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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf einen spannungsfreien Stufenschalter mit Abschirmeinrichtung für einen Transformator, der eine Verbesserung des bestehenden spannungsfreien Stufenschalters darstellt.
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Hintergrund der Erfindung
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Die chinesischen Patente
CN 2 308 152 Y ,
CN 2 454 878 Y und
CN 2 249 959 Y offenbaren die verschiedenen Strukturen von spannungsfreien Stufenschaltern und auch von zylinderförmigen spannungsfreien Stufenschaltern. Alle diese Stufenschalter verfügen über die Vorteile einer kompakten und kleinen Bauweise, so dass der innere Raum des Transformators weniger gefüllt und der Betrieb leicht und zuverlässig ist. Allerdings ist durch die Erhöhung der Werte der Teilentladungsbeschränkungen des Stufenschalters und des Transformators – welche die Hauptspezifikationen ausmachen, die Teilentladung im Allgemeinen der Schwachpunkt, nachdem der Stufenschalter in Transformatoren mit höheren Werten eingebaut wurde. Aufgrund der vielen nicht abgeschirmten Leitungen im Stufenschalter ist bei Erhöhung der Werte des Transformators die Teilentladung sehr groß, sogar wenn bessere Isolierungsmaterialien und auch weiter entwickelte Bearbeitungsverfahren verwendet werden – und natürlich verursachen derartige Maßnahmen auch höhere Herstellungskosten.
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Bei den größeren Transformatoren ist der Isolierungsgrad bei der Erdung des Stufenschalters oft höher, während der Isolierungsgrad der Kontakte und zwischen den Phasen in seinem Innenraum vergleichsweise niedriger ist. Daher ist es sehr wichtig, die äußere Teilentladung des Stufenschalters zu steuern. Normalerweise ist die Teilentladung des Transformators nicht geeignet, weil die Materialien, die Bauweise und das Bearbeitungsverfahren die höheren Anforderungen nicht erfüllen können; oder es müssen ausreichende Isolierungsabstände beim Stufenschalter und dem aktiven Teil des Transformators und den Wicklungen eingerichtet werden; wenn das gemacht wird, erhöht sich das Volumen des Transformators und die Herstellungskosten, sogar die Verpackungs- und Lieferkosten des Stufenschalters und des Transformators steigen, und schlimmer noch, durch die große Teilentladung verringert sich die Zuverlässigkeit der Leistungsfähigkeit des Transformators erheblich.
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Die Druckschrift
DE 24 11 345 A1 betrifft einen Wähler, wie er bei Stufenschaltern für Einstelltransformatoren als Feinwähler Verwendung findet. Die
DE 27 38 481 A1 betrifft einen Stufenschalter mit Abschirmelektrode. Die
JP S62-213 105 A und die
JP S59-126 616 A betreffen Laststufenschalter. Aus der
DE 35 34 843 A1 ist eine Wicklungsanordnung für Transformationen und Drosseln bekannt. Weitere Stufenschalter nach dem Stand der Technik sind in den Druckschriften
CN 2 433 720 Y und
CN 2 259 676 Y beschrieben.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Diese Erfindung richtet sich auf den oben dargelegten Schwachpunkt und bietet einen spannungsfreien Stufenschalter mit Abschirmeinrichtung. Er nimmt im Stufenschalter nicht nur wenig Platz ein, sondern verfügt auch über ein ausgewogenes Feld, eine geringe Teilentladung und eine zuverlässige Performance.
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Die technische Lösung der Erfindung umfasst: oberer und unterer Sockel 1, 2, eine rotierende Achse 3 führt durch den oberen und unteren Sockel und ist mit einem Isolator 5 verbunden, ein Ende der rotierenden Achse ist mit einem Betriebsmechanismus 4 verbunden, die beweglichen Kontakte 7 sind auf der rotierenden Achse montiert und die festen Kontakte 6 sind entsprechend um die beweglichen Kontakte montiert, wobei ein zylindrisches Abschirmungsgehäuse (8) die Peripherie der festen Kontakte (6) abdeckt, und dass eine zylindrische Isolierung (9, 10) nur innen oder sowohl außen als abdeckt, und dass eine zylindrische Isolierung (9, 10) nur innen oder sowohl außen als
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Bei der oben dargelegten Lösung hat der Isolator 5 die Form eines Käfigs oder Zylinders, die festen Kontakte sind um deren Umfangslänge im Isolator eingeschlossen, der Stufenschalter kann axial in Abschnitten in ein, zwei oder drei Phasen eingerichtet werden.
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Bei der oben dargelegten Lösung kann das Abschirmungsgehäuse 8 zylinderförmig sein, und ein axial entlang des Stufenschalters ausziehbarer vollständiger Zylinder sein, oder ein unterteilter Zylinder in radialer Richtung – gegenüber den festen Kontakten oder Phasen, wobei mehrere zylindrische Abschirmungsgehäuse in radialer Richtung angeordnet sind. Das Abschirmungsgehäuse kann aus Metall hergestellt sein, oder aus Metallkabeln, die um den Isolierungszylinder gewickelt sind, oder Faserkabeln, oder auf dem Isolierungszylinder aufgebrachte Metallschichten. Indem die Kabel verbunden werden, wird das Abschirmungsgehäuse mit den Leitungen auf den Wicklungen des Stufenschalters oder des Transformators verknüpft.
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Entsprechend der oben dargelegten Lösung und zur Steigerung der Abschirmungsleistung, können die Abschirmungsspulen 14 an einem oder beiden Enden des zylindrischen Abschirmungsgehäuses eingerichtet und die Abschirmungsspulen können als ein Teil mit dem Abschirmungsgehäuse 8 verbunden werden.
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Entsprechend der oben dargelegten Lösung, können die festen Kontakte 6 zylindrisch sein, und direkt auf dem Isolator 5 befestigt sein, oder sie können auch zwischen dem oberen und unteren Sockel 1, 2 befestigt sein, wobei das Anschlussstück des festen Kontakts mit dem Abzweigkabel 18 verbunden ist, das radiale Abzweiganschlussstück 19 auch so eingerichtet werden kann, dass eines seiner Enden mit dem festen Kontakt verbunden, das andere Ende mit der Abzweigverkabelung verbunden ist, indem es durch das Abschirmungsgehäuse verläuft.
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Die Vorteile dieser Erfindung:
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- 1. Das Abschirmungsgehäuse ist außerhalb der festen Kontakte eingerichtet. Das Abschirmungsgehäuse trennt alle verschiedenen Typen von Leitungen im Stufenschalter, einige schwache Isolierungsmaterialien sind ebenfalls abgeschirmt, falls erforderlich. Damit sind die Wicklungen des Transformators und der aktive Teil wirksam abgeschirmt; die Felder aller Leitungen in den Abschirmungsgehäusen sind phasengleiche Felder, das gesamte Teil ist nach außen eine große Elektrode. Generell ist das Abschirmungsgehäuse mit Abzweigkabeln oder Achsen (die häufig die Leistungsfähigkeit der Kontakte erhöhen) verbunden, welche das relativ geringere Potential für die Transformatorwicklungen oder den aktiven Teil darstellen. Dadurch wird die Feldverteilung erheblich verbessert und die Teilentladung des Stufenschalters kann beträchtlich reduziert werden, wodurch der Aufbau des Stufenschalters einfach und kompakt sein kann und das Volumen des Stufenschalters relativ kleiner sein kann, so dass der belegte Platz, den der Stufenschalter im Transformator benötigt, wirksam verringert werden kann; gleichzeitig kann die Herstellung des Stufenschalters vereinfacht werden, die Herstellungskosten des Stufenschalters und des Transformators werden reduziert.
- 2. Wegen des symmetrischen Feldes und der geringen Teilentladung verbessert sich die Zuverlässigkeit der Performance des Stufenschalters noch weiter. Bei einigen Typen des Stufenschalters weisen die abschnittsweisen Potentiale größere Abweichungen in den partiellen Feldern zwischen den Phasen auf, und in diesem Fall können die radialen Abmessungen jedes Abschnitts des Abschirmungsgehäuses verringert werden, um die Abschnitte des schwachen Feldes abzuschirmen : wenn das Feld gut ist, müssen die Abschnitte nicht abschirmen, das heißt, die abschnittsweisen zylindrischen Abschirmungsgehäuse anwenden; diese Abschnitte werden intern verkürzt, um mit weiteren Leitungen verbunden zu werden, so dass der Herstellungsprozess des Abschirmungsgehäuses vereinfacht werden kann oder es von größerem Vorteil für die Isolierung zwischen dem Abschirmungsgehäuse und seinen internen Elektroden ist.
- 3. Im Innern des Abschirmungsgehäuses ist die zylindrische Isolierung eingerichtet, welche gut geeignet ist, um die interne Isolierung zwischen dem Abschirmungsgehäuse und allen festen Kontakten zu verbessern, und die äußeren Durchmesser des Abschirmungsgehäuses zu reduzieren. Außen am Abschirmungsgehäuse ist die zylindrische Isolierung hinzugefügt, um den Isolierungsgrad des Stufenschalters gegenüber den Transformatorwicklungen und dem aktiven Teil zu erhöhen; und der Innenraum des Transformators, der vom Stufenschalter belegt ist, kann weiter verkleinert werden, daher können Rohstoffe für den Transformator gespart werden, während die Zuverlässigkeit erhöht werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Hauptansicht des ersten Ausführungsbeispiels
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E-E Schnittansicht von
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F-F Schnittansicht von
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Hauptansicht des zweiten Ausführungsbeispiels
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Hauptansicht des dritten Ausführungsbeispiels
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungen
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Nachfolgend sind die Anweisungen dargelegt, wie diese neue Ausgestaltung (mit Abbildungen) in den drei Ausführungen Verwendung findet.
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Das erste Ausführungsbeispiel ist in , und dargestellt: es ist ein spannungsfreier Stufenschalter mit Typenwalze mit einphasiger, fünf-stufiger Einbrücken-Verbindung. Dieser Stufenschalter ist aus zwei Teilen aufgebaut: der obere Teil ist der Betriebsmechanismus 4; während der untere Teil der aktive Teil des Stufenschalters ist. Beide Teile sind durch die Kupplung 13 im oberen Abschnitt der Rotationsachse 3 und auch durch das Anschlussstück 12 des unteren Betriebsmechanismus verbunden. Das ist ein beweglicher Kupplungsmechanismus, wobei der obere Teil des Betriebsmechanismus auf dem aktiven Teil 20 des Transformators eingerichtet ist. Der aktive Teil des Stufenschalters enthält einen zylindrischen Isolator 5; durch Befestigungsstücke 11 ist der Isolator im Innern peripher mit 6 zylindrischen festen Kontakten 6 zwischen den Phasen montiert. Bei der Isolierung sind der obere und der untere Teil der festen Kontakte mit dem oberen Sockel 1 und dem unteren Sockel 2 eingerichtet; eine sich drehende Achse 3 geht zwischen dem oberen und dem unteren Sockel hindurch. Auf einer Achse sind mehrere bewegliche Kontakte 7 gegenüber den festen Kontakten 6 nach oben und nach unten in einer Parallelverbindung eingerichtet und die beweglichen Kontakte sind mit den benachbarten beiden festen Kontakten verbunden. Die Anzahl der beweglichen Kontakte wird durch den Strom des Stufenschalters festgelegt. Der bewegliche Kontakt ist aus einem Halterungsstück 16 (verbunden mit der sich drehenden Achse), einem Stift 21 und einer Feder 17 zusammengesetzt. Der Kontakt kann eine Ringform besitzen, durch die die beweglichen Kontakte die festen Kontakte 6 (zylindrisch) weitaus zuverlässiger berühren. Außerhalb des Isolators 5 ist das zylindrische Abschirmungsgehäuse 8 abgedeckt. Um die Erdung des radialen Feldabschirmungsgehäuses zu erhöhen, ist an den oberen und unteren Enden des Abschirmungsgehäuses 8 eine Abschirmungsspule 14 angebracht; seine gesamte Höhe ist höher als alle Leitungen im Abschirmungsgehäuse, so dass das externe Abschirmungsgehäuse wirksam ist. Durch die Leitung 15 ist das Abschirmungsgehäuse mit dem Sockel der Rotationsachse 24 verbunden, so dass das Potential gleich sein kann; außerhalb der Leitung 15 ist die Isolierung abgedeckt. Sowohl um die Isolierung der festen Kontakte 6 und dem Befestigungsstück 11 mit dem Abschirmungsgehäuse 8 zu erhöhen, als auch die externe Isolierung des Abschirmungsgehäuses, sind sowohl das innere als auch das äußere Abschirmungsgehäuse mit einer inneren zylindrischen Isolierung 9 und einer äußeren zylindrischen Isolierung 10 ausgestattet. Darüber hinaus sind an den oberen und unteren Enden der zylindrischen festen Kontakte 6 Abzweigkabel 18 angeschlossen, wobei jedes Abzweigkabel mit einer Isolierungsschicht 23 überzogen ist.
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Die zweite Ausführung ist in dargestellt, wobei der erste Unterschied zur ersten Ausführung hauptsächlich darin besteht, dass das Abschirmungsgehäuse 8 mit oberen und unteren Abschnitten aufgebaut ist, wobei sich beide jeweils am oberen und unteren Schwachpunkt des Feldes befinden. So können die Verbindung der festen Kontakte mit dem oberen und unteren Sockel und auch die Abzweigkabelverbindungen in Abschnitten abgeschirmt werden. Die oberen und unteren Teile des Abschirmungsgehäuses sind direkt mit dem Kabel 22 verbunden; die zylindrischen festen Kontakte 6 sind direkt zwischen den oberen und unteren Klammern 1 & 2 fixiert, so dass das interne Feld der festen Kontakte zum Abschirmungsgehäuse verbessert werden kann, und das Volumen relativ kleiner sein kann. Der zweite Unterschied ist, dass die beiden Teile des Abschirmungsgehäuses 8 aus gewickelten Metallkabeln auf der zylindrischen Isolierung oder aus direkten gewickelten Metallkabeln hergestellt sein können. Es gibt zwei Wicklungsverfahren, das erste ist eine axiale Wicklung entlang der zylindrischen Isolierung, das zweite ist eine spiralige Wicklung außerhalb der zylindrischen Isolierung. Wenn die Nennwerte des Stufenschalters nicht hoch sind, kann die interne und externe zylindrische Isolierung 9 & 10 weggelassen werden, und die Isolationsschichten können das Abschirmungsgehäuse 8 direkt innen und außen abdecken. Weitere Abschnitte sind dieselben wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungen.
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Die dritte Ausführung ist in gezeigt und stellt einen 2-Phasen-Stufenschalter dar. Der Betriebsmechanismus 4 ist mit dem aktiven Teil des Stufenschalters verbunden, wobei die beiden Phasen des Stufenschalters axial nach oben und nach unten eingesetzt sind und die Achsen der oberen und unteren Phasen das gleiche Zentrum teilen. Für jede Phase befindet sich der obere und untere Sockel 1 & 2, die Achse 3 und die beweglichen & festen Kontakte alle in einer zylindrischen Isolierung 5; außerhalb der Isolierung jeder Phase ist ein zylindrisches Metallabschirmungsgehäuse 8 eingerichtet. Der obere und der untere Teil des Abschirmungsgehäuses 8 sind mit einer Bogenabschirmungsspule 14 montiert. Im Abschirmungsgehäuse sind die zylindrischen Isolierungen 9 zwischen der Isolierung 5 eingerichtet. Hinter den festen Kontakten ist der Verkabelungsanschluss 19 in radialer Richtung verbunden. Die radialen Verkabelungsanschlüsse gehen durch die Isolierung 5 und das Abschirmungsgehäuse 8, um eine Verbindung mit dem Abzweigkabel herzustellen. Die radialen Verkabelungsanschlüsse sorgen für die Isolierung beim Abschirmungsgehäuse 8. Darüber hinaus ist jeweils zwischen den Phasen des Stufenschalters und der Erdung ein Stufenring 25 eingebaut. Weitere Abschnitte sind dieselben wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungen.
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Die oben beschriebenen Ausgestaltugen können mit drei Phasen verwirklicht werden, die Inbetriebnahme kann in Abschnitten in radialer Richtung erfolgen, wobei in dieser Situation die Abmessungen des Stufenschalters länger sein müssen. In den oben beschriebenen Fällen, ist das Abschirmungsgehäuse mit dem Stufenschalter abgestimmt, es kann auch bei der Installation und der Anwendung des Stufenschalters eingesetzt werden.
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Diese Erfindung kann in allen Arten von Verbindung mit spannungsfreien Stufenschaltern verwendet werden, einschließlich bei einer Linearitätsanpassung, einer Einbrückenverbindung, einer Y-Δ-Transmission, einer seriellen und parallelen Verbindung und bei einem Positiv-Negativ-Abgleich.
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Bei dieser Erfindung kann der Betriebsmechanismus 4 manuell oder automatisch betrieben werden und passt zu verschiedenen Arten von Öltanks. Der Aufbau des Stufenschalters ist einfach, die Teilentladung klein und die Performance ist außerdem zuverlässig.
