至少一个接触区域16a至16b。第一部分10中的接触区域14a至14b在下文中表示为第一接触区域。第二部分12中的接触区域16a至16b在下文中表示为第二接触区域。第一接触区域14a至14b和第二接触区域16a至16b被定位在平面P1的相对侧上。

在图1和图2中示出的实施例中，接触元件8a至8b中的每一个包括在第二部分12中的用于提供与接触环12的电接触的两个接触区域16a至16b和17a。第二部分12中的接触区域17a在下文中表示为第三接触区域。然而，在发明的另一实施例中，也可以在第二部分中仅具有一个接触区域。在这样的实施例中，第二接触区域是在接触元件的纵向轴线A2处或靠近纵向轴线A2的适当位置。

如从图1中看出的，接触元件的第一部分10中的每一个包括从第一部分10的面对固定触头的表面突出的突出部件，并且第一接触区域14a至14b被形成在在突出部件与固定触头之间。接触元件的第二部分12中的每一个包括从第二部分的面对接触环的表面突出的突 出部件，并且第二、第三接触区域16a至16b、17a被形成在突出部件与接触环2之间。因此，第二、第三接触区域16a至16b、17a从第二部分的表面突出，并且第一部分10中的接触区域14a至14b从第一部分的表面突出。

第二、第三接触区域16a、17a被布置在接触环的不同径向方向上并且在平面P1的相同侧。优选地，第二、第三接触区域16a、17a被布置在平行于移动触头的纵向轴线并包括接触环的中心轴线A1的第二平面P2的相对侧上，以便提供机械上更稳定的接触。第二、第三接触区域16a、17a彼此相距一距离地布置。接触单元进一步包括被电连接至接触环2的电流连接器18。

如从图1和图2中看出的，第一电流路径C1被形成在第一部分10中的接触区域14a和第二部分12中的接触区域16a之间，并且第二电流路径C2被形成在第一部分中的接触区域14a与第二部分中的接触区域17a之间。电流路径C1、C2经由接触环2被进一步形成在第二、第三接触区域16a、17a和电流连接器18之间，如图1所示。

接触元件8a至8b中的每一个设置有与接触环2的中心轴线A1对齐并相应地与移动触头的转动轴线对齐的通孔20。通孔是圆形的，并且与接触环的中心轴线A1同心地布置。通孔20的直径可以大于电流连接器18的直径，并小于接触环的外径。通孔20被设计用于接收电流连接器18。如从图2中看出的，通孔20被定位成使得第一、第二电流路径C1、C2被形成在通孔20的相对侧上。

接触元件8a至8b从固定触头4延伸至接触环2，并且进一步地经过并超过接触环。如从图1和图2中看出的，接触元件的外侧部件22在接触环的相对于固定触头4的相对侧上延伸到接触环2的外侧。接触元件8a是上接触元件并且接触元件8b是布置在上接触元件下方的下接触元件。接触元件8a至8b在接触环的相对侧上延伸。接触环2被布置在接触元件8a至8b之间。

如从图2中看出的，接触元件8a至8b中的每一个具有大于接触环的分布区域的分布区域，并且接触元件8a至8b布置成使其周缘24 在接触环2的周缘26的外侧，使得接触元件覆盖接触环。接触元件的分布区域是由接触元件的周缘限定的区域，并且接触环的分布区域是由接触环的周缘限定的区域。接触元件的第二部分12具有大于接触环的外径的宽度w，并且接触元件朝向第一部分10呈逐渐缩小。第二部分的宽度w例如是大约75mm。通孔的直径例如是大约50mm。

图3示出根据发明的用于分接开关的接触单元30的另一示例的立体图。接触单元30包括接触环32、与接触环相距一段距离布置的多个固定触头4、和围绕接触环的中心轴线可转动地布置的移动触头，并且移动触头包括两个长形接触元件34a至34b，两个长形接触元件34a至34b具有适于被电连接至固定触头的第一部分36和被电连接至接触环的第二部分38。接触元件34a至34b中的每一个包括在第一部分36中的用于提供与固定触头6的电接触的接触区域40和在第二部分38中的用于提供与接触环32的电接触的两个接触区域42(图中示出仅一个接触区域)。第一部分中的接触区域40和第二部分中的接触区域42被定位在正交于移动触头的纵向轴线并包括接触环的中心轴线A1的平面的相对侧上。接触部件的周缘上的上边缘43a和下边缘43b是圆的，以便获得介电有利的形状，如从图3中看出的。

接触单元30包括被电连接至接触环32的电流连接器44。在该实施例中，电流连接器44是管状的并且与接触环32同心地布置。电流连接器被附接至接触环。在该实施例中，接触环是具有中心开口的环状。接触环的中心开口的直径可以稍大于电流连接器的直径，以允许电流连接器穿过接触环的开口。电流连接器还充当用于支撑移动触头的构件。

图4示出包括根据发明的第二实施例的接触单元30的分接选择器50的示例。分接选择器打算与用于在操作期间在变压器绕组上的不同分接头之间切换的转换开关(未示出)协作。接触单元30包括具有两个长形接触元件34a至34b并且围绕转动轴线A1可转动布置的移动触头。分接选择器包括支撑位于与转动轴线A1同心的圆形轨道上的多个固定触头4a至4b的绝缘中空筒体52。固定触头4a至4b 打算被连接至变压器的调节绕组的不同分接头。移动触头被布置在与固定触头相同的竖直高度上并且适于与固定触头协作。

分接选择器进一步包括电流连接器44和也与转动轴线A1同心布置的接触环32。电流连接器44可以支撑沿着电流连接器布置在彼此上方的多个移动触头。接触元件34a至34b设置有用于接收电流连接器的通孔。

图5和图6示出用以将根据发明的接触单元布置在分接选择器中的两个不同方式。图5示出并排布置并且彼此相距一水平距离的两个接触单元。两个接触单元具有两个平行的转动轴线A1和A1’。在该实施例中仅下接触元件需要设置有通孔20。图6示出在竖直方向上对齐布置并且具有公共转动轴线A1’的两个接触单元。接触单元同轴地布置。在该实施例中，上、下接触单元设置有通孔以允许上面的接触单元的电流连接器穿过。

本发明不限于所公开的实施例，而是可以在以下权利要求的范围内变化和修改。例如，接触元件的形状可以变化。第二部分中的接触区域的数量可以变化，例如在一个与四个之间。在发明的另一实施例中，通孔20可以省略。