DE1143895B

DE1143895B - Device for operating a tap changer consisting of a tap selector and diverter switch

Info

Publication number: DE1143895B
Application number: DES72576A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Wulfo Schmidt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-02-17
Filing date: 1961-02-17
Publication date: 1963-02-21

Description

Einrichtung zur Betätigung eines aus Stufenwähler und Lastumschalter bestehenden Stufenschalters Die Aussteuerung von Stufentransformatoren erfolgt durch Stufenschalter, die bekanntlich aus einem an den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Transformators entlang schaltbaren Stufenwähler und einem Lastumschalter bestehen. Wähler und Lastumschalter werden dabei von einem Antrieb aus betätigt, und zwar so, daß der Wähler jeweils stromlos sich auf die Wicklungsanzapfung einstellt, auf die beim nächstfolgenden Schaltschritt die Last durch den Lastumschalter unterbrechungsfrei geschaltet wird. Als Überschaltmittel werden vorzugsweise Widerstände benutzt, die nur während des kurzzeitigen Umschaltvorganges vom Strom durchflossen werden. Sie brauchen daher thermisch nur für diese kurzzeitige Belastung bemessen zu werden, was zu wirtschaftlichen Lösungen führt. Wenn man Lastumschalter mit Betätigung durch Federkraftspeicher verwendet, wird gewährleistet, daß der einmal eingeleitete Umschaltvorgang unaufhaltsam zu Ende geführt wird, womit die kurzzeitige Belastung des Überschaltwiderstandes gesichert ist, auch wenn der Antrieb vor Erreichen der neuen Stellung angehalten werden sollte.Device for actuating one of a step selector and diverter switch existing tap changer Tap transformers are controlled by Tap changer, which is known to consist of one at the winding taps of the control winding of the transformer along a switchable tap selector and a diverter switch. Selector and diverter switch are operated by a drive, namely so that the voter adjusts itself to the winding tap in a de-energized state the load through the diverter switch in the next switching step without interruption is switched. Resistors are preferably used as over-switching means, which are only traversed by the current during the brief switching process. she therefore only need to be measured thermally for this short-term load, which leads to economical solutions. If one diverter switch with actuation through Spring energy storage is used, it is guaranteed that the switching process once initiated is inexorably brought to an end, with which the short-term load on the transition resistor is secured, even if the drive has stopped before reaching the new position should be.

Anders verhält es sich bei den gleichfalls als Lastumschalter verwendeten sogenannten Lauflastschaltem, z. B. den bekanntgewordenen nockengesteuerten Lastumschaltern. Bei diesen sind bekanntlich keine Vorkehrungen getroffen, daß nach Einleiten des Umschaltvorganges dieser zwangläufig zu Ende geführt wird, so daß bei Ausfall des Antriebs oder Anhalten in beliebiger Stellung der überschaltwiderstand stets gefährdet ist. Stufenschalter dieser Art haben daher einen Stellungszwang, d. h., beim Weiterschalten müssen sie von einer genau definierten Stellung in eine andere genau definierte Stellung bewegt werden. Zur Fixierung dieser Stellungen sind mechanische Mittel vorgesehen, die den Stufenschalter festhalten, wenn er die neue Stellung erreicht hat. Die hierzu benutzten mechanischen Mittel müssen die bewegten Massen des Lastumschalters und Wählers sowie noch dazu die des Antriebs nach Erreichen der Grundstellung in kürzester Zeit auf die Geschwindigkeit Null abbremsen. Es ist verständlich, daß die hierzu verwendeten Mittel, da sie die ganze kinetische Energie schlagartig aufnehmen müssen, übermäßig stark beansprucht werden und damit einem großen Verschleiß unterworfen sind.The situation is different with those also used as diverter switches so-called running load switches, e.g. B. the well-known cam-controlled diverter switches. As is known, no precautions have been taken to ensure that after the initiation of the Switching process this is inevitably led to the end, so that if the Driving or stopping in any position, the transition resistance is always endangered is. Tap changers of this type therefore have a compulsory position, i. i.e. when switching to the next they have to move from one well-defined position to another well-defined Position can be moved. Mechanical means are used to fix these positions provided that hold the tap changer when it reaches the new position Has. The mechanical means used for this must be the moving masses of the diverter switch and selector as well as that of the drive after reaching the basic position in Decelerate to zero speed in the shortest possible time. It is understandable that the means used for this purpose, as they suddenly absorb all of the kinetic energy must be excessively stressed and thus subject to great wear are.

Um diesen Nachteil nicht in Kauf nehmen zu müssen, wurde bei einer bekannten Stufenschalteinrichtung mit Lauflastschalter an Stelle des elektromotorischen Antriebs bereits ein Druckluftantrieb vorgeschlagen, der ausgeprägte Schaltstellungen aufweist. Nachteilig hierbei ist aber, daß dazu die nicht überall vorhandene Druckluft benötigt wird und daß druckluftbetätigte Einrichtungen bekanntermaßen sehr störanfällig sind. Hierzu kommt noch, daß beim Ausbleiben des Druckmittels, wozu auch Flüssigkeit verwendbar ist, die Schaltanordnung trotzdem noch in irgendeiner Mittelstellung stehenbleiben kann und keine zwangläufige überführung des Stufenschalters in eine seiner Grundstellungen erreicht wird. Somit sind auch bei derartigen Einrichtungen die nur für kurzzeitige Belastung bemessenen überschaltwiderstände des Stufenschalters gefährdet und können zerstört werden.In order not to have to accept this disadvantage, a known step switching device with running load switch in place of the electromotive Drive already proposed a compressed air drive, the pronounced switching positions having. The disadvantage here is that the compressed air is not available everywhere is required and that compressed air-operated devices are known to be very susceptible to failure are. In addition, if there is no pressure medium, including liquid is usable, the switching arrangement is still in any middle position can stop and no inevitable transfer of the tap changer to a its basic positions is reached. Thus, even with such facilities the switchover resistances of the tap changer, which are only rated for short-term loads endangered and can be destroyed.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromotorisch angetriebenen Stufenschalter, der aus einem Stufenwähler und einem nookengesteuerten Lastumschalter besteht, so zu verbessern, daß die vorgenannten Nachteile trotz Verwendung des stetigen Antriebs durch einen Elektromotor vermieden werden.The object of the invention is to provide an electric motor driven Step switch consisting of a step selector and a nooken-controlled diverter switch exists to improve so that the aforementioned disadvantages despite the use of the steady Drive by an electric motor can be avoided.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß bei einem elektromotorisch angetriebenen Stufenschalter als Mittel zur Erzwingung der ausgeprägten Stellungen ein oder mehrere gleichgerichtete im Antriebswellenzug des Stufenschalters eingeschaltete federgefesselte Kurbeltriebe dienen, deren Federelemente einerseits an einem Kurbelzapfen und andererseits an einem feststehenden Teil (Masse) angelenkt sind.This goal is achieved in that, according to the invention, in an electric motor Driven tap changer as a means of forcing the pronounced positions one or more rectified ones switched on in the drive shaft train of the tap changer Spring-loaded crank mechanisms are used, the spring elements of which are on the one hand on a crank pin and on the other hand are hinged to a fixed part (mass).

An Hand des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert: Mit 1 ist ein Elektromotor bezeichnet, von dem aus über im Antriebsweldenzug zwischengeschaltete Getriebe, z. B. 2, 3, einerseits der Stufenwähler 5 und andererseits der Lastumschalter 6, der im Ausführungsbeispiel als Dreifachschalter wiedergegeben ist, über auf der Antriebswelle 7 sitzende Nockenscheiben 8 angetrieben wird. Im Zuge der Antriebswelle ist ein Kurbeltrieb 70° eingeschaltet, auf dessen Kurbelzapfen 9 eine Schraubenfeder 10 mit ihrem einen Ende gelagert ist, deren anderes Ende an einem festen Teil 11 (Masse) angelenkt ist. In der gezeichneten Stellung, die einer Grundstellung des Stufenschalters entspricht, sind die Kontakte des Lastumschalters teils geöffnet, teils geschlossen. Die auf der Welle 7 befestigten Steuernockenscheiben 8 bewegen die Schalterstößel 13, die durch Federn 14 ständig kraftschlüssig mit den Nockenscheiben B verbunden sind, nach oben gegen die festen Kontakte 61, die gegebenenfalls mittels einer Feder 62 nachgiebig befestigt sein können.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing: 1 denotes an electric motor from which the transmission via the drive train, e.g. B. 2, 3, on the one hand the tap selector 5 and on the other hand the diverter switch 6, which is shown in the embodiment as a triple switch, is driven via cam disks 8 seated on the drive shaft 7. In the course of the drive shaft, a crank drive 70 ° is switched on, on the crank pin 9 of which a helical spring 10 is mounted at one end, the other end of which is hinged to a fixed part 11 (mass). In the position shown, which corresponds to a basic position of the tap changer, the contacts of the diverter switch are partly open and partly closed. The control cam disks 8 fastened on the shaft 7 move the switch plungers 13, which are permanently connected to the cam disks B by springs 14, upwards against the fixed contacts 61, which can optionally be flexibly fastened by means of a spring 62.

Die Stufenschalteinrichtung arbeitet folgendermaßen: Zu Beginn des Umschaltvorganges von einer Stellung zur nächstfolgenden wird durch den Antriebsmotor 1 in bekannter Weise zunächst der Wählers verstellt; dabei wird auch der Kurbeltrieb 70 so weit verstellt, daß er in dem Zeitpunkt, wo der Wähler 5' in seine neue Stellung gelangt ist, fast die Lage hat, wo die Feder 10 durch Verlagerung des Kurbelzapfens 9 beinahe in der unterstmöglichen Lage, wie in der Fig. 1 gestrichelt angedeutet, die größte Energie gespeichert hat. Der Lastumschalter 6 bleibt bis zu diesem Zeitpunkt unbeeinflußt, da die Nockenscheiben 8 die Schalterstößel noch nicht verstellt haben. Bewegt sich der Antrieb nun weiter und überschreitet dabei der Kurbelzapfen 9 den Labilpunkt, dann entlädt sich die gespannte Feder 10 auf die Antriebswelle und bewegt dadurch den Kurbeltrieb in die in Fig. 1 dargestellte Stellung; die der Grundstellung des Lastumschalters 6 entspricht. Dabei werden die Schalterstößel 13 durch die Nockenscheiben 8 in gewünschter Reihenfolge je nach Gestaltung der Nockenscheiben bewegt: Die Lastumschaltung wird somit ganz unabhängig vom Antriebsmotor zu Ende geführt. Die Antriebsgeschwindigkeit des Kurbeltriebs läßt sich selbstverständlich in weiten Grenzen ändern und den jeweils günstigsten Schaltbedingungen der Lastschalter anpassen, indem man beispielsweise die Federn des Kurbeltriebs oder dessen Ausbildung entsprechend wählt oder wenn man den Motorantrieb in geeigneter Weise auslegt bzw. die Kopplung zwischen Antriebsmotor und Kurbeltrieb entsprechend ändert. Im Äntriehswellenzug können auch mehrere Kurbeltriebe vorgesehen werden. Je nachdem dies günstig erscheint, z. B. aus Raumgründen, kann der Kurbeltrieb im Wellenzug oder/und auch am Ende der die Nockenscheiben antreibenden Welle angebracht sein. Schließlich können an Stelle eines Einfachkurbeltriebs auch Mehrfachkurbeltriebe mit gleichmäßig versetzten Kurbelzapfen benutzt werden.The step switching device works as follows: At the beginning of the switching process from one position to the next, the selector is first adjusted by the drive motor 1 in a known manner; the crank mechanism 70 is also adjusted so far that at the point in time when the selector 5 'has reached its new position, it is almost in the position where the spring 10 is almost in the lowest possible position by shifting the crank pin 9, as in FIG of Fig. 1 indicated by dashed lines, has stored the greatest amount of energy. The diverter switch 6 remains unaffected until this point in time, since the cam disks 8 have not yet adjusted the switch plunger. If the drive now moves further and the crank pin 9 exceeds the unstable point, the tensioned spring 10 is discharged onto the drive shaft and thereby moves the crank mechanism into the position shown in FIG. 1; which corresponds to the basic position of the diverter switch 6. The switch plungers 13 are moved by the cam disks 8 in the desired sequence depending on the design of the cam disks: The load switching is thus completed completely independently of the drive motor. The drive speed of the crank drive can of course be varied within wide limits and adapted to the most favorable switching conditions of the load switch, for example by selecting the springs of the crank drive or its design accordingly or if the motor drive is designed in a suitable manner or the coupling between the drive motor and crank drive accordingly changes. Several crank drives can also be provided in the drive shaft train. Depending on if this appears favorable, z. B. for reasons of space, the crank mechanism can be mounted in the shaft train and / or at the end of the shaft driving the cam disks. Finally, instead of a single crank drive, multiple crank drives with evenly offset crank pins can be used.

Die Stufenschaltung führt man zweckmäßig im sogenannten Männerschritt nach dem Schaltschema i der Fig. 2 durch, bei dem bekanntlich jeweils nur einer der beiden beweglichen Stufenwählerkontakte 20 bzw. 30; die in üblicher Weise an den festen Anzapfungen 21, 31 usw. der Stufenwicklung 40 entlang schaltbar sind, stromdurchflossen ist und beim Weiterschelten um eine Stufe nur jeweils der eine, und zwar der gerade stromfreie Wählerkontakt, z. B. 30, sich bewegt. Für eine solche Stufenschaltung benötigt man wenigstens drei LastschalterA, B, C, wovon zwei, z. B. A, B, als Hauptschalter und der Schalter C als Einschalter für den überschaltwiderstand dient. Beim Aufwärtsschelten tritt dann beispielsweise im ersten Schritt im Hauptschalter A die Differenz zwischen Laststrom und Ausgleichsstrom als Schaltstrom auf, während beim folgenden Schaltschritt der Hauptschalter B den Laststrom und der Einschalter C den Ausgleichsstrom unterbricht. Beim Abwärtsschalten erscheint einmal die Summe von Laststrom und Ausgleichsstrom, dann wieder Laststrom und Ausgleichsstrom getrennt. Will man den Einschalter vom Schaltstrom entlasten, so werden, wie in Fig. 3 gezeigt, vier Lastschalter A, B, Cl und C, benötigt. An Stelle der in der Fig. 3 vorgesehenen Einschalter Cl und C, kann man auch, wie in Fig. 4 gezeigt ist, einen Umschalter U vorsehen. Bei den beiden vorgenannten Ausführungen wird bei jeder Stufenschaltung entweder über einen Einschalter C1 oder C2 oder durch den Umschalter der überschaltwiderstand 50 jeweils an die Anzapfung gelegt, die beim nächsten Schaltschritt angesteuert wird. Die beiden Hauptschalter A und B haben beim Aufwärtsschelten die Differenz aus Laststrom und Ausgleichsstrom und beim Abwärtsschalten. die Summe dieser beiden Ströme zu unterbrechen. Die Einschalter bzw. Umschalter öffnen dagegen stromfrei.The step switching is expediently carried out in the so-called male step according to the switching scheme i of FIG. 2, in which, as is known, only one of the two movable step selector contacts 20 or 30; which can be switched along in the usual way at the fixed taps 21, 31, etc. of the step winding 40, has current flowing through it, and when you continue to scold one step only the one, namely the current-free selector contact, z. B. 30, moves. For such a step switch at least three load switches A, B, C are required, two of which, e.g. B. A, B, serves as the main switch and the switch C as an on switch for the switchover resistance. With upward scolding, for example, the first step in main switch A is the difference between load current and equalizing current as switching current, while in the following switching step, main switch B interrupts the load current and switch C interrupts the equalizing current. When switching downwards, the sum of load current and equalizing current appears once, then load current and equalizing current appear separately. If the on-switch is to be relieved of the switching current, then, as shown in FIG. 3, four load switches A, B, C1 and C are required. Instead of the on-switches C1 and C provided in FIG. 3, a changeover switch U can also be provided, as is shown in FIG. In the case of the two aforementioned versions, the switching resistor 50 is applied to the tap that is activated in the next switching step either via a switch C1 or C2 or via the changeover switch. The two main switches A and B have the difference between load current and equalizing current when scolding upwards and when switching downwards. to interrupt the sum of these two currents. On the other hand, the on-switches or change-over switches open without current.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist robust in ihrem Aufbau, da sie ganz aus bewährten Bauteilen aufbaubar ist, und da sie einfach ist, ist sie billig. Sie ist außerdem äußerst raumgünstig und sichert eine lange Lebensdauer.The device according to the invention is robust in its construction because it can be built entirely from proven components, and since it is simple, it is cheap. It is also extremely space-saving and ensures a long service life.

Claims

PATENT CLAIM: Device for the actuation of a step welder and diverter switch existing on-load switch, preferably with a cam-operated one Switch for load transfer, especially for transformers, at the means to force pronounced positions that correspond to the basic position of the tap changer coincide, are provided, characterized in that an electric motor Driven tap changer as a means of forcing the pronounced positions one or more rectified; switched on in the drive shaft of the tap changer Spring-loaded crank mechanisms are used, the spring elements of which are on the one hand on the crank pin and on the other hand are hinged to a fixed part (mass).