多档位真空有载分接开关的制作方法

本发明涉及一种多档位真空有载分接开关，特别是供电部门使用的一种、能够快速换挡的多档位、真空灭弧的有载分接开关。

背景技术：

现在的有载多档位变压器的换挡开关大多采用盘柱式结构，如专利号201610358806.7“真空分接开关”通过转动主轴，带动多组动触头同步转动，分别和不同的静触头接触，实现有载条件下的换挡操作。它有载分接开关的基础上，增加了真空管和杠杆机构，并且在绝缘筒内部安装有多个滚轮，杠杆的前端设置有梯形块，所述梯形块在随着主轴转动时，与滚轮配合。通过杠杆机构来控制真空管的打开和闭合，并且所述滚轮和杠杆前端梯形块的配合时间，和分接开关的主动触头、副动触头与静触头的配合时间相匹配，保证主动触头、副动触头与静触头接触之后，所对应的真空开关再闭合，在主动触头、副动触头与静触头分离之前，所对应的真空开关提前断开，起到灭弧作用。

但是该类型的真空分接开关的的动触头是通过主轴转动来是实现的，档位设置分布在一个圆面上，出厂时即设置好最大档位数，不能灵活更换。而且换档时较为费力，通常配合换档电机工作，切换速度较慢，不适合高频率的换档操作。

另外，采用永磁结构的切换开关，如专利号CN201420176022.9 “一种双稳态永磁机构 ”，设置有磁芯、储能装置、磁控装置、限位装置和操动杆，通过磁芯和永磁铁的配合，可以实现快速换档，但是由于电磁线圈通电后只能产生磁性和改变磁性方向，该结构的切换开关，通常只有两个或三个档位，不能满足多档位的开关需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够快速换挡的多档位、真空灭弧的有载分接开关。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种多档位真空有载分接开关，包括切换开关和选择开关两部分组成，其特征在于：所述选择开关包括步进电机、丝杆、丝杆副组成的动触头模块的运动机构、由动触头和多组静触头组成的档位选择机构；所述选择开关的静触头分为单数组和双数组，单数组静触头与D动触头接触，双数组静触头与S组动触头接触；

所述切换开关包括永磁机构和切换模块，通过设置在切换模块上的电磁线圈来快速改变主路接通或副路接通，切换模块上设置有两组真空管，其中主路上设置有主真空管，副路由主真空管和过渡电阻串联组成；

所述切换开关的永磁机构推动主路在S和D触头之间切换，副路上设置有过渡触头，副路上的真空开关在主路分离之前接通，在主路切换完成之后断开，以保持电路持续工作。

所述真空管的动导电杆顶端设置有滚轮，滚轮与一个带有凹凸结构的导轨接触。

所述滚轮与导轨的凸台部分接触，滚轮改变高度位置，真空管的动导电杆被向上拉出，真空管内部的两片接触片分离，真空管内部断开。

所述选择开关还设置有选择辅助接点，选择辅助接点的位置和静触头的位置相对应。

所述切换开关还设置有切换辅助节点，切换辅助接点和切换开关的位置相对应。

与现有技术相比，本发明的优点在于：它由步进电机驱动丝杆转动，两组动触头设置在丝杆副上，随着丝杆转动，沿着丝杆轴向移动；丝杆副移动时，S组动触头和D组动触头交替与设置在丝杆左右两侧的单数组静触头和双数组静触头发生接触，通过控制步进电机的转动，可以精确控制丝杆副以及设置在丝杆副上方的动触头模块的位置。切换开关和选择开关两部分独立动作，可以根据需要更换，丝杆的长度可以任意设置，因此档位可以无限制地添加，解决了现有的永磁机构的分接开关的档位不能增加的缺陷。

而在选择开关的两路上各自设置有真空管，通过设置导轨上凸台的位置，可以令真空开关在选择开关闭合之后再接通真空开关，在选择开关打开之前提前断开真空开关，因而所有的电路通断瞬间均发生在真空管内，由于真空管内不存在空气，不会发生气体电离和电拉弧现象，也不存在触头因放电拉弧而导致的氧化和烧灼问题，因而能够有效延长设备的使用寿命。

它采用电磁线圈和永磁铁来驱动选择切换开关工作，转换速度极快，能够适应高频档位切换的要求。

选择开关的电磁线圈通过对动触头和静触头的位置关系采样，接入并驱动电磁线圈工作，因而在线路切换的瞬间自动完成选择开关的位置改变，无需手动介入，自动化程度高。

它通过单双两组动触头分别和主路或副路接通，因此能够在换档的过程中，交替通过带过渡电阻的副路来维持电路持续工作，在有载条件下，快速连续改变变压器的档位。

它的单双两组静触头交替设置并且完全隔离开，动触头模块只能交替与单数组动触头和双数组动触头接触。在分接开关的切换过程中，不会发生单组静触头之间或双组静触头之间的短路问题。

将单数组静触头作为对外的固定档位，当双数组静触头作为临时过渡触头，切换灵活顺畅。

对选择开关和切换开关设置了辅助接点后，可以监控选择开关和切换开关的状态，了解分接开关的所处档位，并且通过控制步进电机和永磁机构来准确控制分接开关工作。

实施例中提供了单相电的有载分接开关的电路设置和三相电的有载分解开关的电路设置。

附图说明

图1为单相电的多档位真空有载分接开关结构图。

图2为三相电的多档位真空有载分接开关结构图。

图3为切换开关在单数档和过渡状态时的电路图。

图4为切换开关在双数档和过渡状态时的电路图。

图5为切换开关的真空管和导轨的组装关系图。

其中10为步进电机，11为单数动触头导电杆，12为双数动触头导电杆，13为丝杆，14为丝杆副，15为选择辅助接点。

20为永磁机构，21联动杆，22为凸台部分，23为带有凹凸结构的导轨，24为滚轮，25为切换辅助接点。

R为过渡电阻，K1为主路真空管，K2为副路真空管，K3为切换开关，D1为单数动触头滑轨，S1为双数动触头滑轨，D2为切换开关双数静触头，S2为切换开关单数静触头，S3、D3为切换开关辅助触点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。

如图1所示，本发明所述的多档位真空有载分接开关，由切换开关部分和选择开关部分组成，切换部分包括由步进电机10、丝杆13、丝杆副14所组成的档位切换驱动机构以及由多组静触头构成的静触头组。

静触头分别设置在丝杆的两端，并且单双数静触头交替设置。动触头模块设置在丝杆副上，动触头模块包含有固定在丝杆副上的两个独立的动触头，以及动触头导电杆11和12，两个独立的动触头分为单数动触头和双数动触头，分别对应单数静触头组和双数静触头组。

动触头的宽度大于等于两个相邻的静触点的间距。任意时刻两个动触点中至少有一个与两边的动触点保持持续接触。如1档和2档，2档和3档，依次类推。但是1、3档或2、4之间不会同时接触。直至N与N+1档。

文中定义单数档为D档（单数档拼音），双数档为S档（双数档拼音）。

切换开关的触头通过导线与选择开关的动触头引出导轨相连。切换开关的切换路分主路和副路，主路上设置有真空管K1，副路上串联有真空管K2和过渡电阻R。

切换开关由永磁机构20、联动杆21、带凹凸结构的导轨23、切换主路、切换副路组成，永磁机构由永磁体和电磁线圈、复位元件、伸缩杆组成。电磁线圈通电的时候，产生磁力吸合永磁体，伸缩杆伸出，电磁线圈断电后，磁力消失，在复位元件（如弹簧、弹片或重力势能等）作用下，电磁线圈复位，伸缩杆缩回。

永磁机构20的伸缩杆和联动杆21连接，联动杆一侧和导轨23配合，另一侧与切换开关K3配合。切换主路上只有真空管K1，切换副路上设置有真空管K2和过渡电阻R，二者串联。K3在永磁机构的带动下有两个工作状态，分别为切换主路与S2连接或者和D2连接。切换副路作为S2和D2的中间过渡。

真空管K1和K2起到电路灭弧的作用，它的内部为真空结构，通过大气压将内静触点和内动触点压合在一起，动触点引出动导电杆，向上拉起动导电杆，则真空管的内静触点和内动触点分离，电路断开。

真空管的动导电杆连接有一个滚轮24，滚轮与一个带有凹凸结构的导轨23接触，导轨在永磁机构的带动下运动，当滚轮运动到凸台位置时，滚轮被抬起，导致真空管的动导电杆向上运动，真空管断开。滚轮回到凹槽位置时，滚轮落下，真空管在大气压作用下自动复位，为了保证复位效果，可以另设弹簧或弹片等复位装置进行强制复位。

此处的滚轮可以通过杠杆机构进行反向设置。将动导电杆铰接在杠杆的一端，杠杆的另一端设置滚轮，即可滚轮处于低位时，动导电杆升起，实现电路断开。滚轮处于凸台位置时，真空管接通电路。

真空管与切换开关之间的工作顺序是：真空管在切换开关的触头接通之后接通，在切换开关的触头断开之前断开，确保电流拉弧在真空管内进行。

工作时，步进电机驱动丝杆转动，丝杆副带动两组动触头同时移动，改变档位，切换开关的S路和D路始终与选择开关的动触头引出点的S路和D路相连。

切换开关的电磁线圈与S路或D路中的一个并联，当电磁线圈充电，产生磁场，驱动永磁机构快速改变档位，在这个过程之中，如图3和图4所示，K3的切换主路与触点D3分离之前，切换副路先接通，K2再接通；在真空管K1和K2的动导电杆受到凹凸结构的导轨的位置影响，对电路切换时产生的电流进行灭弧。

本发明中，选择开关为丝杆结构，因此长度可以无限制延长，可以解决传统分接开关的档位数量有限的问题。而且选择开关和切换开关可以独立更换，便于设备检修。

图2为三相电的条件下的多档位真空有载分接开关的电路图。它由UVW端接入三相电，各支路的工作原理及过程与上述单相电下的原理和过程完全一致。

为保证三相电同步，丝杆只设置一根，丝杆副上设置有三组动触点，同步工作，带有凹凸结构的导轨也只设置一根，确保三相电下六个真空管同步工作。