Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НАСТРОЙКИ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ СТУПЕНЕЙ НАГРУЗКИ

Настоящее изобретение относится к способу настройки переключателя ступеней нагрузки для переключения между различными отводами обмоток ступенчатого трансформатора.

Переключатели ступеней нагрузки уже много лет широко используются для безразрывного переключения между различными отводами обмотки ступенчатого трансформатора. Так называемые реактивные переключатели, которые особенно распространены в Северной Америке, обладают реактивностью переключения, которая обеспечивает возможность медленного, непрерывного переключения. Переключатели ступеней нагрузки, основанные на принципе быстрого переключения сопротивления, обычно состоят из селектора для выбора без потребления мощности соответствующего отвода обмотки ступенчатого трансформатора, на который должно быть осуществлено переключение, и силового переключателя для собственно переключения с текущего на новый, предварительно выбранный отвод обмотки. Переключатель нагрузки обычно имеет для этого коммутационные контакты и омические контакты. При этом коммутационные контакты служат для непосредственного соединения соответствующего отвода обмотки с выводом нагрузки, омические контакты - для кратковременного соединения, то есть шунтирования посредством одного или нескольких переключающих сопротивлений. Разработки последних лет отошли, однако, от переключателей нагрузки с механическими коммутационными контактами в изолирующем масле. Вместо этого все больше используются вакуумные коммутационные элементы в качестве переключательных элементов.

Подобный переключатель ступеней нагрузки с вакуумными переключательными лампами известен, например, из DE 10 2009 043 171 A1. В данной заявке переключатель нагрузки имеет приводной вал, приводимый аккумулятором энергии, с по меньшей мере одним дисковым кулачком. Дисковый кулачок имеет несколько распределительных кулачков, причем два расположенных на дисковом кулачке с торцевой стоны распределительных кулачка имеют отклоняющийся от круговой формы контур по типу выступа, на котором с контактным замыканием направляется соответствующий связанный через коромысло с вакуумной переключательной лампой ролик, который отслеживает профилированный контур соответствующего распределительного кулачка.

Обычно известные из уровня техники переключатели ступеней нагрузки поставляются заказчику как готовые смонтированные изделия и им встраиваются на месте в имеющийся ступенчатый трансформатор. Для этого изготовителем прикладывается руководство по эксплуатации, которое документирует и описывает легко реализуемое встраивание ступенчатого трансформатора. Ввод в эксплуатацию, то есть сочленение устройства ступенчатого регулирования вместе с моторным приводом с трансформатором и его управляющей электроникой, требует на отельных этапах монтажа управляемого вручную соединения различных позиций ступеней обмотки регулирования ступенчатого трансформатора, при этом устройство ступенчатого регулирования переключается между соседними неподвижными контактами, электрически связанными с обмоткой регулирования. Этот процесс согласно уровню техники требует больших временных затрат и подвержен ошибкам.

Из DE 197 05 576 А1 известно устройство сигнализации положения для переключателя ступеней нагрузки. Устройства сигнализации положения в качестве составной части моторного привода переключателей ступеней, в числе прочего, служат тому, чтобы регистрировать и сообщать о соответствующем положении переключателя ступеней; это, в свою очередь, является, с одной стороны, исходной точкой для собственно индикации положения, а с другой стороны, в качестве фактического значения, является основой для последующих функций управления или соответственно регулирования.

Известные устройства сигнализации положения для переключателя ступеней состоят из компоновки в круговой форме множества контактов сигнализации, причем с по меньшей мере каждым из контактов сигнализации соотнесено рабочее положение переключателя ступеней или подобное. При этом контакты сигнализации соединяются посредством поворотного центрального рычага контактов сигнализации, который соединен с переключателем ступеней, точнее говоря, с моторным приводом переключателя ступеней. При этом рычаг контактов сигнализации при каждом изменении рабочего положения переключателя ступеней, то есть при переключении с одного отвода обмотки на другой, перемещается только на один угол переключения, который соответствует расстоянию между двумя соседними контактами сигнализации. Однако вследствие непрерывного движения рычага контактов сигнализации происходит очень медленное разъединение контакта, которое, в зависимости от соответствующего процесса переключения, может длиться несколько секунд. Такое устройство сигнализации положения, таким образом, не пригодно для использования, когда через контакты сигнализации проходят контуры тока, работающие на постоянном токе, или, в общем, должны коммутироваться более высокие токи.

В случае этих известных из уровня техники устройств сигнализации положения с каждым контактом сигнализации, таким образом, соотнесено постоянное рабочее положение переключателя ступеней, то есть отвод обмотки регулирования ступенчатого трансформатора. Также в данном случае должно осуществляться механическое сцепление или соответственно юстировка переключателя ступеней с индикацией сигнализации положения по жестко определенному плану коммутации, так как иначе устройством сигнализации положения индицируются ложные рабочие положения.

Исходя из этого, задачей настоящего изобретения является предложить способ настройки переключателя ступеней нагрузки для переключения между различными отводами обмотки трансформатора, который, без управляемого вручную соединения различных положений ступеней обмотки регулирования, обеспечивает возможность юстировки предопределенного рабочего положения переключателя ступеней нагрузки.

Эта задача решается способом настройки переключателя ступеней нагрузки для переключения между различными отводами обмотки трансформатора с признаками первого пункта формулы изобретения. Зависимые пункты касаются при этом особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Под настройкой в рамках предложенного изобретения понимается достижение предопределенного рабочего положения переключателя ступеней нагрузки.

Общая идея изобретения состоит в том, чтобы достичь предопределенного рабочего положения переключателя ступеней нагрузки, при этом после ввода в эксплуатацию переключателя ступеней нагрузки моторный привод активируется посредством параметризированного устройства управления в первом направлении вращения, так что переключатель ступеней нагрузки начинает проходить свои стационарные рабочие положения, то есть различные отводы обмотки ступенчатого трансформатора, в направлении первого отвода обмотки, причем посредством устройства управления распознается достижение конечного положения переключателя ступеней нагрузки, причем вновь затем моторный привод активируется во втором направлении вращения, так что переключатель ступеней нагрузки затем проходит диапазон регулирования в противоположном направлении переключения до достижения первого стационарного рабочего положения, и причем затем осуществляется конфигурирование первого стационарного рабочего положения в качестве предопределенного рабочего положения с помощью энергонезависимо сохраненной параметризации устройства управления. Тем самым соответствующий изобретению способ, после ввода в эксплуатацию переключателя ступеней нагрузки, самостоятельно определяет первое стационарное рабочее положение в качестве опорной величины для всех последующих действий переключения. Так как это определенное рабочее положение при поддержке программного обеспечения сохранено энергонезависимым образом, тем самым в любой последующий момент времени можно воспроизвести, сколько переключений в каком направлении переключения переключателя ступеней нагрузки было совершено, и тем самым, в конечном счете, в каком стационарном рабочем положении находится в текущий момент переключатель ступеней нагрузки. Иными словами, согласно сущности изобретения, также применяется механический упор диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки, чтобы затем выполнять нормировку на определенное стационарное рабочее положение переключателя ступеней нагрузки.

Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, устройство управления распознает механический конечный упор диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки, при этом сила тока моторного привода после его активирования в первом направлении сохраняется энергонезависимым образом и через определенные временные интервалы сравнивается с максимальным значением, параметризированным в устройстве управления как предельное значение тока. Если при этом текущее определенное значение тока превышает определенное номинальное значение, то генерируется электрический сигнал, который сигнализирует устройству управления о механическом конечном упоре переключателя ступеней нагрузки.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения, механический конечный упор диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки обнаруживается посредством устройства управления, при этом посредством датчика с регулярными временными интервалами определяется скорость вращения приводного вала моторного привода. Если определенное значение скорости вращения равно 0, то генерируется электрический сигнал, который сигнализирует устройству управления о механическом конечном упоре переключателя ступеней нагрузки.

Согласно другому варианту выполнения изобретения, при прохождении диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки в первом направлении вращения при каждом достижении следующего стационарного рабочего положения подключается контакт сигнализации, причем момент времени срабатывания, то есть подключения контакта сигнализации, посредством устройства управления сохраняется энергонезависимым образом, причем время между двумя моментами времени срабатывания сравнивается с максимально допустимым предельным значением, причем при превышении максимально допустимого предельного значения генерируется электрический сигнал, который сигнализирует устройству управления о механическом конечном упоре переключателя ступеней нагрузки. Это может осуществляться, например, тем, что приводным валом моторного привода приводится в поворотное зацепление по меньшей мере один кулачковый диск, который, со своей стороны, приводит в действие по меньшей мере один микропереключатель на каждый поворот кулачкового диска. В зависимости от передаточного числа, поворот кулачкового диска может осуществляться синхронно с переключением переключателя нагрузки из первого на соседнее второе стационарное рабочее положение. Микропереключатель срабатывает, таким образом, однократно на каждый поворот кулачкового диска и тем самым на каждое переключение, таким образом, допустимого стационарного рабочего положения переключателя ступней нагрузки и тем самым сигнализирует успешно завершенный процесс переключения.

Соответствующий изобретению способ поясняется далее более подробно на примере со ссылками на фиг. 1.

На фиг. 1 показана блок-схема соответствующего изобретению способа.

Исходной точкой соответствующего изобретению способа является ввод в эксплуатацию переключателя ступеней нагрузки со ступенчатым трансформатором. При вводе в эксплуатацию переключатель ступеней нагрузки своими соединительными контактами подключается к обмотке регулирования ступенчатого трансформатора, монтируется моторный привод, и переключатель ступеней нагрузки вместе с моторным приводом подключается к поддерживаемому программным обеспечением электронному устройству управления, которое, со своей стороны, может соединяться с устройством вывода. Устройство управления должно при вводе в эксплуатацию параметризироваться, в частности, при этом должно быть определено начальное направление движения приводного вала моторного привода, далее должно быть задано число допустимых стационарных рабочих положений переключателя ступеней нагрузки и, наконец, определено, где находится начало диапазона регулирования, то есть первое допустимое стационарное рабочее положение, и конец диапазона регулирования, то есть последнее допустимое рабочее положение переключателя ступеней нагрузки. Эти параметры должны энергонезависимым образом сохраняться в устройстве управления. Как уже пояснено, переключатели ступеней нагрузки обычно имеют селекторы для выбора без потребления мощности соответствующего отвода обмотки ступенчатого трансформатора, на который должно быть осуществлено переключение, и переключатель нагрузки для собственно переключения с текущего на новый, предварительно выбранный отвод обмотки. В зависимости от типа переключателя, лежащего в основе переключателя ступеней нагрузки, в обмотке регулирования с, например, 5 отводами обмотки, согласно принципу быстродействующего переключения сопротивления, допустимы 5 стационарных рабочих положений и, согласно принципу реактивного переключения, допустимы 9 стационарных рабочих положений, так как в данном случае допустимы средние положения в качестве стационарных рабочих положений.

Затем моторный привод активируется параметризированным устройством управления в первом направлении вращения, так что переключатель ступеней нагрузки начинает проходить свои стационарные рабочие положения, то есть различные отводы обмотки ступенчатого трансформатора, в направлении первого отвода обмотки. Под первым отводом обмотки в данной заявке понимается отвод обмотки регулирования, лежащий ближе всего к основной обмотке ступенчатого трансформатора, то есть начало диапазона регулирования ступенчатого трансформатора. Моторным приводом является, например, известный из уровня техники шаговый двигатель.

На следующем этапе способа распознается достижение конечного положения посредством устройства управления. Под конечным положением в рамках настоящего изобретения понимается механический конечный упор переключателя ступеней нагрузки, относительно которого подвижная часть переключателя ступеней нагрузки перемещается, когда она достигла начала или соответственно конца своего диапазона регулирования. Это может, например, осуществляться тем, что устройство управления распознает механический конечный упор диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки, при этом сила тока моторного привода после его активирования в первом направлении вращения сохраняется энергонезависимым образом и через определенные временные интервалы сравнивается с максимальным значением, параметризированным в устройстве управления как предельное значение тока. Если при этом текущее определенное значение тока превышает определенное номинальное значение, то генерируется электрический сигнал, который сигнализирует устройству управления о механическом конечном упоре переключателя ступеней нагрузки. Альтернативно, также возможно, что механический конечный упор диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки обнаруживается посредством устройства управления тем, что с помощью датчика через регулярные временные интервалы не обнаруживается скорость вращения приводного вала моторного привода. Если определенное значение скорости вращения равно 0, то генерируется электрический сигнал, который сигнализирует устройству управления о механическом конечном упоре переключателя ступеней нагрузки. Согласно еще одному варианту выполнения изобретения, при прохождении диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки в первом направлении вращения при каждом достижении следующего стационарного рабочего положения подключается контакт сигнализации, причем момент времени срабатывания, то есть подключения контакта сигнализации, посредством устройства управления сохраняется энергонезависимым образом, причем время между двумя моментами времени срабатывания сравнивается с максимально допустимым предельным значением, причем при превышении максимально допустимого предельного значения генерируется электрический сигнал, который сигнализирует устройству управления о механическом конечном упоре переключателя ступеней нагрузки. Это может осуществляться, например, за счет того, что приводным валом моторного привода приводится в поворотное зацепление по меньшей мере один кулачковый диск, который, со своей стороны, приводит в действие по меньшей мере один микропереключатель на каждый поворот кулачкового диска. В зависимости от передаточного числа, поворот кулачкового диска может осуществляться синхронно с переключением переключателя нагрузки из первого в соседнее второе стационарное рабочее положение. Микропереключатель срабатывает, таким образом, однократно на каждый поворот кулачкового диска и тем самым на каждое переключение, таким образом, допустимого стационарного рабочего положения переключателя ступеней нагрузки и тем самым сигнализирует о успешно завершенном процессе переключения.

На следующем этапе способа моторный привод активируется устройством управления во втором направлении вращения, так что селектор затем проходит диапазон регулирования в противоположном направлении переключения до достижения первого стационарного рабочего положения, и при достижении первого стационарного рабочего положения останавливается. В заключении осуществляется конфигурирование первого стационарного рабочего положения в качестве предопределенного рабочего положения с помощью энергонезависимо сохраненной параметризации устройства управления. Тем самым соответствующий изобретению способ после ввода в эксплуатацию переключателя ступеней нагрузки самостоятельно определяет первое стационарное рабочее положение в качестве опорной величины для всех последующих операций переключения. Так как это определенное рабочее положение при поддержке программного обеспечения сохранено энергонезависимым образом, тем самым в любой последующий момент времени можно воспроизвести, сколько переключений в каком направлении переключения переключателя ступеней нагрузки было совершено, и тем самым, в конечном счете, в каком стационарном рабочем положении находится в текущий момент переключатель ступеней нагрузки. Иными словами, согласно сущности изобретения, также применяется механический упор диапазона регулирования переключателя ступеней нагрузки, чтобы затем выполнять нормировку на определенное стационарное рабочее положение переключателя ступеней нагрузки.