DE19743865C1

DE19743865C1 - Stufenschalter

Info

Publication number: DE19743865C1
Application number: DE19743865A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Ing Dohnal; Klaus Dipl Ing Hoepfl; Silke Dipl Ing Wrede
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date: 1997-10-04
Filing date: 1997-10-04
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2017-10-05
Also published as: CA2249520A1; EP0907193A3; US6091032A; JPH11191514A; JP4287924B2; EP0907193A2; DE59810653D1; ATE258711T1; EP0907193B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Ein solcher Stufenschalter wird in Verbindung mit einem Leistungstransformator zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen dieses Transformators benutzt und dient damit zur unterbrechungslosen Spannungsregelung.

Dabei sind Umschaltimpedanzen vorgesehen, die während der langsamen Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung zur nächsten einen Stufenkurzschluß vermeiden und für die Dauerbelastung bemessen sind.

Ein solcher Stufenschalter ist aus der Firmenschrift "Load Tap Changer Type RMV II" der Firma Reinhausen Manufacturing, Humboldt, USA, Impressum RM 05/91 - 1094/5000, bereits bekannt.

Bei diesem bekannten Stufenschalter dienen Vakuumschaltzellen zur Lastumschaltung.

In der Fig. 3 ist die typische Sequenz eines solchen bekannten gattungsgemäßen Stufenschalters bei der Umschaltung von einer Stufe A auf eine benachbarte Stufe B für eine Phase dargestellt.

N und n + 1 sind dabei benachbarte Anzapfungen der Stufenwicklung des Transformators. P1 und P2 sind die bei der Umschaltung zu betätigenden beweglichen Wählerkontakte, R1 und R2 sind die bereits erläuterten Umschaltimpedanzen. Zwischen die beiden Zweige ist eine Vakuumschaltzelle V geschaltet, und die entsprechende Verbindung zur Lastableitung L wird durch einen By-pass-Schalter B hergestellt.

Der By-pass-Schalter B kann dabei - je nach Stellung - jeden der beiden beweglichen Wählerkontakte R1, R2 sowohl einzeln als auch gemeinsam mit der Lastableitung L verbinden.

Er verfügt dazu über zwei feste By-pass-Kontakte und zwei bewegliche By-pass- Kontakte. Die beweglichen By-pass-Kontakte sind gelenkig miteinander sowie mit der Lastableitung L verbunden.

Jeder der beiden festen By-pass-Kontakte steht mit einem der beweglichen Wählerkontakte R1, R2 an jeweils deren der Vakuumschaltzelle zugewandten Seite elektrisch in Verbindung.

Im stationären Zustand überbrückt der By-pass-Schalter die beiden festen By-pass- Kontakte und verbindet sie gemeinsam mit der Lastableitung L.

Zu Beginn einer Lastumschaltung wird diese Verbindung zwischen den beiden festen By- pass-Kontakten und damit den beweglichen Wählerkontakten unterbrochen, bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltsequenz verbindet der By-pass-Schalter lediglich den auf der ursprünglichen Wicklungsanzapfung n verbleibenden beweglichen Wählerkontakt P1 mit der Lastableitung L. Danach öffnet die Vakuumschaltzelle V, anschließend erreicht der beweglichen Wählerkontakt P2 die neue Wicklungsanzapfung n + 1, die Vakuumschaltzelle V schließt wieder, schließlich nimmt der By-pass-Schalter B wieder seine Ausgangsstellung, d. h. seine stationäre Stellung, ein.

Der vorstehend erläuterte bekannte By-pass-Schalter mit seinen beiden festen und seinen miteinander mechanisch als auch elektrisch in Verbindung stehenden beweglichen By- pass-Kontakten ist auch in der DE 40 11 019 C1 ausführlich erläutert.

Dieser bekannte By-pass-Schalter weist jedoch mehrere Nachteile auf.

Der gelenkige Mechanismus, mit dem die beiden beweglichen By-pass-Kontakte sowohl elektrisch leitend als auch mechanisch in Verbindung stehen und der deren gekoppelte Bewegung gestattet, ist kompliziert und aufwendig in der Herstellung.

Das gleiche gilt für die aus einzelnen Lamellen bestehenden festen By-pass-Kontakte, die in einem Rahmen gehalten sind.

Ist eine hohe Stromtragfähigkeit erforderlich, ergeben sich zudem sehr große (feste und auch bewegliche) By-pass-Kontakte, was ebenfalls unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen weiterentwickelten gattungsgemäßen Stufenschalter mit einem By-pass-Schalter anzugeben, der einfach aufgebaut ist, aus nur wenig Einzelteilen besteht, zudem einfach betätigbar ist und eine hohe Stromtragfähigkeit bei kleinen Abmessungen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit einem By-pass-Schalter mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des ersten Patentanspruches gelöst.

Erfindungsgemäß bewegen sich die beiden, mechanisch miteinander starr gekoppelten, beweglichen By-pass-Kontakte bei jeder Schaltbewegung gemeinsam. Dies hat den weiteren Vorteil einer gleichzeitigen Selbstreinigung der Kontaktflächen beider beweglicher By-pass-Kontakte von etwaigen Fremdschichten.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen By-pass-Schalter für eine Phase eines erfindungsgemäßen Stufenschalters im stationären (Ruhe-) Zustand, in dem die beiden beweglichen By-pass-Kontakte die beiden festen By-pass-Kontakte überbrücken und gemeinsam mit einer Lastableitung verbinden.

Fig. 2 diesen By-pass-Schalter für eine Phase während einer Umschaltung des Stufenschalters zu dem Zeitpunkt, wenn beide bewegliche By-pass-Kontakte gemeinsam nur auf einem einzigen festen By-pass-Kontakt aufliegen und nur diesen mit der Lastableitung verbinden.

Fig. 3 eine bekannte Umschaltsequenz eines gattungsgemäßen Stufenschalters von einer ersten Betriebsstellung n auf eine zweite Betriebsstellung n + 1.

Der Stufenschalter weist zur Betätigung des By-pass-Schalters eine Schaltwelle 1 auf die mit dem Antrieb, in aller Regel dem Motorantrieb, des Stufenschalters in Verbindung steht. Über ein nicht dargestelltes Steuergetriebe ist sichergestellt, daß alle Kontakte bei einer Umschaltung in der vorgesehenen Sequenz, die in Fig. 3 dargestellt ist, betätigt werden.

Die die By-pass-Schalter aller drei Phasen betätigende Welle 1 vollführt dabei bei jeder Lastumschaltung - abhängig von der Schaltrichtung - eine Drehbewegung um einen bestimmten Winkel und anschließend wieder zurück in die Ausgangslage.

Auf der Welle 1 ist für jede zu schaltende Phase ein Kontaktträger 2 angeordnet, der zwei bewegliche By-pass-Kontakte 2.1, 2.2 trägt. Diese sind in ihrer relativen Lage zueinander unveränderlich auf dem Kontaktträger 2 fixiert, derart, daß sie bei dessen Verschwenken auch gemeinsam bewegt werden.

Damit korrespondierend sind, auf hier nicht näher dargestellten Isolierplatten befestigt, die festen By-pass-Kontakte 3.1 und 3.2 angeordnet. Diese sind auf einer konzentrischen Kreisbahn um die Welle 1 herum sich erstreckend segmentartig ausgebildet, so daß sie von den äußeren Kontaktenden der beweglichen By-pass- Kontakte 2.1, 2.2 bei deren Drehung überstrichen werden.

Ihre Längenausdehnung a als auch der Abstand b zwischen ihnen ist dabei so bemessen, daß sie sowohl von beiden beweglichen By-pass-Kontakten überbrückt werden können als auch beide bewegliche By-pass-Kontakte auf jedem der beiden festen By-pass- Kontakte gemeinsam aufliegen können.

Bezeichnet man den Abstand der beiden beweglichen By-pass-Kontakte voneinander im Bereich des Teilkreises, in dem sich die festen By-pass-Kontakte befinden, mit c, so ergibt sich, daß die beschriebene Dimensionierung derart ist, daß a größer c und b kleiner c ist.

Die Lastableitung wird von einem elektrisch leitenden konzentrischen Schleifring 4 gebildet, auf dem beide bewegliche By-pass-Kontakte 2.1, 2.2 mit jeweils ihren inneren Kontaktenden schleifen.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die beweglichen By-pass-Kontakte 2.1, 2.2 jeweils senkrecht zur Bewegungsrichtung symmetrisch ausgebildet, d. h. äußeres und inneres Kontaktende sind identisch.

Die beiden beweglichen By-pass-Kontakte 2.1, 2.2 sind vorteilhafterweise auf dem Kontaktträger 2 verschraubt, so daß sie auf einfache Weise ausgetauscht oder bei besonderen Anforderungen auch gegen breitere oder aus anderem Material gefertigte Kontakte ausgetauscht werden können. Dies ist alles ohne weiteres möglich, einzige Voraussetzung ist lediglich das Einhalten der oben beschriebenen Relationen zwischen den Abmaßen a, b und c.

Claims

1. Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Transformators mit zwei beweglichen Wählerkontakten und einem By-pass-Schalter,
wobei der By-pass-Schalter zwei feste und zwei bewegliche By-pass-Kontakte aufweist,
wobei weiterhin jeder der festen By-pass-Kontakte mit einem der beweglichen Wählerkontakte elektrisch in Verbindung steht,
wobei weiterhin die beiden beweglichen By-pass-Kontakte derart ausgestaltet und betätigbar sind, daß wahlweise beide festen By-pass-Kontakte überbrückbar und gemeinsam mit einer Lastableitung elektrisch verbindbar sind oder jeder der beiden festen By-pass-Kontakte allein mit der Lastableitung elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein von einer Welle (1) drehbarer Kontaktträger vorgesehen ist, auf dem die beiden beweglichen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) in einem gewissen Abstand (c) voneinander und miteinander elektrisch in Verbindung stehend fixiert sind, derart, daß die beiden festen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) beim Verschwenken des Kontaktträgers (2) gemeinsam betätigbar sind,
daß die beiden festen By-pass-Kontakte (3.1, 3.2) auf einer konzentrischen Kreisbahn herum sich segmentartig erstreckend angeordnet sind, derart, daß sie von den beweglichen By-pass-Kontakten (2.1, 2.2) bei deren Betätigung überstreichbar sind,
daß die Längsausdehnung (a) der einzelnen festen By-pass-Kontakte (3.1, 3.2) größer ist als der Abstand (c) zwischen den beweglichen By-pass-Kontakten (2.1, 2.2)
und daß der Abstand (b) zwischen den einzelnen festen By-pass-Kontakten (3.1, 3.2) kleiner ist als der Abstand (c) zwischen den beweglichen By-pass-Kontakten (2.1, 2.2).

2. Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastableitung durch einen elektrisch leitenden, konzentrisch angeordneten Schleifring (4) gebildet ist, mit dem die beiden festen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) mit jeweils einem Ende elektrisch in Verbindung stehen.

3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die festen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) senkrecht zur Bewegungsrichtung symmetrisch ausgebildet sind.