기계식 스위치 컨택트

기계식 스위치 컨택트{MECHANICAL SWITCH CONTACT}

본 발명은 독립 청구항의 특징을 갖는, 특히 탭 전환기의 부하 전환 스위치에서 전기 접촉을 전환하거나 해제하거나 또는 분리하기 위한 기계식 스위치 컨택트에 관한 것이다.

변압기를 제어하는 탭 전환기를 위한 공지된 부하 전환 스위치는 보통 소위 저항 신속 전환 스위칭을 갖는데, 이의 스위칭 컨택트 축은 캠 디스크 트랜스미션으로 제어되며, 이 트랜스미션은 에너지 저장부에 의해 구동된다. 이와 관련하여, 캠 디스크는 두개의 끝 위치 사이에서 특히 선택기의 운동 방향에 종속되어 진동 운동을 한다. 이는 캠 디스크의 제 1 회전 방향의 경우에 먼저 닫히는 컨택트가 복귀 운동이 일어날 때 먼저 열리는 것을 의미한다. 캠 디스크의 동일한 회전 방향으로 먼저 열린 컨택트는 복귀 운동이 일어날 때는 마지막에 닫힌다.

DE 100 50 821 C1 에는 탭 전환기를 위한 이중 폴 차단을 위한 기계식 스위치 컨택트가 개시되어 있다. 이 스위치 컨택트는 고정 컨택트가 배치되는 절연재 캐리어를 포함하며, 고정 컨택트는 구형의 접촉 영역으로 구성된다. 추가로, 절연재 캐리어에는 컨택트 캐리어가 회전가능하게 설치되는데, 이 컨택트 캐리어는 정해진 각도로 선회가능한 피봇 아암과 연결되어 있다. 접촉 부재가 피봇 아암의 자유 단부에 체결되어 있고 두 단부에서 접촉 롤러를 갖는다. 고정 컨택트는 이들 접촉 롤러에 의해 선택적으로 전기적으로 연결될 수 있다. 피봇 아암의 위치에 따라, 접촉 롤러는 각각 반대로 배치된 고정 컨택트의 구형 표면에 부딪히게 되며 이런 방식으로 전기적 접촉 연결이 이루어진다.

온로드(on-load) 탭 전환기에서의 전환을 위한 다른 기계식 스위치 컨택트가 WO 2007/042088 A1 에 알려져 있다. 이 기계식 스위치 컨택트 역시 고정 컨택트(이 고정 컨택트로 전기적 연결이 이루어질 수 있음)이 배치되는 절연재 캐리어를 갖는다. 추가로, 절연재 캐리어에는 스위치 레버가 회전가능하게 설치되어 있는데, 이 스위치 레버는 그의 두 자유 단부 중의 하나에 있는 피봇 아암 및 다른 자유 단부에 있는 작동 프로파일을 갖는다. 작동 프로파일에 힘이 작용하면 스위치 레버는 그의 두 정지 상태 중의 하나로부터 다른 정지 상태로 돌발적으로 선회될 수 있다. 별도의 베어링 주위에서 선회가능한 컨택트 하우징이 절연재 캐리어에 추가적으로 설치되며 또한 전기적으로 서로 연결된 두개의 평행한 컨택트 핑거를 가지며, 이들 핑거는 전기적으로 연결된 고정 컨택트를 양 측에서 둘러싼다. 컨택트 하우징은 스위치 레버와 기계적으로 연결되어 배치되며 그 레버에 의해 작동될 수 있다. 스위치 레버는 추가적으로 동반기를 포함하는데, 이 동반기는 컨택트 하우징의 동반기 개구에 기계적으로 결합한다. 두 고정 컨택트 중의 하나는 선택적으로 접촉 레일로 구성될 수 있는데, 컨택트 하우징의 운동 중에 접촉 핑거가 그 접촉 레일 상에서 슬라이딩하게 된다.

전환이 두개의 끝 위치에서 일어나 진동 전환 운동이 필요하다 라는 것은, 온로드 탭 전환기에서의 전환을 위한 공지된 기계식 스위치 컨택트를 위한 작동 기구에는 일반적인 것이다.

WO 898/08924 A 에는 탭 전환기의 부하 전환 스위치를 위한 스프링 점프 구동부가 개시되어 있는데, 그의 에너지 저장부는 구동부에 의해 응력을 받고, 이 구동부의 축은 시계 방향으로 또는 그 반대 방향으로 회전하며, 컨택트 운동을 위한 요소(전환 고정 중에 저장 스프링으로 구동됨)는 회전 운동을 하게 된다. 컨택트 운동을 위한 요소는 예컨대 캠 디스크 또는 게이트 제어부일 수 있다. 저장 스프링 및 피동 요소는 커플링 요소와 결합되는데, 이 커플링 요소는 구동부의 회전 방향에 상관 없이 단지 한 방향으로만 회전가능하다. 이 공지된 스프링 점프 구동부는 접촉 순서 제어를 위한 역할을 하며 사이리스터(thyristor) 로드 전환 스위치에 특히 적합하다.

본 발명의 목적은 작동 축의 회전 방향에 상관 없이 두 끝 위치 사이에서 기계적, 전기적으로 확실한 접촉을 이룰 수 있으며 신뢰적으로 작동하는 기계식 스위치 컨택트를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립 청구항의 기재 내용으로 달성된다. 본 발명의 유리한 개선의 특징은 종속 청구항에 기재되어 있다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 특히 탭식 변압기의 온로드 탭 전환기에서 사용될 수 있는, 접촉 형성, 접촉 분리 또는 전환을 위한 기계식 스위치 컨택트를 제공한다. 이 기계식 스위치 컨택트는 전기 전도적으로 서로 연결된 적어도 두개의 컨택트 또는 컨택트 하위 결합체 또는 접촉 핑거 블럭을 포함하며, 이는 두 끝 위치 사이에서 서로에 대해 독립적으로 움직일 수 있고 또한 각각 선회가능하고 또한 다중 레버 조인트에 의해 회전 전환 축과 작동 연결되며, 이 전환 축은 다중 레버 조인트를 작동시키고 컨택트 또는 컨택트 하위 결합체를 방향 전환시키기 위해 결합되어 있는 주변 게이트 가이드를 갖는다.

본 발명에 따른 이 기계식 전환 스위치는 해제 스위치 또는 전환 스위치로서 구성되어 있고, 예컨대 탭식 변압기에서 고부하 하에서 기계적, 전기적 전환을 신뢰적으로 하는 역할을 한다. 그 경우, 두개의 선회가능한 컨택트 또는 접촉 핑거 블럭은 바람직하게는 회전 전환 축에 평행하게 배치되는 공통의 전기 전도성 축에 설치된다. 그러나, 컨택트 또는 접촉 핑거 블럭은 선택적으로 다르게 설치될 수 있는데, 예컨대 공통 축에 수직하게 설치될 수 있다 추가로, 분리 스위치, 해제 스위치 또는 전환 스위치의 각각 연결된 끝 위치를 형성하기 위한 별도의 기계적 전기 전도성 받침부(컨택트로서 구성됨)가 두 선회가능한 컨택트 하위 결합체 또는 접촉 핑거 블럭 각각과 관련되어 있다.

본 발명에 따른 기계식 스위치 컨택트는 신뢰적으로 작동하는 전기 분리 또는 전환 스위치를 제공하는 바, 이의 전환 핑거는 회전하는 게이트 캠 또는 디스크에 의해 구속 안내되면서 구동되며, 따라서 게이트 캠 또는 디스크의 회전 방향에 독립적으로 매우 정확하고 신뢰적으로 또한 특히 캠의 형상에 따라 제어될 수 있다. 많은 사용 경우에, 진동 구동을 사용하지 않고, 중전류(heavy-current) 분야에서 공지된 탭 전환기 또는 부하 스위치 등의 경우 처럼 해제 스위치나 전환 스위치를 위해 회전식, 선택적으로는 심지어 방향 독립적인 작동 운동을 사용하는 것이 특히 유리하다.

더욱이, 기계식 스위치 컨택트의 제 1 끝 위치에서 제 1 컨택트 하위 결합체 또는 제 1 접촉 핑거 블럭은 그의 전기 전도성 기계적 받침부에 지탱되어 전기 전도성 공통 축과 그 받침부 사이에 전기 전도적 연결을 이루게 되며, 반면 제 2 컨택트 하위 어셈블리 또는 제 2 접촉 핑거 블럭은 그와 관련된 전기 전도성 기계적 받침부로부터 상승되게 할 수 있다. 두 접촉 핑거 블럭의 독립적인 선회를 통해, 전환될 두 연결부를 동시에 접촉시킴이 없이 전환 작용이 이루어질 수 있다. 따라사, 기계식 스위치 컨택트의 제 2 끝 위치에서 제 1 접촉 핑거 블럭은 그와 관련된 전기 전도성 기계적 받침부로부터 상승되며, 반면 제 2 접촉 핑거 블럭은 그와 관련된 전기 전도성 기계적 받침부에 지탱되어 전기 전도성 공통 축과 받침부 사이에 전기 전도적 연결을 이루게 된다.

접촉 핑거 블럭은 전환 축, 상대 횐전 안 되게 그 축과 결합되어 있는 디스크형 게이트 가이드 및 접촉 핑거 블럭과 게이트 가이드 사이에 배치되어 있는 다중 레버 조인트에 의해 각각의 끝 위치 사이에서 원하는 방식으로 선회된다. 따라서, 두 접촉 핑거 블럭은 선택적으로 기계적으로 함께 결합된다. 디스크형 게이트 가이드 또는 캠 디스크에 배치되어 있는 운동 트랙의 각 프로파일에 따라, 접촉 핑거 블럭은 약간 지연되어 서로에 대해 선회가능하며 이에 따라 전환가능하고, 따라서 짧은 전환 시간 중에 처음에는 한 접촉 핑거 블럭의 전도성 접촉 형성은 다른 접촉 핑거 블럭의 전도성 접촉 형성이 열리기 전에 닫히고 개별 전환 과정이 끝나게 된다.

접촉 핑거 블럭 또는 컨택트 하위 결합체는 상기한 방식으로 전환 축의 회전 방향과는 독립적으로 작동가능하며 따라서 반복된 회전 운동의 경우 전환 축은 두 접촉 핑거 블럭의 각각 동일한 또는 전환 피봇 운동을 촉발할 수 있다. 게이트 가이드는 상대 회전 안 되게 전환 축과 연결된 디스크에 각각 배치되며 각 다중 레버 조인트의 작동핀을 안내하고, 디스크가 전환 축과 함께 회전하면 상기 작동핀은 대응하여 형성된 운동 게이트 또는 게이트 가이드에 의해 방향 전환될 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 각 다중 레버 조인트의 제 1 레버(일 단부에서 프레임 또는 하우징에 대해 고정되게 설치됨)가 게이트 가이드에서 슬라이딩하는 핀을 가질 수 있으며, 또한 상기 제 1 레버는 그의 자유 단부에서 제 2 레버와 결합되고, 이 제 2 레버는 접촉 핑거와 선회가능하게 결합된다. 상기 핀은 프레임 또는 하우징에 대해 고정된 설치부와 제 1 레버의 자유 단부 사이에 배치되며, 따라서 가이드 트랙이 작게 방향 전환되더라도 접촉 핑거 블럭의 선회에 적합한 충분한 레버 운동이 일어날 수 있다.

전환 축의 회전 방향이 변경됨이 없이 두 접촉 핑거 블럭 또는 컨택트 하위 어셈블리는 해제 스위치, 분리 스위치 또는 전환 스위치로서 상기 방식으로 작동될 수 있다. 이렇게 해서 본 발명에 따른 기계식 스위치 또는 전환 스위치는 일 방향으로 여러 번 계속 전환될 수 있다. 전환 축은 존재하는 회전 구동부에 예컨대 단차식 트랜스미션에 의해 결합될 수 있으며, 따라서 고정된 상(phase) 관련이 보장될 수 있다.

캠 디스크의 적절한 포맷 및 설계를 통해, 컨택트의 열림 운동 뿐만 아니라, 구동 축의 회전 각도에 대해서도 거의 임의의 원하는 전환 각도 및 전환 경사를 얻을 수 있다.

여기서 더 자세히 설명하지 않은 변형예는 유사하게 실현될 수 있는 3상 배치 구성을 추가적으로 제공한다. 이러한 3 상 배치 구성의 경우, 여러 개의 접촉 핑거 블럭들이 공통의 관절식 축에 설치되어 그 각각의 관절식 축을 분할할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 이하에 설명하는 예시적인 실시 형태를 가지고 본 발명을 더 자세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 기계식 스위치의 일 실시 형태의 개략적인 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 기계식 스위치를 더 도시한다.
도 3 은 도 2 에 따른 스위치 컨택트의 다른 도면이다.
도 4 는 도 2 에 따른 스위치 컨택트의 제 3 도면이다.

이하에서 설명하는 실시 형태는 제한적인 것이 아니라, 본 발명에 따른 기계식 스위치 컨택트의 기능을 설명하기 위한 것이다. 도 1 - 4 에는 전환을 위한 기계식 스위치 컨택트(10)가 개략적으로 도시되어 있는데, 이러한 컨택트는 특히 탭식 변압기의 온로드 탭 전환기에 사용될 수 있다. 예시적으로 도시되어 있는 기계식 스위치 컨택트(10)는 서로 연결된 두개의 전기 전도성 접촉 핑거(12, 14)를 포함하며, 이들 핑거는 두개의 끝 위치 사이에서 각각 선회가능하며 또한 다중 레버 조인트(16)에 의해 회전 전환 축(18)과 작동 연결된다. 다중 레버 조인트(16)를 안내하고 움직이게 하는 역할을 하는 여러 개의 캠 디스크(22a, 22b, 22c)가 전환축(18)에서 접촉 핑거(12, 14)(공통의 전기 전도성 축(20)에 선회가능하게 설치되어 있음)의 상하방에 또한 이들 핑거의 사이에 배치되어 있다. 이를 위해, 캠 디스크(22a, 22b, 22c)는 다중 레버 조인트(16)를 안내하고 접촉 핑거(12, 14)를 방향 전환시키는 역할을 하는 각각의 주변 게이트 가이드(24)를 가지며, 이 게이트 가이드는 캠 디스크와 결합되어 있다.

도시된 기계식 스위치 컨택트(10)는 전환 스위치 또는 해제 스위치로 구성되며, 이러한 이유로, 두개의 선회가능한 접촉 핑거(12, 14)가 공통 축(20)에 전기 전도적으로 연결되어 설치된다. 축(20)은 회전 전환 축(18)에 평행하게 배치된다. 전환 스위치의 각 연결된 끝 위치를 형성하기 위한 별도의 기계식 전기 전도성 받침부(26, 28)가 두 선회가능한 접촉 핑거(12, 14) 각각과 추가적으로 관련되어 있다. 따라서, 상부 접촉 핑거(12)는 제 1 받침부(26)를 가지며, 제 1 스위치 세팅시에 상부 접촉 핑거는 제 1 받침부에 전기 전도적으로 지탱되어 축(20)과 제 1 받침부(26) 사이에 전기 전도적 연결이 이루어진다. 제 2 받침부(28)는 하부 접촉 핑거(14)와 관련되어 있는데, 제 2 스위치 세팅에서는 하부 접촉 핑거가 그 제 2 받침부에 전기 전도적으로 지탱되어 축(20)과 제 2 받침부(28) 사이에 전기 전도적 연결이 이루어진다. 도 1 - 4 에 도시되어 있는 제 2 스위치 세팅에서, 제 1 접촉 핑거(12)는 제 1 받침부(26)로부터 상승되며, 제 2 접촉 핑거(14)는 제 2 받침부(28)에 지탱된다. 전환 과정(여기서는 미도시) 중에, 두 접촉 핑거(12, 13)는 대조적으로 그들의 대응하는 접촉 받침부(26, 28)에 일시적으로 지탱되며, 그래서 전환 스위치는 일시적으로 닫히는 두 컨택트를 갖는다.

전환 축(18)이 어느 방향으로도 회전하면 또한 그 축과 결합되어 있는 캠 디스크(22) 및 그에 배치되어 있는 게이트 가이드(24)의 회전 및 이 회전에 의해 촉발되는 선회 운동으로서 접촉 핑거(12, 14)와 게이트 가이드(24) 사이에 배치되는 다중 레버 조인트(16)의 선회 운동을 통해, 접촉 핑거(12, 14)는 그의 각 끝 위치 사이에서 원하는 방식으로 선회된다. 두 접촉 핑거(12, 14)는 게이트 가이드(24)에 의해 기계적으로 함께 결합되어 있다. 캠 디스크(22)에 배치된 게이트 가이드(24)의 각 프로파일 및 그에 의해 형성되는 운동 경로에 따라, 접촉 핑거(12, 14)는 약간의 지연을 갖고 서로에 대해 선회가능하며 또한 그에 따라서 전환가능하며, 그래서 짧은 전환 시간 중에 처음에는 한 접촉 핑거(12)의 전도성 접촉 형성은 다른 접촉 핑거(14)의 전도성 접촉 형성이 열리기 전에 닫히고 개별 전환 과정이 끝나게 된다.

도 2 - 4 에 나타나 있는 체결 프레임(30)은 축(20)과 받침부(26, 28) 및 그와 연결되어 있거나 그에 설치되어 있는 가동부를 고정 및 설치하기 위한 역할을 한다. 특히 다중 레버 조인트(16)의 운동은 도 4 에서 명확히 볼 수 있는데, 이 조인트는 서로 연결된 복수의 레버(32, 34)로 형성되어 있다. 각 다중 레버 조인트(16)의 긴 레버(32)(상기 프레임 또는 하우징에 대해 고정되게 설치됨)는 게이트 가이드(24)에서 슬라이딩하는 핀(36)을 갖는데, 이 핀은 체결 프레임(30)에 대한 선회 고정부 보다 자유 단부(38)에 더 가깝게 배치된다. 긴 레버(21)의 자유 단부(38)에는 짧은 레버(34)가 축(42)에 의해 설치되어 있으며, 이 짧은 레버는 그의 타단부에서 접촉 핑거(14)와 선회가능하게 결합된다. 핀(36)은 또한 프레임 또는 하우징에 대해 고정되는 설치부(40)와 긴 레버(32)의 자유 단부(38) 사이에 배치되어 있어, 가이드 트랙(24)이 작게 방향 전환되더라도 접촉 핑거(14)의 선회에 적합한 충분한 레버 운동이 일어날 수 있다. 상응하는 방식으로 상부 접촉 핑거(12)는 동일한 구성과 치수를 갖는 다중 레버 조인트(16)에 의해 관련 가이드 트랙(24)과 결합되며, 따라서 회전 방향으로 서로에 대해 오프셋되어 있는 동일한 가이드 트랙(24)들을 통해, 두 접촉 핑거(12, 14)의 원하는 오프셋 피봇 운동이 촉발될 수 있다.

접촉 핑거(12, 14)는 도시된 방식으로 전환 축(18)의 회전 방향과는 독립적으로 작동될 수 있으며, 따라서 반복된 회전 운동의 경우 전환 축(18)은 두 접촉 핑거(12, 14)의 동일한 피봇 운동을 촉발하게 된다. 본 발명에 따른 기계식 스위치 컨택트(10)는 신뢰적으로 작동하는 기계식 전환 스위치를 제공하며, 그의 전환 핑거(12, 14)는 회전 축(18)과 캠 디스크(22)에 의해 구속 안내되며 이에 따라 매우 정확하고 신뢰적으로 그리고 특히 축의 회전 방향과는 독립적으로 제어될 수 있다.

전환 축(18)의 회전 방향이 병경 됨이 없이 두 접촉 핑거(12, 14)는 도시된 방식으로 해제 스위치, 분리 스위치 또는 전환 스위치로서 여러 번 작동될 수 있다. 이렇게 해서 본 발명에 따른 기계식 전환 스위치는 일 방향으로 복수회 계속 전환되거나 또는 앞뒤로 계속 전환될 수 있다. 전환 축(18)은 존재하는 회전 구동부에 예컨대 단차식 트랜스미션에 의해 결합될 수 있으며, 따라서 고정된 상(phase) 관련이 보장될 수 있다.