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WO2013156268A1 - Laststufenschalter - Google Patents

Laststufenschalter Download PDF

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Publication number
WO2013156268A1
WO2013156268A1 PCT/EP2013/056279 EP2013056279W WO2013156268A1 WO 2013156268 A1 WO2013156268 A1 WO 2013156268A1 EP 2013056279 W EP2013056279 W EP 2013056279W WO 2013156268 A1 WO2013156268 A1 WO 2013156268A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
load tap
selector
switching
contact
contacts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/056279
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Bieringer
Christian Hammer
Rolf Strempel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Priority to KR1020147031516A priority Critical patent/KR102010939B1/ko
Priority to JP2015506159A priority patent/JP2015515139A/ja
Priority to EP13714885.4A priority patent/EP2839495B1/de
Priority to US14/379,768 priority patent/US20150034462A1/en
Priority to BR112014021580-4A priority patent/BR112014021580B1/pt
Priority to CN201380020207.9A priority patent/CN104246947B/zh
Priority to RU2014146582A priority patent/RU2014146582A/ru
Priority to HK15103253.9A priority patent/HK1202977B/xx
Publication of WO2013156268A1 publication Critical patent/WO2013156268A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/42—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using cam or eccentric
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/40—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using friction, toothed, or screw-and-nut gearing
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    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0038—Tap change devices making use of vacuum switches
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/04—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings having provision for tap-changing without interrupting the load current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2231/00—Applications
    • H01H2231/052—Selectors, e.g. dimmers

Definitions

  • the present invention relates to an on-load tap-changer for uninterrupted use
  • on-load tap changers have been used worldwide for uninterrupted switching between different winding taps of step transformers in large numbers.
  • So-called reactor switches which are particularly common in North America, have a switching reactance, which allows a slow, continuous switching.
  • On-load tap-changers according to the resistance rapid-switching principle usually consist of a selector for powerless selection of the respective winding tap of the
  • Stepped transformer to be switched to, and a diverter switch for the actual switching from the previous to the new, preselected
  • the diverter switch usually has switching contacts and resistance contacts.
  • the Schaitessore serve for the direct connection of the respective winding tap with the load dissipation, the resistor contacts for short-term wiring, d. H. Bridging by means of one or more
  • a diverter switch carries a drivable by a power storage drive shaft with at least one cam.
  • the cam has a plurality of control cams, two of which are arranged on the front side of the cam
  • Cams have a deviating from a circular contour contour on the type of cam, on the contact-connected in each case via a rocker arm connected to a vacuum interrupter roller is guided, which taps the profiled contour of the respective control cam.
  • tap changer are constructed according to the principle of resistance fast circuit for uninterrupted switching from a tap of a tapped transformer to another so that each with the outputs of the stepped windings electrically connected fixed step contacts in one or more horizontal plane or planes are arranged in a circle on an insulating material scaffolding or - cylinder and are connected by actuated by concentric drive shafts rotatable contact bridges.
  • the actuation of the contact bridges takes place abruptly after triggering a wound up by the drive shaft of the switch energy storage, usually spring energy storage.
  • Linear contact actuator step switches are described, wherein the fixed stage contacts extend along a track into the interior of the switch and are connectable by a slidable switching mechanism, which in turn is driven by the drive shaft.
  • the vertically displaceable switching mechanism consists of a continuously driven by the drive shaft elevator carriage, which preselects the new fixed stage contact, and one by the elevator carriage by means of an energy storage device
  • On-load tap-changer with linearly arranged selector contacts became known. Above the selector contacts, so separated locally, are the respective voter contacts assigned to each phase fixed vacuum interrupters for the actual, sudden load switching. To operate this on-load tap-changer is a
  • Feder energie was necessary that actuates the selector contacts during its elevator movement, as well as the vacuum switching elements driven by its sudden output movement.
  • the structural design of the on-load tap-changer that is to say with a rotating or linearly movable contact system
  • Such energy storage for example, DE 198 55 860 C1 and DE 28 06 282 B1 can be removed.
  • Object of the present invention is therefore to provide an on-load tap-changer, which dispenses with the complex construction of a force accumulator and thus provides a significantly simplified structural design while increasing operational safety.
  • the general inventive idea is to operate both the selector contact unit, as well as the switching means for uninterrupted load switching by means of a common motor drive without the interposition of an energy storage.
  • a preferred embodiment of the invention is driven by the motor drive both a threaded spindle, which in turn with the selector contact unit in
  • Active connection is, as well as a camshaft, by means of the switching means for
  • the gear module has for this purpose a flange-like sealing module, which is located directly at the bottom of the Transformer cover is arranged and releasably connected to the motor drive, in particular screwed, is.
  • On the transmission module is also the entire
  • the gear module has both the task, the gear module
  • connection flange with overfilled sealing surface on the transformer cover can be dispensed with.
  • this type of proposed attachment provides a simple for the transformer manufacturer mounting the on-load tap-changer within the transformer tank.
  • a support plate of a dielectric material, in particular a plastic is provided, on which the selector contact unit on a first side and the switching means for uninterrupted switching are arranged on a second side, such that the support plate for the On-load tap-changer establishes necessary earth clearance.
  • the at least one selector contact unit is moved during a changeover along a guide rod, which ensure a linear guidance of the at least one Wähiertempoech.
  • Wähierrome oak each case comprises a sliding carriage and a contact carrier for receiving the movable selector contacts, which cooperate with the fixed linguisticler.
  • the movable selector contacts are each received on a contact carrier and act with fixed
  • FIG. 1 shows a first lateral perspective view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a second lateral perspective view of the embodiment according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a detailed view of the selector contact unit of a device according to the invention
  • an on-load tap-changer 1 according to the invention is in two
  • Such a step transformer which is well known in the prior art, comprises a transformer tank filled with insulating oil, in which at least one winding is arranged on an iron yoke. This winding is divided into a master and a control winding, on which a plurality of winding taps are provided, which form the control area.
  • the on-load tap-changer 1 has a at the bottom of the
  • the motor drive 3 can, for example, as a commercial
  • the transmission module 2 comprises a flange-like sealing module 4, which is arranged directly on the underside of the transformer cover and with the
  • the gear module 2 fulfills both the task of holding the on-load tap-changer 1, as well as hermetically sealing by means of the sealing module 4 with respect to the outside of the transformer. Twists of the
  • Transformer lid during transport of the transformer are not transmitted to the on-load tap-changer 1.
  • a carrier plate 5 of dielectric material to which the individual components of the on-load tap-changer 1 can be fastened.
  • the support plate 5 is made of electrically insulating material and adapted to receive all the essential components of the on-load tap-changer 1. As switching means for uninterrupted switching sees the on-load tap-changer 1 according to the invention
  • Vacuum switching tubes 6.1 ... 6.6 wherein two vacuum interrupters 6.1 and 6.2, or 6.3 and 6.4, and 6.5 and 6.6 are each associated with a phase of the on-load tap-changer 1 and cooperate with a corresponding selector contact unit 7.1 ... 7.3 of the same phase.
  • the vacuum interrupters 6.1 ... 6.6 are off the shelf the art known switching means with a movable switching contact 8.1 ... 8.6 and a fixed contact, not shown.
  • Each dial contact unit 7.1 ... 7.3 each includes a plurality of connectable fixed selector contacts 9.1 ... 9.5, which are electrically connected to the winding taps of the control coil of the tapped transformer, a contact carrier 10.1 ... 10.3, each with two spring-mounted, movable
  • each voter contact unit 7.1, 7.2 and 7.3 is connected to a separate phase, ie winding, of the tapped transformer.
  • the contact carrier 10.1 ... 10.3 of each phase is mechanically fixed to a slide 12.1 ... 12.3 and forms together with this a structural unit.
  • the slide 12.1 ... 12.3 is received on a guide rod 13.1 ... 13.3 and on a, to the guide rod 13.1 ... 13.3 arranged in parallel, threaded spindle 14, such that the individual fixed
  • a movable selector contact for example, the movable selector contact 11.1, the first fixed selector contact, for example, the fixed selector contact 9.1, and the other movable selector contact, for example movable selector contact 1 .2, connected to the first fixed selector contact second fixed selector contact, for example, the fixed selector contact 9.2, connected, as a stationary operating position of the on-load tap-changer 1 permissible.
  • a movable selector contact for example, the movable selector contact 11.1, the first fixed selector contact, for example, the fixed selector contact 9.1
  • the other movable selector contact for example movable selector contact 1 .2
  • the Rekatorschaltront in here 5 illustrated fixed selector contacts 9.1 ... 9.5 nine stationary operating positions possible, while there are only 5 stationary operating positions at a load stage switch 1 after the kauschnellschalt principle, in which no middle positions are allowed.
  • both the threaded spindle 14 is driven, which in turn is in mechanical operative connection with each of the selector contact units 7.1 ... 7.3, as well as a camshaft 25, by means of the switching means for uninterrupted switching, so the vacuum interrupters 6.1 ... 6.6, are operable.
  • the threaded spindle 14 is formed over the entire length thereof as a threaded spindle and is brought into engagement with a provided in each of the sliding 12.1 ... 12.3, but not shown in Figures 1 and 2, the spindle nut 16.1 ... 16.3, such that at a rotation of
  • Threaded spindle 14 moves each slide 12.1 ... 12.3 horizontally.
  • each movable switching contact 8.1 .... 8.6 is mechanically positively coupled with a lifting rod 26.1 ... 26.6, arranged with, on the the movable switching contacts 8.1 ... 8.6 opposite to the camshaft 25,
  • Control cam 27.1 ... 27.6 cooperates, such that upon rotation of the camshaft 25, the control cam 27.1 ... 27.6 on the corresponding lifting rod 26.1 ... 26.6 initiates a vertical movement and thus ultimately the associated movable switching contact 8.1 ... 8.6 of corresponding vacuum interrupters 6.1 ... 6.6 actuated.
  • a rocker arm assembly could be provided which is driven by the camshaft.
  • FIG. 3 shows the fixed selector contacts 9.1... 9.5, which are arranged on a contact strip 28.1 made of plastic.
  • the contact strip 28.1 ... 28.3 attached by means of two spacers 29.1 ... 29.2, which are used as a connection of an override choke or a transfer resistor, not shown.
  • Switching reactors are based on the reactor switching principle and the switching resistances after the
  • the contact strip 28.1 on its longitudinal side on a control link, on both sides of several cams are arranged to the spring-mounted selector contacts 11.1 and 11.2 of the corresponding
  • Selector contact unit 7.1 to move vertically at a longitudinal displacement of the corresponding sliding carriage 12.1 by means of the cam provided on the control cam, depending on the contour of the plurality of cams.
  • the contour of the cams is dimensioned such that the movable selector contacts 11.1 and 11.2 of the selector contact unit 7.1 between two adjacent fixed selector contacts 9.1 ... 9.5 of the currently wired fixed
  • Dial contact here 9.1, lift off after they schalterten after completion of switching the next fixed selector contact, here 9.2. So it is a middle position of the movable selector contacts 11.1 and 11.2 on two adjacent fixed selector contacts 9.1 ... 9.5 permissible according to the reactor switching principle, while after the
  • the on-load tap-changer 1 thus does not only operate according to the reactor switching principle but also according to the invention
  • Resistance rapid switching principle can be used. Depending on the underlying switching principle 9 stationary operating positions are permitted at fixed contactors 9.1 ... 9.5 shown here according to the reactor switching principle, while only 5 stationary operating positions are permitted in a constructed according to the resistance switching principle according to the invention on-load tap-changer 1.
  • the on-load tap-changer 1 according to the invention can be particularly advantageous
  • Distribution transformers are used for voltage regulation of local networks.

Landscapes

  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Slide Switches (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

Laststufenschalter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen
Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Laststufenschaiter sind seit vielen Jahren zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren in großen Zahlen weltweit im Einsatz. Sogenannte Reaktorschalter, die besonders in Nord-Amerika verbreitet sind, besitzen eine Umschaltreaktanz, die eine langsame, kontinuierliche Umschaltung ermöglicht. Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschalt-Prinzip bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des
Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der bisherigen auf die neue, vorgewählte
Wicklungsanzapfung. Der Lastumschalter weist dazu üblicherweise Schaltkontakte und Widerstandskontakte auf. Die Schaitkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer
Überschaltwiderstände. Die Entwicklungen der letzten Jahre führten jedoch weg von
Lastumschaltern mit mechanischen Schaltkontakten im Isolieröl. Stattdessen werden vermehrt Vakuumschaltzellen als Schaltelemente eingesetzt.
Ein derartiger Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren ist beispielsweise aus der DE 10 2009 043 171 A1 offenbart. Hier trägt ein Lastumschalter eine von einem Kraftspeicher antreibbare Antriebswelle mit mindestens einer Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe weist mehrere Steuerkurven auf, wobei zwei an der Kurvenscheibe stirnseitig angeordnete
Steuerkurven eine von einer Kreisform abweichende Kontur nach Art von Nocken aufweisen, an der kontaktschlüssig jeweils eine über einen Kipphebel mit einer Vakuumschaltröhre verbundene Rolle geführt wird, die die profilierte Kontur der jeweiligen Steuerkurve abgreift.
Bei einer besonderen Gattung von Laststufenschaltern, den so genannten Lastwählern, sind die beschriebenen Mittel zur Anwahl einer neuen Wicklungsanzapfung und die Mittel zur eigentlichen Lastumschaltung baulich vereinigt und werden gemeinsam betätigt.
Üblicherweise sind Stufenschalter nach dem Prinzip der Widerstandsschnellschaltung zur unterbrechungslosen Umschaltung von einer Anzapfung eines Stufentransformators zu einer anderen so aufgebaut, dass die jeweils mit den Ausleitungen der Stufenwicklungen elektrisch in Verbindung stehenden festen Stufenkontakte in einer oder mehreren horizontalen Ebene bzw. Ebenen kreisförmig an einem Isolierstoffgerüst oder - zylinder angeordnet sind und durch von konzentrischen Antriebswellen betätigte drehbare Kontaktbrücken beschaltbar sind. Bei Lastwählem, bei denen die Stufenwahl und die eigentliche Lastumschaltung kombiniert sind, erfolgt die Betätigung der Kontaktbrücken dabei sprungartig nach Auslösung eines von der Antriebswelle des Schalters aufgezogenen Energiespeichers, meist Federkraftspeichers.
In der DE 42 37 165 C1 ist, abweichend von diesen üblichen Konstruktionen, ein
Stufenschalter mit linearer Kontaktbetätigung beschrieben, wobei die festen Stufenkontakte längs einer Bahn sich in das Innere des Schalters erstrecken und von einem verschiebbaren Schaltmechanismus beschaltbar sind, der wiederum von der Antriebswelle angetrieben wird. Der vertikal verschiebbare Schaltmechanismus besteht dabei aus einem kontinuierlich von der Antriebswelle antreibbaren Aufzugsschlitten, der den neuen festen Stufenkontakt vorwählt, und einem durch den Aufzugsschlitten mittels eines Energiespeichers
aufziehbarem Abtriebsteil, das nach Auslösung sprungartig dem Aufzugsschlitten nachläuft und dabei die eigentliche Lastumschaltung von der bisherigen Anzapfung der Stufenwicklung auf die vorgewählte neue Anzapfung vollzieht. Die dazu erforderlichen Schaltelemente sind Bestandteil des Abtriebsteiles.
Aus der DE 198 47 745 C1 ist ein weiterer, auf die Anmelderin zurückgehender,
Laststufenschalter mit linear angeordneten Wählerkontakten bekannt geworden. Oberhalb der Wählerkontakte, also örtlich getrennt, befinden sich die den jeweiligen Wählerkontakten einer jeden Phase zugeordneten feststehenden Vakuumschaltröhren zur eigentlichen, sprungartigen Lastumschaltung. Zur Betätigung dieses Laststufenschalters ist ein
Federenergiespeicher notwendig, der während seiner Aufzugsbewegung die Wählerkontakte betätigt, als auch die Vakuumschaltelemente durch seine sprungartige Abtriebsbewegung antreibt. Unabhängig vom konstruktiven Aufbau des Laststufenschalters, also mit rotierendem oder linear bewegbarem Kontaktsystem, bedarf es bei aus dem Stand der Technik bekannten Laststufenschaltern eines Federenergiespeichers zum sprungartigen Umschalten mittels des Kontaktsystems. Aus dem Stand der Technik bekannte Kraftspeicher werden zu' Beginn jeder Betätigung des Laststufenschalters von einer Antriebswelle aufgezogen, d. h.
gespannt. Die bekannten Kraftspeicher bestehen im Wesentlichen aus einem
Aufzugsschlitten und einem Sprungschlitten, zwischen denen Kraftspeicherfedern als Energiespeicher angeordnet sind. Derartige Kraftspeicher sind beispielsweise der DE 198 55 860 C1 sowie der DE 28 06 282 B1 entnehmbar.
Es wird eine anfängliche langsame Drehbewegung der Antriebswelle genutzt, um einen Aufzugsschlitten translatorisch aufzuziehen, um nachfolgend die wiederum translatorische Bewegung des Sprungschlittens in eine rotatorische Hauptbewegung der Abtriebswelle und in eine damit verbundene eigentliche Kontaktbetätigung zu überführen. Diese aufwändige Wandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung und wieder zurück in eine Drehbewegung erfordert einen hohen Platzbedarf der Kraftspeicherkonstruktion innerhalb des Laststufenschalters und zudem eine Vielzahl komplexer einzelner Baugruppen,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Laststufenschalter anzugeben, der auf die aufwändige Konstruktion eines Kraftspeichers verzichtet und damit einen deutlich vereinfachten konstruktiven Aufbau bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, sowohl die Wählerkontakteinheit, als auch die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels eines gemeinsamen Motorantriebes ohne Zwischenschaltung eines Energiespeichers zu betätigen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird von dem Motorantrieb sowohl eine Gewindespindel angetrieben, die ihrerseits mit der Wählerkontakteinheit in
Wirkverbindung steht, als auch eine Nockenwelle, mittels der die Schaltmittel zur
unterbrechungslosen Umschaltung betätigbar sind. Dies ermöglicht auf besonders vorteilhafte Weise eine einfache unabhängige Betätigung der Wählerkontakteinheit von den Schaltmitteln zur unterbrechungslosen Umschaltung.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der
Laststufenschalter ein an der Unterseite des Transformatordeckels befestigtes
Getriebemodul auf, das mit dem an der gegenüberliegenden Außenseite des
Transformatordeckels angeordneten Motorantrieb zusammenwirkt. Das Getriebemodul weist hierfür ein flanschartiges Dichtmodul auf, das direkt an der Unterseite des Transformatordeckels angeordnet ist und mit dem Motorantrieb lösbar verbunden, insbesondere verschraubt, ist. An dem Getriebemodul ist zudem der gesamte
Lastumschalter befestigt. Damit hat das Getriebemodul sowohl die Aufgabe, den
Laststufenschalter zu halten, als auch mittels des Dichtmoduls gegenüber der Außenseite des Transformators abzudichten. Verwindungen des Transformatordeckels beim Transport des Trafos werden somit nicht an den Laststufenschalter übertragen. Zudem kann damit ein Anschlussflansch mit überfräster Dichtfläche am Transformatordeckel entfallen. Darüber hinaus bietet diese Art der vorgeschlagenen Befestigung eine für den Transformatorbauer einfache Montage des Laststufenschalters innerhalb des Transformatorkessels.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Trägerplatte aus einem dielektrischen Material, insbesondere einem Kunststoff, vorgesehen, an der auf einer ersten Seite die Wählerkontakteinheit und an einer zweiten Seite die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung angeordnet sind, derart, dass die Trägerplatte den für den Laststufenschalter notwendigen Erdabstand herstellt.
Nach einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die mindestens eine Wählerkontakteinheit während einer Umschaltung entlang einer Führungsstange bewegt, die eine Linearführung der mindestens einen Wähierkontakteinheit sicherstellen. Eine
Wähierkontakteinheit umfasst dabei jeweils einen Gleitschlitten sowie einen Kontaktträger zur Aufnahme der beweglichen Wählerkontakte, die mit den festen Wählerkontakten zusammenwirken.
Nach einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die beweglichen Wählerkontakte jeweils an einem Kontaktträger aufgenommen und wirken mit festen
Wählerkontakten zusammen, derart, dass die einzelnen festen Wählerkontakte durch eine Längsverschiebung der beweglichen Wählerkontakte samt Gleitschlitten, also der
Wähierkontakteinheit, entlang der Führungsstange beschaltbar sind. Durch die Hin- und/oder Herbewegung der Wähierkontakteinheit werden die einzelnen festen Wählerkontakte beschaltet und damit der Regelbereich des Laststufenschalters durchlaufen.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine erste seitliche Perspektivansicht einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Laststufenschalters Figur 2 eine zweite seitliche Perspektivansicht nach der Ausführungsform nach Figur 1
Figur 3 eine Detailansicht der Wählerkontakteinheit eines erfindungsgemäßen
Laststufenschalters.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Laststufenschalter 1 in zwei
unterschiedlichen Perspektivansichten gezeigt, der direkt unterhalb eines nicht gezeigten Transformatordeckels eines ebenfalls nicht näher dargestellten Stufentransformators angeordnet ist. Eine genauere Beschreibung der Bauteile des Laststufenschalters 1 und deren Funktion ist der unten stehenden Beschreibung der Figuren entnehmbar. Ein derartiger Stufentransformator, der aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, umfasst einen mit Isolieröl befüllten Transformatorkessel, in dem an einem Eisenjoch wenigstens eine Wicklung angeordnet ist. Diese Wicklung unterteilt sich in eine Stamm- und eine Regelwicklung, an der mehrere Wicklungsanzapfungen vorgesehen sind, die den Regelbereich bilden. Zudem weist der Laststufenschalter 1 ein an der Unterseite des
Transformatordeckels befestigtes Getriebemodul 2 auf, das mit einem an der
gegenüberliegenden Außenseite des Transformatordeckels angeordneten Motorantrieb 3 zusammenwirkt. Der Motorantrieb 3 kann dabei beispielsweise als handelsüblicher
Schrittmotor ausgebildet sein. Das Getriebemodul 2 umfasst ein flanschartiges Dichtmodul 4, das direkt an der Unterseite des Transformatordeckels angeordnet ist und mit dem
Motorantrieb 3 lösbar verbunden, insbesondere verschraubt, ist. An dem Getriebemodul 2 ist damit der gesamte Laststufenschalter 1 gefestigt. Das Getriebemodul 2 erfüllt sowohl die Aufgabe, den Laststufenschalter 1 zu halten, als auch mittels des Dichtmoduls 4 gegenüber der Außenseite des Transformators hermetisch abzudichten. Verwindungen des
Transformatordeckels beim Transport des Transformators werden dadurch nicht an den Laststufenschalter 1 übertragen.
Mit dem Getriebemodul 2 mechanisch verbunden ist eine Trägerplatte 5 aus dielektrischem Material, an der die einzelnen Baugruppen des Laststufenschalter 1 befestigbar sind. Die Trägerplatte 5 ist dabei aus elektrisch isolierendem Material gefertigt und dazu ausgebildet, alle wesentlichen Bauteile des Laststufenschalters 1 aufzunehmen. Als Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung sieht der erfindungsgemäße Laststufenschalter 1
Vakuumschaltröhren 6.1... 6.6 vor, wobei jeweils zwei Vakuumschaltröhren 6.1 und 6.2, bzw. 6.3 und 6.4, bzw. 6.5 und 6.6 jeweils einer Phase des Laststufenschalters 1 zugeordnet sind und mit einer entsprechenden Wählerkontakteinheit 7.1...7.3 der selben Phase zusammenwirken. Bei den Vakuumschaltröhren 6.1...6.6 handelt es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Schaltmittel mit einem beweglichen Schaltkontakt 8.1...8.6 sowie einem nicht näher dargestellten Festkontakt. Eine jede Wählerkontakteinheit 7.1...7.3 umfasst jeweils mehrere beschaltbare feste Wählerkontakte 9.1...9.5, die elektrisch mit den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators verbunden sind, einen Kontaktträger 10.1 ... 10.3 mit jeweils zwei federnd gelagerten, beweglichen
Wählerkontakten 11.1 und 11.2 sowie jeweils 2 Vakuumschaltröhren 6.1...6.6.
In der Abbildung der Figur 1 sind beispielhaft drei Wählerkontakteinheiten 7.1 , 7.2 und 7.3 gezeigt; eine jede Wählerkontakteinheit 7.1 , 7.2 und 7.3 ist dabei mit einer separaten Phase, also Wicklung, des Stufentransformators verbunden. Der Kontaktträger 10.1 ... 10.3 einer jeden Phase ist dabei an einem Gleitschlitten 12.1 ... 12.3 mechanisch fixiert und bildet zusammen mit diesem eine bauliche Einheit. Aufgenommen wird der Gleitschlitten 12.1 ... 12.3 an einer Führungsstange 13.1 ... 13.3 sowie an einer, zu der Führungsstange 13.1 ... 13.3 parallel angeordneten, Gewindespindel 14, derart, dass die einzelnen festen
Wählerkontakte 9.1 ... 9.5 durch eine Längsverschiebung der beweglichen Kontakte 11.1 ... 11.2 samt Gleitschlitten 12.1 .... 12.3 entlang der Gewindespindel 14 beschaltbar sind.
Abhängig vom Umschaltprinzip, also nach dem Reaktor- oder Widerstandsschnellschalt- Prinzip, sind dabei Mittelstellungen, in denen der eine bewegliche Wählerkontakt, beispielsweise der bewegliche Wählerkontakt 11.1, den ersten festen Wählerkontakt, beispielweise den festen Wählerkontakt 9.1 , und der andere bewegliche Wählerkontakt, beispielsweise der bewegliche Wählerkontakt 1 .2, den zum ersten festen Wählerkontakt benachbarten zweiten festen Wählerkontakt, beispielsweise den festen Wählerkontakt 9.2, beschaltet, als stationäre Betriebsstellung des Laststufenschalters 1 zulässig. Damit sind nach dem Rekatorschaltprinzip bei hier 5 dargestellten festen Wählerkontakten 9.1...9.5 neun stationäre Betriebsstellungen möglich, während es bei einem Laststufen Schalter 1 nach dem Widerstandschnellschalt-Prinzip, bei dem keine Mittelstellungen zulässig sind, nur 5 stationäre Betriebsstellungen gibt.
Von dem Motorantrieb 3 wird sowohl die Gewindespindel 14 angetrieben, die ihrerseits mit jeder der Wählerkontakteinheiten 7.1...7.3 in mechanischer Wirkverbindung steht, als auch eine Nockenwelle 25, mittels der die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung, also die Vakuumschaltröhren 6.1...6.6, betätigbar sind. Die Gewindespindel 14 ist über deren gesamte Länge als Gewindespindel ausgebildet und wird mit einer in jedem der Gleitschlitten 12.1...12.3 vorgesehenen, jedoch in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigten, Spindelmutter 16.1... 16.3 in Eingriff gebracht, derart, dass bei einer Drehung der
Gewindespindel 14 ein jeder Gleitschlitten 12.1... 12.3 horizontal verfährt. Zur Betätigung der Vakuumschaltröhren 6.1...6.6 ist jeder bewegliche Schaltkontakt 8.1....8.6 mit einer Hubstange 26.1...26.6 mechanisch zwangsgekoppelt, die mit, auf der den beweglichen Schaltkontakten 8.1...8.6 gegenüberliegend, an der Nockenwelle 25 angeordneten,
Steuernocken 27.1...27.6 zusammenwirkt, derart, dass bei einer Drehung der Nockenwelle 25 die Steuernocken 27.1...27.6 auf die korrespondierende Hubstange 26.1... 26.6 eine Vertikalbewegung einleitet und damit letzten Endes den dazugehörigen beweglichen Schaltkontakt 8.1...8.6 der entsprechenden Vakuumschaltröhren 6.1...6.6 betätigt. Als technische Alternative zu der Betätigung der Vakuumschaltröhren mittels der Hubstange, könnte auch eine Kipphebelanordnung vorgesehen sein, die von der Nockenwelle antreibbar ist. Abhängig von der dem Laststufenschalter 1 zu Grunde liegenden Schaltsequenz sind dabei am Umfang der Nockenwelle 25 mehrere Steuernocken 27.1...27.6 je
Vakuumschaltröhre 6.1...6.6 vorgesehen.
Die Figur 3 zeigt die festen Wählerkontakte 9.1...9.5, die an einer Kontaktleiste 28.1 aus Kunststoff angeordnet. An der Trägerplatte 5 ist die Kontaktleiste 28.1 ... 28.3 mittels jeweils zwei Abstandhaltern 29.1...29.2 befestigt, die als Anschluss einer nicht dargestellten Überschaltdrossel bzw. eines Überschaltwiderstandes genutzt werden. Überschaltdrosseln sind nach dem Reaktorschaltprinzip und Überschaltwiderstände nach dem
Widerstandschnellschaltprinzip vorzusehen. Zudem weist die Kontaktleiste 28.1 an ihrer Längsseite eine Steuerkulisse auf, an der beidseitig mehrere Nocken angeordnet sind, um die federnd gelagerten Wählerkontakte 11.1 und 11.2 der entsprechenden
Wählerkontakteinheit 7.1 bei einer Längsverschiebung des korrespondieren Gleitschlittens 12.1 mittels der an der Steuerkulisse vorgesehenen Nocken vertikal zu bewegen, abhängig von der Kontur der mehreren Nocken. Die Kontur der Nocken ist dabei so bemessen, dass die beweglichen Wählerkontakte 11.1 und 11.2 der Wählerkontakteinheit 7.1 zwischen zwei benachbarten festen Wählerkontakten 9.1...9.5 von dem aktuell beschalteten festen
Wählerkontakt, hier 9.1, abheben, nachdem sie nach vollzogener Umschaltung den nächsten festen Wählerkontakt, hier 9.2, wieder beschälten. Es ist also eine Mittelstellung der beweglichen Wählerkontakte 11.1 und 11.2 auf zwei benachbarten festen Wählerkontakten 9.1 ... 9.5 nach dem Reaktorschaltprinzip zulässig, während nach dem
Widerstandsschnellschaltprinzip auf den benachbarten festen Wählerkontakt
weitergeschaltet wird. Zur definierten Kontaktgabe sind die Kontaktstücke 11.1 und 11.2 an der eigentlichen Kontaktfläche ballig ausgebildet. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der erfindungsgemäße Laststufenschalter 1 damit sowohl nach dem Reaktorschaltprinzip, als auch nach dem
Widerstandsschnellschaltprinzip einsetzbar ist. Abhängig vom zu Grunde liegenden Umschaltprinzip sind bei hier 5 dargestellten festen Wählerkontakten 9.1...9.5 nach dem Reaktorschaltprinzip 9 stationäre Betriebsstellungen zulässig, während bei einem nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip aufgebauten erfindungsgemäßen Laststufenschalter 1 lediglich 5 stationäre Betriebsstellungen zulässig sind.
Der erfindungsgemäße Laststufenschalter 1 kann besonders vorteilhaft an
Verteiltransformatoren zur Spannungsregelung von Ortsnetzen verwendet werden.
Bezugszeichentiste
1 Laststufenschalter
2 Getriebemodul
3 Motorantrieb
4 Dichtmodul
5 Trägerplatte
6.1 ., .. 6.6 Vakuumschaltröhre
7.1 .. . 7.3 Wählerkontakteinheit
8.1 .. . 8.6 bewegliche Schaltkontakte
9.1 .. . 9.5 feste Wählerkontakte
10.1 ... 10.3 Kontaktträger
11.1 , 11.2 bewegliche Wählerkontakte
12,1 ... 12.3 Gleitschlitten
13.1 , 13.2 Führungsstangen
14 Gewindespindel
16.1 ... 16.3 Spindelmutter
25 Nockenwelle
26.1. ..26.6 Hubstange
27.1. ..27.6 Steuernocken
28.1 ... 28.3 Kontaktleiste
29.1 ... 29.3 Abstandshalter

Claims

Patentansprüche
1. Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
wobei mindestens eine Wählerkontakteinheit mit jeweils mehreren festen Wählerkontakten, die jeweils mit den einzelnen Wicklungsanzapfungen elektrisch in Verbindung stehen, längs einer Linie angeordnet ist,
wobei die festen Wählerkontakte durch zwei längs verschiebbare bewegliche
Wählerkontakte betätigbar sind,
wobei zur unterbrechungslosen Umschaltung für jede Phase zwei Vakuum schaltröhren vorgesehen sind,
und wobei ein Motorantrieb zur Einleitung einer Antriebsbewegung in den Laststufenschalter vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wählerkontakteinheit (7.1...7.3) und die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung (6.1...6.6) mittels des gemeinsamen Motorantriebes (3) direkt betätigbar sind, derart, dass die Einleitung der Antriebbewegung des Motorantriebes (3) auf die mindestens eine Wählerkontakteinheit (7.1...7.3) und die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung (6.1...6.6) ohne Zwischenschaltung eines
Energiespeichers erfolgt.
2. Laststufenschalter nach Anspruch ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Motorantrieb (4) sowohl eine Gewindespindel (15) antreibt, die ihrerseits mit der Wählerkontakteinheit (7.1...7.3) in Wirkverbindung steht, als auch eine Nockenwelle (35), mittels der die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung (19.1... 19.6) betätigbar, derart, dass dadurch sowohl die beweglichen Wählerkontakte (11.1 , 11.2) als auch die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung (19.1...19.6) betätigbar sind.
3. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der gesamten Lastumschalter (1) mittels eines Getriebemoduls (2) an der Unterseite eines Transformatordeckels angeordnet ist.
4. Lastumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Getriebemodul (2) ein flanschartiges Dichtmodul (4) umfasst.
5. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Trägerplatte (5) aus einem dielektrischen Material vorgesehen ist, an deren ersten Seite die mindestens eine Wählerkontakteinheit (7.1...7.3) und an der zweiten Seite die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung (6.1...6.6) angeordnet sind.
6. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wählerkontakteinheit (7.1...7.3) jeweils einen Gleitschlitten (12.1... 12.3), einen Kontaktträger (10.1...10.3) sowie jeweils bewegliche Wählerkontakte (11.1 , 11.2) umfasst, die mit mindestens einem festen Wählerkontakt (9.1...9.5)
zusammenwirken.
7. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der jeweilige Gleitschlitten (12.1... 12.3) von einer Führungsstange (13.1 ... 13.3) und der Gewindespindel (14) aufgenommen wird.
8. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beweglichen Wählerkontakte (11.1, 11.2) jeweils in einem Kontaktträger
(10.1...10.3) aufgenommen werden und mit an einer Kontaktleiste (28.1 ... 28.3)
angeordneten festen Wählerkontakten (9.1...9.5) zusammenwirken.
9. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Wählerkontakteinheit (7.1...7.3) entlang der Führungsstange (13.1 ... 13.3) und der Gewindespindel (14) mittels der jeweiligen Gleitschlitten (12.1... 12.3) verschiebbar angeordnet ist, derart, dass damit der Regelbereich des Laststufenschalters (1) durchlaufen werden kann.
10. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beweglichen Wählerkontakte (11.1, 11.2) einer Phase in jeder stationären
Betriebsstellung mindestens einen festen Wählerkontakt (9.1...9.5) derselben Phase des Laststufenschalters (1) beschälten.
11. Laststufenschatter nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils zwei bewegliche Wählerkontakte (11.1 , 11.2) in einem Kontaktträger
(10.1...10.3) federnd gelagert aufgenommen werden.
12. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die festen Wählerkontakte (8.1...8.5) an einer Kontaktleiste (28.1...28.3) angeordnet sind, die ihrerseits jeweils mittels Abstandshaltern (29.1...29.3) an der Trägerplatte (5) befestigt sind.
13. Laststufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der bewegliche Schaltkontakt (8.1 ... 8.6) der entsprechenden Vakuumschaltröhre (6.1 ... 6.2) jeweils über eine Hubstange (26.1 ... 26.6) mit an der Nockenwelle (25)
vorgesehenen Steuernocke (27.1 ... 27.6) in Wirkverbindung steht, derart, dass bei einer Drehung der Nockenwelle (25) die jeweilige Vakuumschaltröhre (6.1 ... 6.6) beschaffbar ist.
14. Laststufenschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13 zur Verwendung der Spannungsregelung eines Verteiltransformators.
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