Электрический двигатель для переключателя отводов под нагрузкой

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в переключателях отводов трансформаторов под нагрузкой. Техническим результатом является сокращение времени освоения производства, повышение гибкости для внесения в заказ изменений на поздних стадиях его выполнения, повышение удобства обслуживания, уменьшение стоимости электрического двигателя переключателя отводов. Отсек (2) электрического двигателя в составе переключателя отводов под нагрузкой содержит модуль электрического двигателя и модуль (12) управления. Модуль электрического двигателя содержит электрический двигатель (6), редуктор (7) и датчик (9) положения, причем модуль (12) управления выполнен с возможностью управления выходным валом (3), выходящим из отсека (2) электрического двигателя, путем подачи питания на электрический двигатель (6) через прямое соединение для приведения выходного вала (3) в движение через редуктор (7), причем датчик (9) положения выполнен с возможностью регистрации движения и положений выходного вала (3) и передачи информации о таковых модулю (12) управления. Отсек (2) электрического двигателя в рабочем состоянии герметично закрыт с модулем электрического двигателя и модулем (12) управления, расположенными внутри такого герметично закрытого объема. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к переключателям отводов трансформаторов под нагрузкой, а точнее, электрического двигателя для переключателя отводов под нагрузкой.

Уровень техники

Переключатели отводов под нагрузкой обычно используют в силовых трансформаторах в сетях электропитания, причем их основное назначение заключается в поддержании выходного напряжения трансформатора на постоянном уровне. Переключатели отводов под нагрузкой также иногда используют в трансформаторах для управления мощностью трансформатора путем регулировки напряжения. Переключатель отводов под нагрузкой можно описать как механический переключающий аппарат, изменяющий коэффициент преобразования трансформатора без прерывания подачи тока на нагрузку. Это позволяет поддерживать постоянное выходное напряжение трансформатора и компенсировать изменения нагрузки.

Переключатель отводов под нагрузкой одного из известных типов обычно состоит из двигателя, дивертерного переключателя с корпусом и селектора, установленного под дивертерным переключателем. Такой переключатель отводов под нагрузкой называют переключателем дивертерного типа. Переключатель отводов под нагрузкой другого типа, в котором селектор и дивертерный переключатель объединены в единый модуль, называют переключателем селекторного типа.

Основное назначение электрического двигателя заключается в переводе подключенного переключателя отводов под нагрузкой на отводы трансформатора, соответствующие более высокому или более низкому выходному напряжению.

Электрические двигатели, используемые в переключателях отводов под нагрузкой, весьма сложны, а их изготовление и сборка связаны со значительными затратами. Кроме того, такие модули электрических двигателей, как правило, разрабатывают для объемных заказов на основе конкретных требований заказчика, что приводит к дальнейшему увеличению стоимости их изготовления и сборки.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении электрического двигателя для переключателя отводов под нагрузкой, приспосабливаемого к различным требованиям потребителя.

Изобретение основано на осознании того, что предложение переключателя отводов под нагрузкой с электрическим двигателем позволяет получить, по меньшей мере, следующие преимущества:

- сокращение времени освоения производства,

- повышение гибкости для внесения в заказ изменений на поздних стадиях его выполнения,

- повышение удобства обслуживания,

- уменьшение стоимости электрического двигателя переключателя отводов.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается отсек электрического двигателя, определенный в п.1 формулы изобретения.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается переключатель отводов под нагрузкой, определенный в п.7 формулы изобретения.

Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более понятно из нижеследующего подробного описания вариантов его осуществления и прилагаемых чертежей, которые даны только с целью иллюстрации примера осуществления изобретения, не накладывая каких-либо ограничений. На чертежах:

на фиг.1 схематически проиллюстрирован переключатель отводов;

на фиг.2 схематически проиллюстрирован отсек электрического двигателя.

Осуществление изобретения

В последующем описании подробно представлены примеры конкретных технологий и приложений, не накладывающие каких-либо ограничений, но дающие возможность полного понимания настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области очевидно, что настоящее изобретение может иметь другие варианты осуществления, отличные от описанных конкретных вариантов. В других случаях подробное описание известных способов и устройств опущены, чтобы не загромождать описание настоящего изобретения излишними подробностями.

Далее следует описание одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенное со ссылками на фиг.1-2.

Переключатель 1 отводов под нагрузкой содержит отсек 2 электрического двигателя, систему 3 валов, дивертерный переключатель 4 и селектор 5, установленный под дивертерным переключателем 4. В альтернативном варианте селектор 5 и дивертерный переключатель 4 могут быть объединены в единый модуль.

Отсек 2 электрического двигателя вмещает в себя модуль электрического двигателя. В рабочем состоянии отсек 2 электрического двигателя герметично закрыт и снабжен внутренней системой кондиционирования, обеспечивающей регулировку, по меньшей мере, влажности и температуры внутри отсека 2 электрического двигателя, что позволяет предохранить модуль электрического двигателя от воздействия неблагоприятных условий, обычно возникающих вблизи трансформаторов высокого напряжения.

Модуль электрического двигателя содержит электрический двигатель 6, редуктор 7, механический концевой упор 8, датчик 9 положения, порты 10 ввода/вывода, пользовательский интерфейс 11 и модуль 12 управления, предназначенный для управления модулем электрического двигателя. Электрический двигатель 6 выполнен с возможностью приведения переключателя отводов под нагрузкой в движение при помощи выходного вала 3, соединенного с системой 3 валов. Выходной вал 3 выведен из отсека 2 электрического двигателя через герметично закрытое соединение.

Между электрическим двигателем 6 и выходным валом 3 для уменьшения числа оборотов при передаче вращения от электрического двигателя 6 к выходному валу 3 предусмотрен редуктор 7. Электрический двигатель 6 предпочтительно представляет собой стандартный трехфазный электродвигатель с адаптируемой подачей питания от частотного преобразователя, предусмотренного в модуле 12 управления. Таким образом, на электрический двигатель 6 может подаваться постоянное или переменное напряжение от 110 В до 440 В. В модуле электрического двигателя предпочтительно предусмотрен механический концевой упор 8, не допускающий выведения переключателя 1 отводов под нагрузкой электрическим двигателем 6 за предельные верхнее и нижнее положения. Кроме того, механический концевой упор 8 предпочтительно предусмотрен в составе редуктора 7. Средства ручного управления модулем 2 электрического двигателя предпочтительно выполнены в виде поворотной рукоятки, предусмотренной в механическом концевом упоре 8. Кроме того, на выходном валу 3 предусмотрен датчик 9 положения, отслеживающий абсолютное положение и перемещения переключателя отводов под нагрузкой. Датчик 9 положения собирает информацию как о перемещениях, так и о положении выходного вала 3, например о предельных положениях, ошибочном поведении и/или показателях выходного вала 3 и, таким образом, переключателя отводов под нагрузкой. Датчик 9 положения обеспечивает возможность определения абсолютного положения переключателя отводов под нагрузкой. Кроме того, наличие специального тормоза для электрического двигателя не требуется, т.к. редуктор 7 предпочтительно представляет собой самотормозящий редуктор, а для эффективного торможения электрический двигатель также может быть замкнут накоротко.

Пользовательский интерфейс 11 используют для взаимодействия с оператором. Для отображения информации о состоянии системы и действующих настройках предпочтительно используют графический дисплей. Перемещение по меню предпочтительно осуществляют при помощи сенсорной панели дисплея. В частности, к информации, отображаемой на дисплее в режиме реального времени, относятся текущее положение переключателя отводов под нагрузкой, принятые в данный момент максимальное и минимальное положения (с возможностью переустановки), число операций, данные о неисправностях и ошибках и настройки. В предпочтительном варианте сенсорная панель дополнительно содержит кнопки ручного управления модулем электрического двигателя, переключатель местного/отключения/дистанционного режима управления и выделенные кнопки конкретных функций в соответствии с требованиями применяемых стандартов. Дополнительные кнопки также могут быть использованы в качестве устройств ввода при перемещении по меню, а также последующем выборе и исполнении команд при помощи дисплея. Пользовательский интерфейс 11 предпочтительно должен быть доступен извне герметично закрытого отсека 2 электрического двигателя для возможных регулировок в процессе работы.

Модуль 12 управления является центральным элементом отсека 2 электрического двигателя и осуществляет управление всеми аспектами работы, конфигурации и обмена сигналами модуля электрического двигателя переключателя отводов под нагрузкой. Один из компонентов модуля 12 управления представляет собой каскад питания двигателя. Каскад питания двигателя используют для подачи питания на электрический двигатель 6. Питание подают через прямое соединение между модулем 12 управления и электрическим двигателем 6, что позволяет избежать установки между ними контакторов, которые занимают место, ограничивают гибкость работы электрического двигателя и увеличивают время, необходимое для производства и испытаний системы. Сигналы обратной связи поступают в модуль 12 управления от датчика 9 положения, а результаты измерений силы тока и напряжения - от каскада питания двигателя. В число параметров, предпочтительно собираемых модулем 12 управления и также используемых в управлении модулем электрического двигателя, могут входить, например, скорость вращения, направление вращения и скорость разгона двигателя. Таким образом, модуль 12 управления управляет работой электрического двигателя 6 и контролирует ее. Каскад питания двигателя выполнен с возможностью обеспечения вывода неизменного напряжения при разных значениях напряжения, частоты и типа (постоянного или переменного) питания. Таким образом, также обеспечена возможность изменения конфигурации отсека 2 электрического двигателя во время работы.

Обмен сигналами внутри отсека 2 электрического двигателя предпочтительно происходит через шину, в качестве которой может быть использована, например, шина CAN (Control Area Network, асинхронная последовательная коммуникационная шина). Таким образом, обеспечено дальнейшее упрощение возможности адаптации отсека 2 электрического двигателя, например, в соответствии с изменениями, вносимыми на поздних стадиях выполнения заказа.

Передача сигналов в отсек 2 электрического двигателя и из него предпочтительно происходит через порты 10 ввода/вывода. Порты ввода/вывода выполнены с возможностью работы с различными типами и количествами сигналов ввода/вывода, например с цифровыми и аналоговыми сигналами, а также с сигналами ввода и вывода. Отсек 2 электрического двигателя предпочтительно снабжен стандартным набором портов, предпочтительно программно конфигурируемых и обеспечивающих возможность установления необходимых соединений с отправителями и получателями сигналов в соответствии с их рабочими возможностями. Ввод цифрового сигнала предпочтительно выполнен с возможностью работы как с сигналами переменного напряжения в широком диапазоне частот и амплитуд, так и с сигналами постоянного напряжения в широком диапазоне значений напряжения.

Предлагаемый отсек 2 электрического двигателя со стандартным набором конфигурируемых портов 10 ввода/вывода, электрическим двигателем 6 и стандартным редуктором 7, конфигурируемыми при помощи параметров, регулируемых через модуль 12 управления, позволяет сократить время сборки до приблизительно одной шестой времени сборки, затрачиваемого ранее. Кроме того, отсек 2 электрического двигателя также позволяет сократить длительность испытаний до приблизительно одной шестой времени сборки, затрачиваемого ранее.

Очевидно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные изменения. Такие изменения не должны рассматриваться как выходящие за рамки настоящего изобретения, определенные прилагаемыми пунктами формулы. Специалистам в данной области очевидно, что все такие изменения включены в рамки настоящего изобретения, определенные прилагаемой формулой.

1. Отсек (2) электрического двигателя в составе переключателя отводов под нагрузкой, содержащий модуль электрического двигателя и модуль (12) управления, отличающийся тем, что модуль электрического двигателя содержит электрический двигатель (6), редуктор (7) и датчик (9) положения, а модуль (12) управления выполнен с возможностью управления выходным валом (3), выходящим из отсека (2) электрического двигателя, путем подачи питания на электрический двигатель (6) через прямое соединение для приведения выходного вала (3) в движение через редуктор (7), причем датчик (9) положения выполнен с возможностью определения движения и положения выходного вала (3) и передачи соответствующей информации модулю (12) управления, при этом отсек (2) электрического двигателя в процессе работы герметично закрыт с модулем электрического двигателя и модулем (12) управления, расположенными внутри герметично закрытого отсека (2) электрического двигателя, причем отсек (2) электрического двигателя содержит перенастраиваемые порты (10) ввода/вывода, выполненные с возможностью обеспечения отсека (2) электрического двигателя гибкими точками соединения.

2. Отсек электрического двигателя по п.1, отличающийся тем, что содержит механический концевой упор (8), предусмотренный на указанном валу, причем редуктор (7) содержит указанный механический концевой упор (8) и выполнен с возможностью механического предотвращения выхода выходного вала (3) во время приведения его в движение за установленные крайние положения.

3. Отсек электрического двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит пользовательский интерфейс (11), выполненный с возможностью управления модулем (12) управления, причем пользовательский интерфейс (11) доступен снаружи герметично закрытого объема.

4. Отсек электрического двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит средства кондиционирования воздуха.

5. Отсек электрического двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что модуль управления содержит список параметров управления указанным модулем электрического двигателя.

6. Отсек электрического двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что модуль (12) управления выполнен перенастраиваемым во время работы.

7. Переключатель (1) отводов под нагрузкой, содержащий отсек (2) электрического двигателя, соединенный через систему (3) валов с дивертерным переключателем (4) и селектором (5) или с селекторным переключателем (4), отличающийся тем, что отсек (2) электрического двигателя выполнен по любому из пп.1-6.