DE102011008394A1 - Stufenschalter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators mit einem Ölgefäß, in dessen Wandung feste Stufenkontakte angeordnet sind, wobei im Inneren des Ölgefäßes eine drehbare Antriebswelle vorgesehen ist, die bewegliche Schaltmittel zur Beschaltung der festen Stufenkontakte trägt und/oder mit diesen mechanisch in Verbindung steht und wobei oberhalb des Ölgefäßes und mit diesem verbunden ein Stufenschalterkopf angeordnet ist, der Mittel zur Übertragung einer Drehbewegung auf die Antriebswelle besitzt. Erfindungsgemäß ist oberhalb des Stufenschalterkopfes als integraler Bestandteil des Stufenschalters ein Motorantrieb angeordnet, der einen Elektromotor aufweist, der direkt mit der Antriebswelle mechanisch verbunden ist und der weiterhin ein von ihm antreibbares Steuergetriebe besitzt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
- In der Regel ist seitlich außen am Transformatorenkessel des Stufentransformators oder in dessen unmittelbarer Nähe ein Motorantrieb vorgesehen, der einen Antriebsmotor und weitere Bauteile aufweist und über ein Antriebsgestänge mit dem Kopf des in den Transformatorenkessel eingebauten Stufenschalters in Verbindung steht und damit bei jeder Umschaltung den Stufenschalter motorisch betätigt. Ein typischer Motorantrieb ist beispielsweise aus der
WO 01/92978 A1 - Bei einer derartigen Betätigung eines Stufenschalters durch einen dezentral angeordneten Motorantrieb muss der Antriebszug, d. h. Antriebswellen, Winkeltrieb u. a., individuell an die jeweiligen räumlichen Verhältnisse am Transformator sowie am Stufenschalterkopf angepasst werden.
- Der betätigende Motorantrieb selbst muss ebenfalls auf den jeweiligen Stufenschalter, mit dem er zusammenwirken soll, abgestimmt sein. Insbesondere die Zahl der einstellbaren Spannungsstufen, die Zahl der Umdrehungen der Antriebswelle pro Umschaltung und die Art der Stellungsanzeige müssen individuell an den entsprechenden Stufenschalter angepasst werden.
- Aus der
DE-OS 24 10 641 ist es weiterhin bereits bekannt, eine Antriebseinheit, bestehend aus einem Asynchronmotor oder Gleichstrommotor mit stirnseitig angebautem Leistungs- und Hilfsgetriebe, unmittelbar auf dem Transformatordeckel am Aufhängeflansch des Stufenschalters zu befestigen. Dabei kann das Wellenende des Leistungsgetriebes der Antriebseinheit auch direkt oder über eine Wellenführung mit der Antriebswelle des Stufenschalters durch eine Kupplung verbunden werden. Damit ist eine Übertragung der Drehbewegung des Leistungsgetriebes auf den eigentlichen Stufenschalter möglich. - Zwar wird bei dieser bekannten Lösung ein separates Antriebsgestänge mit Winkeltrieb entlang der Außenwandung des Transformatorenkessels vermieden, aber dennoch ist eine Anpassung und räumliche Zuordnung der Antriebseinheit bzw. des Antriebsmotors mittels der beschriebenen Kupplung an den darunter befindlichen Stufenschalter erforderlich. Insbesondere zur Montage der Antriebseinheit ist eine genaue Positionierung relativ zur Antriebswelle des Stufenschalter unabdingbar, damit es durch unerwünschtes Nichtfluchten von Wellenende des Leistungsgetriebes einerseits und Antriebswelle des Stufenschalters andererseits nicht zu Funktionsstörungen kommen kann. Ferner erfordert die bekannte Lösung, wie bereits erwähnt, in jedem Fall eine separate Kupplung und weist ein separates Hilfsgetriebe auf.
- Auch diese bekannte Anordnung ist mithin kompliziert im Aufbau und erfordert eine kundenseitige Anpassung der einzelnen Baugruppen aneinander und genaue Positionierung zueinander.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten, preisgünstigen Stufenschalter anzugeben, der diese Nachteile nicht aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Der Erfindung liegt die allgemeine Idee zugrunde, den zum Antrieb notwendigen Motorantrieb direkt am Stufenschalterkopf, quasi als integralen Bestandteil des Stufenschalters, anzuordnen. Dabei umfasst der Motorantrieb erfindungsgemäß sowohl den eigentlichen elektrischen Antriebsmotor als auch Steuergetriebe, Überwachungs- und Anzeigeelemente.
- Erfindungsgemäß umfassen die Überwachungselemente dabei auf besonders einfache Weise sowohl die Endstellungsbegrenzung als auch die Stellungsmeldeeinrichtung.
- Erfindungsgemäß wirkt der elektrische Motor des Motorantriebes direkt über die Antriebswelle des Stufenschalters, mit der er ständig mechanisch in Verbindung steht, auf einen an sich bekannten Kraftspeicher.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Antriebsmotor dabei als Getriebemotor ausgebildet, so dass kein zusätzliches Übersetzungsgetriebe, wie nach dem Stand der Technik üblich, im Stufenschalter mehr erforderlich ist.
- Bevorzugt entspricht der Drehwinkel eines solchen Getriebemotors dem Drehwinkel der Antriebswelle des Stufenschalters bei einer Lastumschaltung. Zum Beispiel kann der Drehwinkel eines solchen Getriebemotors 40 Grad/Schaltung betragen, dies entspricht einer entsprechenden Teiligkeit des Ölgefäßes, bei der sich 9 Stellungen erreichen lassen.
- Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
- Es zeigen:
-
1 den Kopf eines erfindungsgemäßen Stufenschalters -
2 Steuergetriebe und Mittel zur Überwachung und Stellungsanzeige eines solchen Stufenschalters allein in Detaildarstellung. - In
1 ist ein Stufenschalterkopf1 gezeigt, der auf dem oberen Ende eines nur angedeuteten Ölgefäßes2 des Stufenschalters befestigt ist. In der Wandung des Ölgefäßes2 befinden sich – hier nur angedeutet – in einer oder mehreren horizontalen Ebenen. a, b, c feste Stufenkontakte n, n + 1, ... in einem radialen Abstand voneinander, der der jeweiligen Teilung entspricht. Im Ölgefäß2 befindet sich auf bekannte Weise eine zentrische Antriebswelle4 , die auf ebenfalls bekannte Weise einen Kraftspeicher aufzieht, d. h. dessen Aufzugsschlitten spannt. Nach Auslösung seines Abtriebsteiles betätigt der Kraftspeicher eine ebenfalls bekannte Schalteinrichtung, die von einem der festen Stufenkontakte auf einen benachbarten anderen Stufenkontakt umschaltet. Diese Bauteile, die der üblichen Funktion eines Stufenschalters entsprechen, sind der Übersichtlichkeit wegen hier nicht dargestellt. Oberhalb des Stufenschalterkopfes1 befindet sich der eigentliche kompakte Motorantrieb, erfindungsgemäß als integraler Bestandteil des Stufenschalters, aufweisend einen Getriebemotor3 . Dieser Getriebemotor3 ist als kompakte Baugruppe ausgebildet und besteht aus dem eigentliche Elektromotor3.1 und einer Getriebebaugruppe3.2 . Die Getriebebaugruppe3.2 besitzt ferner eine durch Betätigung des Elektromotors3.1 mit entsprechender Übersetzung durch die Getriebebaugruppe3.2 antreibbare Hohlwelle3.3 , die direkt mit der Antriebswelle4 des Stufenschalters mechanisch verbunden ist. Statt einer Hohlwelle sind auch andere Wellenformen möglich, wichtig ist allein die direkte Verbindung mit der Antriebswelle4 . Ferner besitzt der Motorantrieb ein Steuergetriebe5 , auf das weiter unten noch näher eingegangen wird, eine Abdeckhaube6 sowie elektrische Anschlusselemente7 . -
2 zeigt, dass das Steuergetriebe5 eine weitere Antriebswelle8 besitzt, die ihrerseits von der Antriebswelle4 und damit der Hohlwelle3.3 antreibbar ist. Mit der Antriebswelle8 in Verbindung stehen Getriebezahnräder9 ,10 ,11 ,12 . - Das Steuergetriebe
5 weist weiterhin an sich bekannte Nockenscheiben13 auf, die jeweils mit einer stirnseitigen Kontur versehen sind, die wiederum mit Nockenschaltern14 korrespondieren. Oberhalb der Getriebezahnräder9 ...12 befindet sich ein Stellungsmelderad15 , das stirnseitig eine obere Teilkontur15.1 sowie eine untere Teilkontur15.2 aufweist. Durch diese Teilkonturen15.1 und15.2 werden entweder direkt oder, wie hier gezeigt, durch Klötze15.3 ,15.4 Stellungsmeldekontakte16 betätigt. - Zwar ist es aus der
WO 2007/065499 A1 15 der Erfindung verglichen werden. - Auf dem Stellungsmelderad
15 sind erfindungsgemäß weiterhin auf einem horizontalen Teilkreis feste Stellungmeldekontakte16 angeordnet, von denen nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind, deren Winkelabstand zueinander den jeweils möglichen Schaltstellungen des Stufenschalters entspricht. Ferner ist oberhalb der Stellungsmeldekontakte16 ein je nach Schaltstellung mit diesen kontaktierbarer Schleifkontakt17 vorgesehen. - Ein solcher Schleifkontakt per se als Bestandteil eines separaten Motorantriebes ist aus der
WO 98/36435 15 vereinigt – eine kompakte und preisgünstige Lösung. - Schließlich sind noch Klemmen
18 gezeigt, von denen nicht dargestellte elektrische Verbindungen zum elektrischen Anschlusselement7 hergestellt werden. - Es ist also gezeigt, dass der eigentliche Motorantrieb, bestehend aus dem Getriebemotor
3 , der direkt mit der Antriebswelle4 des Stufenschalters in Verbindung steht, sowie dem Steuergetriebe5 von der Abdeckhaube6 umschlossen ist und damit oberhalb des Stufenschalterkopfes1 direkt einen integralen Bestandteil des Stufenschalters bietet. Die Erfindung verzichtet damit auf zusätzliche weitere Getriebe im Stufenschalter zur nach dem Stand der Technik notwendigen Übersetzung der Drehbewegung, vielmehr erfolgt eine direkte Betätigung der Antriebswelle4 und damit des Kraftspeichers des Stufenschalters durch die Hohlwelle3.3 . Gleichzeitig wird auch die gleichachsige Antriebswelle8 des Steuergetriebes5 betätigt. Bei der Erfindung wird die erzeugte Drehbewegung erfindungsgemäß also doppelt genutzt: Einmal zur Übertragung des Drehmomentes auf die Antriebswelle4 , zum andern zum Antrieb der Steuerungseinrichtung, bestehend aus Nockenscheibe13 (korrespondierend mit Nockenschaltern14 ) sowie Stellungsmeldekontakten16 (korrespondierend mit dem Schleifkontakt17 ) durch die Antriebswelle8 . - Bei der Erfindung ist der Motorantrieb mit seinen Komponenten integraler Bestandteil des Stufenschalters. Nicht nur Antriebsgestänge selbst, sondern auch individuelle Anpassungen, Kupplungen, Justierungen u. a. entfallen vollständig. Die Erfindung kombiniert besonders vorteilhaft die elektrische Endstellungsbegrenzung, die gemäß IEC separat für den Steuer- und den Motorstromkreis erfolgt, mit der Funktionalität der Stellungsmeldung. Bei der Erfindung ist, wie erläutert, auf vorteilhafte Weise das Stellungsmelderad
15 gleichzeitig Träger der Stellungsmeldekontakte16 , die, wie ebenfalls erläutert, von dem Schleifkontakt17 stellungsabhängig beschaltbar sind. Dies führt zu einem insgesamt kompakten, einfachen und preisgünstigen Aufbau. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/065499 A1 [0022]
- WO 98/36435 [0024]
Claims (9)
- Stufenschalter zur Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, aufweisend ein Ölgefäß (
2 ), in dessen Wandung feste Stufenkontakte (n, n + 1, ...) angeordnet sind, wobei im Inneren des Ölgefäßes (2 ) eine drehbare Antriebswelle (4 ) vorgesehen ist, die bewegliche Schaltmittel zur Beschaltung der festen Stufenkontake (n, n + 1, ...) trägt und/oder mit solchen Schaltmitteln mechanisch in Verbindung steht, wobei oberhalb des Ölgefäßes (2 ) und mit diesem verbunden ein Stufenschalterkopf (1 ) angeordnet ist, der Mittel zur Übertragung einer Drehbewegung auf die Antriebswelle (4 ) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Stufenschalterkopfes (1 ) als integraler Bestandteil des Stufenschalters ein Motorantrieb fest angeordnet ist, dass der Motorantrieb einen Elektromotor (3.1 ) aufweist, der mit der Antriebswelle (4 ) mechanisch verbunden ist, dass der Motorantrieb weiterhin ein vom Elektromotor (3.1 ) antreibbares Steuergetriebe (5 ) besitzt, das Nockenscheiben (13 ) aufweist, die mit Nockenschaltern (14 ) korrespondieren und dass das Steuergetriebe (5 ) eine weitere Antriebswelle (8 ) aufweist, die gleichachsig zur ins Ölgefäß (2 ) führenden Antriebswelle (4 ) angeordnet ist. - Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
3.1 ) auch direkt mit der weiteren Antriebswelle (8 ) verbunden ist. - Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergetriebe (
5 ) ein ebenfalls antreibbares Stellungsmelderad (15 ) besitzt, das sowohl Mittel zur Schaltüberwachung als auch Mittel zur Stellungsmeldung aufweist - Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
3.1 ) ein Getriebemotor (3 ) mit einer mit dem eigentlichen Elektromotor integrierten Getriebebaugruppe (3.2 ) ist. - Stufenschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebemotor (
3 ) eine antreibbare Hohlwelle (3.3 ) besitzt, die mechanisch mit der Antriebswelle (4 ) verbunden ist. - Stufenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (
3.3 ) mechanisch mit der weiteren Antriebswelle (8 ) verbunden ist. - Stufenschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellungsmelderad (
15 ) als Mittel zur Schaltüberwachung mindestens eine stirnseitige Kontur (15.1 ,15.2 ) aufweist, durch die jeweils Stellungsmeldekontakte (16 ) betätigbar sind. - Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellungsmelderad (
15 ) als Mittel zur Stellungsmeldung auf einem horizontalen Teilkreis feste Stellungsmeldekontakte (16 ) aufweist, deren Winkelabstand zueinander den jeweils möglichen Schaltstellungen des Stufenschalters entspricht und dass ein korrespondierender, je nach Schaltstellung mit einem der festen Stellungsmeldekontakte (16 ) kontaktierbarer Schleifkontakt (17 ) angeordnet ist. - Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckhaube (
6 ) vorgesehen ist, die den gesamten Motorantrieb umschließt und auf dem Stufenschalterkopf (1 ) aufliegt.
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