DE10315207A1 - Multipoint switch for step-down transformer, has torque motor used as operating drive for fine selector, preselector and load switching device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter vom Typ des Reaktorschalters zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Regeltransformators.The The invention relates to a tap changer of the reactor switch type for uninterrupted switching between different winding taps of a control transformer.
Stufenschalter sind seit Jahrzehnten bekannte Einrichtungen zur Spannungsregelung und Sicherstellung einer hohen Elektroenergiequalität. Ihrer prinzipiellen Wirkungsweise nach lassen sie sich in Reaktorschalter, die Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind, und Widerstandsschnellschalter unterteilen.step switch have been known devices for voltage regulation for decades and ensuring high electrical energy quality. Of their principle of operation they can be in reactor switch, which are the subject of the present application, and divide high-speed fast switches.
Ein
Stufenschalter vom Typ eines Reaktorschalters ist z. B. aus den
Ein
weiterer Stufenschalter vom Typ des Reaktorschalters ist aus der
Bei den bekannten Stufenschaltern erfolgt der Antrieb durch einen elektrischen Motorantrieb. Ein solcher Antrieb ist beispielsweise in der WO 98/38661 beschrieben. In einem solchen bekannten Motorantrieb sind alle mechanischen und elektrischen Baugruppen, die zum Antrieb des Stufenschalters erforderlich sind, vereinigt. Wichtige mechanische Baugruppen sind dabei das Lastgetriebe und das Steuergetriebe. Das Lastgetriebe betätigt direkt den Stufenschalter; es weist dazu einen entsprechend dimensionierten Elektromotor auf. Das Steuergetriebe enthält eine Nockenscheibe, die sich bei jeder Umschaltung des Stufenschalters um eine volle Umdrehung dreht. Die Nockenscheibe wiederum weist eine Vielzahl von Schaltnocken zur mechanischen Betätigung zahlreicher Nockenschalter bzw. nockenbetätigter Kontakte auf. Das Steuergetriebe enthält weiterhin Mittel zur Anzeige der Stufenstellung bzw. des Schaltschrittes. Zu den elektrischen Baugruppen im Motorantrieb gehören unterschiedliche Stromkreise. So ist ein Motorstromkreis vorhanden, durch den die Klemmen des elektrischen Antriebsmotors über Motorschütze, Bremsschütze und andere Schaltmittel mit der Stromzuleitung verbunden sind. Weiterhin sind ein Steuerstromkreis und verschiedene Meldestromkreise und Auslösestromkreise für einen Motorschutzschalter vorhanden. Die Steuerung des Motorantriebes selbst erfolgt nach dem Prinzip der Schrittschaltung, d. h. ein Verstellvorgang um einen Schaltschritt wird durch einen einmaligen Steuerimpuls eingeleitet und danach zwangsläufig zu Ende geführt; die Abtriebswelle des Motorantriebes, die mit einer Antriebswelle des Stufenschalters gekuppelt ist, vollführt dabei eine vorab genau festgelegte Anzahl von Umdrehungen. Weiterhin weist der bekannte Motorantrieb, neben anderen Sicherheitseinrichtungen, auch eine Durchlaufschutzeinrichtung auf, die verhindert, dass beim Versagen der beschriebenen Schrittsteuerung der Motorantrieb bis in die Endstellung durchläuft.at The known tap changers are driven by an electric one Motor drive. Such a drive is for example in WO 98/38661 described. In such a known motor drive are all mechanical and electrical assemblies used to drive the tap changer are required united. Important mechanical assemblies are the load gear and the control gear. The load gear actuated directly the tap changer; it has an appropriately dimensioned Electric motor on. The control gear contains a cam disc each time the tap changer is switched by one full turn rotates. The cam disk in turn has a large number of switching cams for mechanical actuation numerous cam switches or cam-actuated contacts. The control gear continues to contain Means for displaying the step position or the switching step. The electrical assemblies in the motor drive include different ones Circuits. So there is a motor circuit through which the Clamp the electric drive motor via motor contactors, brake contactors and others Switching means are connected to the power supply line. Furthermore are a control circuit and various signaling circuits and tripping circuits for one Motor protection switch available. The control of the motor drive itself takes place according to the principle of step switching, i. H. on Adjustment process by one switching step is done by a single Control impulse initiated and then inevitably completed; the Output shaft of the motor drive, which is connected to an input shaft of the Tap changer is coupled, does one in advance exactly specified number of revolutions. Furthermore, the known Motor drive, in addition to other safety devices, also one Flow protection device on, which prevents the failure of the described step control of the motor drive to the end position passes.
Der beschriebene bekannte Motorantrieb hat gemeinsam mit dem nachgelagerten Getriebe, insbesondere dem Maltesergetriebe sowie einem Hebelumlenkgetriebe, eine ganze Reihe von Funktionen im Stufenschalter zu erfüllen:
- – Erzeugung eines Rotationsdrehmomentes mit nachfolgender Umsetzung in eine Bewegung für den Feinwähler sowie, getrennt davon, den Vorwähler
- – Betätigung der Bypasskontakte
- – Aufzug eines Kraftspeichers zur nachfolgenden Betätigung der Vakuumschaltzellen
- – Stellungsmeldung
- – mechanische Endanschlagsfunktion.
- - Generation of a rotational torque with subsequent conversion into a movement for the fine selector and, separately from it, the preselector
- - Actuation of the bypass contacts
- - Lift of an energy store for the subsequent actuation of the vacuum switch cells
- - position report
- - mechanical end stop function.
Insgesamt sind sowohl herkömmlicher Motorantrieb als auch nachgelagertes Getriebe kompliziert im Aufbau, teuer in der Fertigung, da notwendigerweise hochgenau, und sie stellen gemeinsam mit dem Kraftspeicher üblicherweise den aufwändigsten Teil des gesamten Stufenschalters dar.All in all are both more conventional Motor drive as well as downstream gearbox complicated in structure, expensive to manufacture because it is necessarily highly accurate, and they make usually together with the energy store the most complex part of the entire tap changer.
Aufgabe der Erfindung ist es, den prinzipiellen Aufbau von gattungsgemäßen Stufenschaltern, wie er sich seit Jahrzehnten etabliert und im Stand der Technik verfestigt hat, drastisch zu vereinfachen.task the invention is the basic structure of generic tap changers, such as it has been established for decades and consolidated in the state of the art has to simplify drastically.
Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte mögliche Weiterbildungen und Modifikationen der Erfindung.This Task is performed by a tap changer with the characteristics of the first Claim resolved; the subclaims concern advantageous possible Developments and modifications of the invention.
Der Erfindung liegt die allgemeine erfinderische Idee zu Grunde, mindestens einen per se bekannten Torque-Motor als Bestandteil des Antriebszuges bzw. -stranges eines Stufenschalters einzusetzen.The Invention is based on the general inventive idea, at least a torque motor known per se as part of the drive train or switch of a tap changer.
Solche Torque-Motoren sind beispielsweise aus der Firmenschrift „Bürstenlose Torque-Motoren" der Firma ETEL bekannt. Ein solcher bekannter Torque-Motor funktioniert auf der gleichen physikalischen Basis wie ein Linearantrieb, nur dass der hier flach liegende Stator zum Kreis aufgewickelt ist. Ein Torque-Motor ist mithin ein auf hohes Drehmoment optimierter Servoantrieb; moderne Ausführungen sind elektrisch gesehen 3-phasige bürstenlose Synchronmotoren mit Permanenterregung. Sie werden derzeit im Werkzeugmaschinenbau eingesetzt. Es ist bisher noch nicht der Versuch unternommen worden, sie in Stufenschalter zu implementieren oder für den Antrieb eines Stufenschalters prinzipiell nutzbar zu machen.Such Torque motors are, for example, from the company font “Brushless Torque Motors "the Known company ETEL. Such a known torque motor works on the same physical basis as a linear actuator, only that the stator lying flat here is wound into a circle. A torque motor is therefore optimized for high torque Servo Drive; are modern designs electrically seen 3-phase brushless Synchronous motors with permanent excitation. You are currently in machine tool manufacturing used. No attempt has been made to date to implement in tap changers or for driving a tap changer to make it usable in principle.
Zwar gab es in der Vergangenheit bereits den in der DD-Patentschrift 58 131 aus dem Jahre 1967 beschriebenen Versuch, das herkömmliche Antriebskonzept eines Stufenschalters, wie es weiter oben beschrieben worden ist, zu verlassen. Dabei handelte es sich um eine Lösung, bei der ein Stufenwähler aus so vielen hydraulisch betätigten einzelnen Antriebsmodulen gebildet ist, wie Stufen vorgesehen sind, so dass beliebig zwischen einzelnen Wicklungsanzapfungen – nicht nur zwischen benachbarten – geschaltet werden konnte. Diese hydraulische Lösung ist jedoch wegen des hohen Funktionsrisikos, z. B. der Alterungsgefahr der zuführenden Leitungen und Dichtungen, nicht realisiert worden.Though there was one in the DD patent in the past 58 131 from the experiment described in 1967, the conventional Drive concept of a tap changer as described above has been leaving. It was a solution, at which is a tap selector from so many hydraulically operated individual drive modules is formed, as stages are provided, so that between any winding taps - not only between neighboring - switched could be. However, this hydraulic solution is because of the high one Functional risks, e.g. B. the risk of aging of the feeding Pipes and seals, have not been realized.
Für Schaltgeräte allgemein
sind zudem verschiedene andere Antriebsmechanismen vorgeschlagen
worden. So betrifft beispielsweise die
Schließlich ist in der WO 01/06528 noch ein kontrollierter Antrieb für ein Schaltgerät vorgeschlagen worden, der jedoch ebenfalls nicht für einen Stufenschalter geeignet ist.Finally is WO 01/06528 also proposes a controlled drive for a switching device been, but also not suitable for a tap changer is.
Hinweise auf die erfindungsgemäße Verwendung mindestens eines Torque-Motores an einem Stufenschalter sind allen diesen Bemühungen zur Weiterentwicklung der Antriebstechnik von Schaltgeräten jedoch nicht zu entnehmen.Hints on the use according to the invention at least one torque motor on a tap changer is everyone this effort for the further development of the drive technology of switchgear, however not to be removed.
Erfindungsgemäß kann ein solcher Torque-Motor als Bestandteil eines Stufenschalters an unterschiedlichen Anbauorten vorgesehen werden. Er kann außerhalb des Transformatorraumes angeordnet sein, und zwar oben auf dem Transformator oder auch seitlich am Transformator. Er kann weiterhin auch innerhalb des Transformatorraumes angeordnet sein und dort den Kraftspeicher des Lastumschalters, den Feinwählerantrieb oder auch einen Vorwählerantrieb oder auch mehrere dieser Baugruppen ersetzen.According to the invention, a such torque motor as part of a tap changer at different Cultivation locations are provided. It can be arranged outside the transformer room be on top of the transformer or on the side Transformer. It can also be arranged inside the transformer room be there and the energy accumulator of the diverter switch, the fine selector drive or a selection drive or replace several of these modules.
Die erfindungsgemäße Anwendung eines oder mehrerer Torque-Motoren, wodurch neu strukturierte Positioniereinheiten gebildet werden, hat zahlreiche Vorteile. Zunächst einmal sind weder Kupplung noch separates Getriebe erforderlich, was die Teilezahl erheblich reduziert. Weiterhin wird ein kompakter Aufbau realisiert. Durch die geringen Elastizitäten ergibt sich eine hohe Steifigkeit sowie durch die geringen Massen und das geringe Trägheitsmoment eine hohe Dynamik mit der Möglichkeit, auch sprungartige Bewegungen realisieren zu können und damit einen konventionellen Kraftspeicher überflüssig zu machen. Schließlich ist über eine geeignete Steuerung jeder beliebige Schaltschritt unabhängig vom speziell wirksamen Gegenmoment einprägbar, wodurch z. B. Temperatureinflüsse weitestgehend ausgeschlossen werden können.The use of one or more torque motors according to the invention, whereby newly structured positioning units are formed, has numerous advantages. First of all, neither a clutch nor a separate gearbox is required, which considerably reduces the number of parts. A compact structure is also implemented. The low elasticity results in high rigidity, and the low masses and the low moment of inertia result in high dynamics with the possibility of being able to implement sudden movements and thus make a conventional energy accumulator superfluous. After all, any suitable switching step is independent of a suitable control Particularly effective counter moment can be memorized, whereby z. B. temperature influences can be largely excluded.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von schematischen Darstellung beispielhaft noch näher erläutert werden.The In the following, the invention is to be illustrated schematically are explained in more detail by way of example.
Es zeigen:It demonstrate:
In
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Claims (6)
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