Общие сведения.
Переключающие устройства служат для переключения регулировочных ответвлений обмоток трансформаторов и изготовляются на те же классы напряжения, что и трансформаторы.
Устройство, предназначенное для переключения ответвлений обмотки одной фазы, называют однофазным, а предназначенное для переключения ответвлений обмоток трехфазного трансформатора одним переключающим устройством — трехфазным.
Переключающее устройство, являясь ответственной частью трансформатора, представляет собой коммутационное изделие, включающее большое количество различных по назначению контактов и деталей изоляции, механизм привода и другие вспомогательные части. Его устанавливают внутри трансформатора с выводом привода на крышку или боковую стенку бака.
Качеству сборки переключающего устройства, подключению к нему регулировочных ответвлений, состоянию контактов придается особо важное значение, поскольку от них зависит надежность работы трансформатора; ослабление контакта ведет к его перегреву и часто к выходу трансформатора из строя.
Рис. 34. Виды контактов переключающих устройств ПБВ:
а — кольцевой, 6 — сегментный, в — ламельный; I, 2 — подвижный и неподвижный контакты, 3 — ось контакта, 4 — пружинный прижим, 5 — ось коленчатого вала, 6 — вал подвижного контакта
Переключающие устройства ПБВ. Эти устройства служат для изменения соединений ответвлений обмоток при невозбужденном трансформаторе. Основными частями ПБВ являются контактная система, состоящая из подвижных и неподвижных контактов, и приводной механизм для приведения в действие подвижных контактов, вспомогательными частями — бумажнобакелитовые изделия, предназначенные для электрической изоляции контактов от заземленных деталей, между отдельными контактами и для крепления основных частей, а также другие конструкционные элементы.
Неподвижные контакты располагают по окружности (на бакелитовом цилиндре или гетинаксовом диске) или вдоль (на гетинаксовой рейке или бакелитовой трубке). При расположении контактов по кругу устройства называют барабанными, при расположении вдоль — реечными. К неподвижным контактам присоединяют винтами, болтами или пайкой (в зависимости от конструкции) регулировочные ответвления обмотки. Подвижные контакты замыкаются с помощью привода с неподвижными, таким образом осуществляется соединение регулировочных ответвлений.
Соединение подвижных контактов с неподвижными может иметь три вида: кольцевое, сегментное и ламельное (рис. 34, а, б, в). В соответствии с этим установлены буквенные обозначения переключающих устройств ПБВ: П, ПС и ПЛ (однофазные), ПТ, ПТС и ПТЛ (трехфазные) — барабанного типа соответственно с кольцевым, сегментным и ламельным контактом; ПР и ПТР—однофазные и трехфазные реечного типа с ламельным контактом. Кроме букв в обозначении устройств ПБВ указывают количество зажимов на фазу, номинальное напряжение и ток, а также количество устройств (при соединении нескольких устройств на одном валу — рейке). Для трехфазных устройств ПБВ с соединением фаз в звезду после буквенного обозначения ставят через тире цифру 0. Пример обозначения однофазного устройства ПБВ барабанного типа с кольцевым контактом, с шестью зажимами, номинальным напряжением 35 кВ и током 160 Л, с тремя устройствами на одном валу: П6-35/160ХЗ.
Рис. 35. Трехфазное переключающее устройство ПБВ типа ПТЛ-0-9-120/35
Исходя из мощности, напряжения и схемы регулировочных ответвлений обмоток, в трансформаторах применяют различные по конструкции переключающие устройства ПБВ. Рассмотрим некоторые из них.
Трехфазное переключающее устройство ПТЛ-0-9-120-35 (рис. 35) предназначено для переключения ответвлений близ нейтрали. К металлической сальниковой крышке 1 переключателя, присоединяемой к крышке трансформатора болтами, жестко прикреплен бумажно-бакелитовый цилиндр 10 с неподвижными контактами 15, служащий электрической изоляцией контактной системы. Через крышку проходит стальной приводной вал 6, уплотненный сальниковой набивкой 8 и втулкой 3.
Он сочленен с нижним стальным валиком 11 толстостенной бумажно-бакелитовой трубкой 9, которая передаст вращение от верхнего вала к нижнему и одновременно служит электрической изоляцией контактов от крышки. На нижнем конце валика И закреплена с помощью вспомогательных деталей и болтов 19 контактная треугольная пластина 18 с поводками 20. По углам пластины установлены три пары подвижных контактов 16 ламельного типа, сжимаемых пружинами 17. Подвижные контакты составляют одно целое с металлической контактной пластиной.
Систему неподвижных контактов образуют девять пар медных ламелей (по числу ответвлений X, У, X), расположенных равномерно по кругу и закрепленных на цилиндре винтами 12 и пластинами 13. Плита 21, изготовленная из гетинакса, является основанием переключателя и центрирует верхний вал с нижним валиком. На верхнем конце приводной вала закреплен стопорным штифтом 4 литой колпак 2 с рукоятками 22, который имеет стрелку 23, указывающую номер ступени, отмеченной на крышке римскими цифрами, и табличку 5 с надписью: «Внимание! Смотри инструкцию по переключению».
Для фиксации ступени напряжения на колпаке имеется болт 7, а в крышке — отверстия с резьбой; при ввинченном болте стрелка должна находиться против одной из цифр, указывающих ступени.
Регулировочные ответвления обмоток подсоединяют к неподвижным контактам болтами 14 согласно маркировке, показанной на рисунке. Принцип действия переключателя следующий: при повороте привода на угол, соответствующий ступени переключения (в данном случае 40°), подвижные контакты соединяют ответвления фазных обмоток с одинаковыми индексами в нейтраль на желаемой ступени.
Для перехода с одной ступени напряжения на другую отключают трансформатор от сети, вывинчивают из колпака болт 7 и устанавливают поворотом рукояток контактную систему на желаемую ступень, которую должна показывать стрелка колпака. Затем ввинчивают болт 7 в резьбовое отверстие, соответствующее выбранной ступени, и включают трансформатор в работу.
Аналогичные переключающие устройства изготовляют на пять ступеней с пределами переключения ±2x2,5% и применяют в трансформаторах I и II габаритов.
Конструкция переключающего устройства с сегментными контактами ПТС-0-9-120/10 аналогична конструкции предыдущего устройства, его контактная система показана на рис. 36, а.
На бумажно-бакелитовом цилиндре 1 закреплены неподвижные контакты 3 с болтами 2 для подключения ответвлений. Подвижные контакты 5 сегментного типа установлены на коленчатом вале 4 и прижаты пружинами к неподвижным контактам.
Рис. 36. Контактная система трехфазных переключающих устройств ПБВ:
а — ПТС-0-9-120/10, б — ПТЛ-6-200/10
Нижний валик 6, коленчатый вал 4 и сегменты 5 приводятся в действие рукоятками-колпака, расположенного на верхнем приводном вале. Для центровки верхнего и нижнего валов служит пластина 7.
Трехфазное переключающее устройство ПТЛ-6 предназначено для переключения ответвлений обмоток с прямой схемой на пять ступеней напряжения (с шестью регулировочными ответвлениями). На бакелитовом цилиндре 1 (рис. 36, б) закреплены в три яруса выступающие внутрь цилиндра неподвижные контакты 8 (по шесть на каждую фазу). Внутри цилиндра проходит вал — бумажно-бакелитовая труба 10, несущая подвижные контакты, 9 ламельного вида, замыкающие одновременно по одной паре неподвижных контактов в каждой из фаз (в каждом ярусе). К неподвижным контактам присоединяют регулировочные ответвления обмоток.
Верхний конец бумажно-бакелитовой трубы соединяют со стальным валом привода переключающего устройства, устанавливаемом на крышке трансформатора. В устройство привода входят: сальниковая крышка, вал, колпак с приводными рукоятками и другие вспомогательные детали.
Устройства ПТЛ-6 изготовляют на напряжения 10 и 35 кВ, токи 200 А и более; их типы соответственно токам и напряжениям имеют обозначения: ПТЛ-6-200/10; ПТЛ-6-400/10; ПТЛ-6-400/35 и т. п.
Рис. 37. Трехфазное переключающее устройство ПБВ типа ПТР-0-10/63-3-65:
а — устройство, б — схема сцепления рейки с шестерней
Трехфазные переключающие устройства реечного типа ПТР-0-10/63-3-65 и ПТР-0-35/63-3, предназначенные для переключения ответвлений обмоток в пределах ±2X2,5% (пять ступеней) близ нейтрали, устанавливают, как и ранее рассмотренные, на трансформаторах I—III габаритов соответственно на напряжения 10 кВ и ниже и не более 35 кВ.
На бумажно-бакелитовой трубке 1 (рис. 37, а, б) установлены в один ряд три группы латунных неподвижных контактов 2 (по пять контактов в каждой группе). Один конец неподвижного контакта имеет гладкую цилиндрическую поверхность и сопрягается с подвижным контактом 3, второй конец — резьбу с комплектом гаек и шайб для крепления ответвления обмотки соответственно маркировке.
Подвижные контакты (по одному на фазу — на группу неподвижных контактов) изготовлены из латуни. Один конец каждого из контактов жестко закреплен болтом 5 на стальной зубчатой рейке 6, другой охватывает ламелями цилиндрическую часть неподвижного контакта.
Плотность прилегания контактов достигается спиральной пружиной 4. Рейка в форме полосы является токоведущей и вместе с тремя подвижными контактами, закрепленными на ней, образует жесткий Т-образный мост, который на соответствующих ответвлениях соединяет обмотки в звезду. Контактная система, перемещаясь вправо или влево относительно неподвижных контактов, переходит с одной ступени напряжения на другую.
Для совмещения осей подвижных и неподвижных контактов установлены два держателя 8, изготовленные из прессованного стекловолокнистого материала. Держатель состоит из двух симметричных половин (щек), между которыми размещены бумажно-бакелитовая трубка 1, закрепленная жестко в держателях винтами 7, и рейка, перемещающаяся в продольном направлении.
Подвижные контакты переводятся с одной ступени на другую приводом, для чего в один из держателей вмонтирован вал 13, на котором с помощью шпонки жестко закреплена шестерня 12, находящаяся в зацеплении с рейкой 6. Конец вала 13 с помощью штифтов со шплинтами соединен с бумажно-бакелитовой трубкой и далее с валом 15 колпака 9. Колпак и вал, имеющие шлицевое соединение, скреплены винтом 21. Бакелитовая трубка 14, являясь деталью механической передачи вращательного движения, одновременно служит электрической изоляцией зубчатой рейки от крышки бака.
Вспомогательными частями и деталями привода являются: сальник, предотвращающий просачивание масла из бака по поверхности вала 15 и состоящий из сальниковой набивки 17, втулок 16, 20 и гайки 22, уплотняющей набивку; указатель ступеней 10 в виде табло, на котором римские цифры показывают ступень напряжения, а пять отверстий служат для установки пружинного штифта 11, фиксирующего ступень.
Поворот колпака за пределы крайних положений ограничен упорами на указателе. Последний крепят к крышке 18 гайкой 19 и винтом 23. Внутри трансформатора переключающее устройство крепят болтами к кронштейнам верхних ярмовых балок.
Переключающие устройства П6 (рис. 38) применяют для переключения регулировочных ответвлений обмоток с прямой схемой и шестью ответвлениями, изготовляют на напряжения 10—220 кВ и номинальные токи от 16 до 1600 А и устанавливают в трансформаторах III и IV габаритов.
Основными частями устройства являются переключатель с кольцевой контактной системой и привод; вспомогательными— комплект бумажно-бакелитовых цилиндров, служащих для электрической изоляции контактной системы и крепления его в трансформаторе, и крепежные детали.
Рис. 38. Однофазное переключающее устройство П6:
а — переключатель, б— привод, в — устройство приводного механизма
Переключатель (рис. 38, а) состоит из верхнего и нижнего гетинаксових дисков 9 с уступами 1, бумажно-бакелитовых втулок 2, запрессованных в диски, шести латунных никелированных полых стержней 3, служащих в качестве неподвижных контактов, латунных никелированных колец 5, установленных с помощью спиральных пружин на коленчатом валу 4 и служащих подвижными контактами. На главной оси коленчатого вала, проходящей через центральную втулку 6 верхнего гетинаксового диска, закреплена стальная втулка 7 со штифтом 8, предназначенная для сцепления с приводом.
Регулировочные ответвления 10 впаяны в стержни (в некоторых конструкциях ввернуты с помощью специальных наконечников). При больших номинальных токах ответвления присоединяют к обоим концам контактных стержней (параллельно). При вращении коленчатого вала вместе с ним поворачиваются кольца, которые замыкают те или другие стержни, а следовательно, и ответвления обмоток. Под воздействием пружин, прижимающих кольца к стержням, переход со ступени на ступень происходит пружинящим скачком с самоустановлением контактов.
Привод переключателя состоит из приводного механизма 18, закрытого колпаком 21 (рис. 38, б, в) с рукоятками 24 для поворота руками, и штанги 12, изготовленной из бумажно-бакелитовой трубы с наружным диаметром 60 мм и внутренним 50 мм.
На нижнем конце штанги закреплена стальная муфта 11, вилкообразный конец которой охватывает штифт 8 втулки 7 (рис. 38, а), жестко скрепленной с концом коленчатого вала переключателя, и входит с ним в зацепление. Верхний конец штанги соединен с валом 17 (рис. 38,6) приводного механизма шарнирно: в отверстие вала и втулки 16, насаженной на вал, вставлен валик 14; муфта 13 сцеплена с втулкой 16 штифтом 15 с пружинной манжетой, предотвращающей выскакивание валика и штифта. Гибкая связь штанги с валом механизма компенсирует возможное отклонение их осей при сборке привода.
Подгонка положения колпака 21 (рис. 31, в) привода к контактной системе переключающего устройства осуществляется с помощью нониусного кольца 22, которое связано шпонкой с концом вала 17, и крепится к колпаку винтом 19 через одно из девяти отверстий в кольце. В выточке внутри колпака имеется десять отверстий с резьбой для винта. Отверстия в кольце и колпаке размещены равномерно по окружности одного диаметра. Угол между соседними отверстиями в кольце равен 40° (360°/9), а в колпаке — 36° (360710), что позволяет закреплять кольцо в колпаке в положениях, отличающихся одно от другого на угол 4° (40°—36°) или кратный ему — 8, 12, 16° и т. д.
К крышке трансформатора приварен установочный фланец 29, к нему крепится на резиновой уплотняющей прокладке тремя болтами 31 крышка 28 сальника, через которую проходит вал 17, уплотненный сальниковой набивкой. На фасонной крышке 27 сальника нанесены цифры І, II, III, IV и V, обозначающие номера ступеней переключения, и установлен упор 30, который вместе с выступами 20 колпака 21 ограничивает его поворот. На осевых линиях, проходящих из центра через середину выступов в крышке сальника, имеется шесть отверстий для двух стопорных болтов 23 колпака. Поворотом рукояток на 60° переводят коленчатый вал переключателя из одного положения в другое. В рабочем положении указатель 26 колпака должен находиться на середине выступа крышки сальника, совпадая с соответствующей цифрой, а два отверстия для стопорных болтов в колпаке должны совпадать с двумя из шести отверстий в крышке сальника, через которые колпак закрепляют болтами. Выступы 25 колпака и упор 30 не позволяют переводить переключатель из положения I в положение V, и наоборот, минуя промежуточные ступени.
При сборке привода может оказаться, что установка колпака не соответствует положению контактных колец, т. е. при застопоренных болтах 23 указатель сдвинут относительно оси выступа с цифрой, указывающей ступень, тогда производят регулировку, пользуясь нониусным кольцом. Вывинчивают стопорные болты колпака и поворачивают его в одну из сторон до получения хорошего фиксированного контакта между соответствующими стержнями. Замечают, в какую сторону и примерно на какой угол отклонился указатель колпака от осевой линии выступа с цифрой. Затем снимают колпак с вала, вывинчивают винт, прикрепляющий нониусное кольцо к колпаку, поворачивают кольцо внутри колпака так, чтобы его шпоночная канавка сместилась на отмеченный угол. Завинчивают винт в совпавшие отверстия в кольце и колпаке и надевают колпак на вал.
Если указатель колпака стал против цифры соответствующей ступени и стопорные болты, скрепляющие колпак с крышкой сальника, совпадают с отверстиями в крышке, то регулировка закончена. При неполном совпадении отверстий для стопорных болтов регулировку повторяют. Обычно ее выполняют на первом положении переключатели,
Для удобства пользования приводом в трансформаторах IV габарита и выше приводной механизм вынесен на боковую стенку бака, при этом передача осуществляется валами с помощью шестерен.
