DE202011109470U1

DE202011109470U1 - Drive unit for tap changer

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Publication number: DE202011109470U1
Application number: DE201120109470
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-03-25
Anticipated expiration: 2021-12-23
Also published as: WO2013092111A1

Abstract

Antriebseinheit für einen Stufenschalter zur Betätigung von mindestens einem Schaltkontakt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) aus einem Gehäuse (2), einer elektrischen Spule (3) und einem Anker (4) besteht, dass der Anker (4) von der Spule (3) mindestens teilweise umgeben wird, dass die Spule (3) mechanisch mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, dass der Anker (4) mit dem mindestens einem Schaltkontakt (7) mechanisch verbunden ist, dass der Anker (4) längs einer Symmetrieachse (8) beweglich angeordnet ist und dass die Spule (3) zur Betätigung des mindestens einen Schaltkontakts (7) zeitweise mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist.Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact, characterized in that the drive unit (1) consists of a housing (2), an electrical coil (3) and an armature (4) that the armature (4) of the coil (3) is at least partially surrounded, that the coil (3) is mechanically connected to the housing (2), that the armature (4) with the at least one switching contact (7) is mechanically connected, that the armature (4) along a Symmetryeachse (8) is movably arranged and that the coil (3) for actuating the at least one switching contact (7) is temporarily subjected to electrical voltage.

Description

Die Neuerung betrifft eine Antriebseinheit für einen Stufenschalter zur Betätigung von Schaltkontakten.The innovation relates to a drive unit for a tap changer for actuating switch contacts.

Wie aus der DE19816543C2 bekannt ist, werden üblicherweise Motorantriebe zum Betreiben von Stufenschaltern verwendet. Trotz des Zusammenwirkens von Motorantrieb und Stufenschalter sind diese räumlich getrennt angeordnet. Der Stufenschalter selbst ist, bis auf den oben herausragenden Stufenschalterkopf, in den Transformatorkessel versenkt, während der Motorantrieb außerhalb des Transformators, in der Regel an dessen Außenwand, angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Motorantrieb und Stufenschalter erfolgt über einen Wellenzug, welcher aus einzelnen Wellen, Kupplungen und Gelenken besteht.Like from the DE19816543C2 is known, motor drives are usually used to operate on-load tap-changers. Despite the interaction of motor drive and tap changer, these are arranged spatially separated. The tap changer itself is recessed into the transformer tank, except for the above-protruding tap changer head, while the motor drive is located outside the transformer, usually on its outer wall. The connection between motor drive and tap changer is made via a wave train, which consists of individual shafts, couplings and joints.

Auch aus 1 der DE14119664A1 ist das allgemeine Prinzip der Betätigung des Stufenschalters mittels eines Motorantriebs bekannt. Der außen am Transformatorgehäuse angeordnete Motorantrieb betätigt den Stufenschalter über Antriebswellen. Die Steuerung des Motorantriebs erfolgt hierbei mit Hilfe eines Spannungsreglers, der die Steuerbefehle durch ständiges Vergleichen von Ist- und Sollspannungen am Transformator ermittelt. Die DE4214431C3 offenbart ebenfalls einen Stufentransformator, der mit Hilfe eines Stufenschalters und eines Antriebsmotors beschaltet wird. Der Stufenschalter und der Antriebsmotor sind über Antriebswellen und ein Lastgetriebe miteinander verbunden. Ein weiteres Getriebe, welches an einer Antriebswelle befestigt ist, ermittelt mit Hilfe eines Stellungsgebers die Position des Stufenschalters und leitet diese an die Steuerung. Die Steuerung ist wiederum für den Antriebsmotor verantwortlich und bestimmt über den Umschaltzeitpunkt.Also from 1 of the DE14119664A1 the general principle of operation of the tap changer by means of a motor drive is known. The outside of the transformer housing arranged motor drive actuates the tap changer via drive shafts. The motor drive is controlled by means of a voltage regulator, which determines the control commands by constantly comparing the actual and nominal voltages on the transformer. The DE4214431C3 also discloses a tapped transformer which is connected by means of a tap changer and a drive motor. The tap changer and the drive motor are connected to each other via drive shafts and a load gearbox. Another gear, which is attached to a drive shaft, determined by means of a position sensor, the position of the tap changer and passes it to the controller. The control in turn is responsible for the drive motor and determines the switchover time.

Ein großer Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten liegt in den verwendeten Last- und Steuergetrieben. Die Verbindung dieser einzelnen Getriebe untereinander ist komplex sowie zeit- und kostenintensiv. Auch die Verwendung einfacher Drehstrommotoren als Antriebsmittel bringt Nachteile mit sich. So ist es sehr schwierig und vor allem kostenintensiv, Drehstrommotoren mit konstanten Leistungseckdaten zu beziehen. Die Inhomogenität der Parameter der Drehstrommotoren erfordert zusätzliche Sensoren oder individuell angepasste Getriebe. Auch die Wellenzüge stellen eine große Fehlerquelle dar. Die Kupplungen, die zum Verbinden der Wellen untereinander dienen, verschleißen mit der Zeit und können keine sichere und zuverlässige Funktion garantieren. Geringes Spiel der einzelnen Teile summiert sich über den gesamten Antriebstrang und bildet am Ende, nämlich am Stufenschalter, große Abweichungen.A major disadvantage of the known from the prior art drive units is the load and control gears used. The connection of these individual gears with each other is complex and time consuming and costly. The use of simple three-phase motors as drive means brings disadvantages. So it is very difficult and costly especially to obtain three-phase motors with constant Leistungsseckdaten. The inhomogeneity of the parameters of the three-phase motors requires additional sensors or customized gearboxes. Also, the wave trains are a major source of error. The couplings, which serve to connect the shafts with each other, wear out over time and can not guarantee a safe and reliable operation. Little play of the individual parts adds up over the entire drive train and forms at the end, namely on the tap changer, large deviations.

Die Aufgabe der Neuerung ist es somit, eine Antriebseinheit für einen Stufenschalter bereitzustellen, die näher am Stufenschalter angeordnet ist, eine schnelle und sichere Betätigung des Stufenschalters gewährleistet und dabei einfach und kostengünstig realisiert werden kann.The object of the innovation is thus to provide a drive unit for a tap changer, which is arranged closer to the tap changer, ensures a fast and safe operation of the tap changer and can be realized easily and inexpensively.

Die Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit für Stufenschalter gelöst, die aus einem unmittelbar am Schaltkontakt angeordneten Hubmagnet besteht, der durch Anlegen einer Spannung den Schaltkontakt öffnet oder schließt.The object is achieved by a drive unit for tap changer, which consists of a solenoid arranged directly on the switching contact, which opens or closes the switching contact by applying a voltage.

Zwar ist aus der EP2312605A1 ein Unterbrecher (ein sog. „Circuit Breaker”), der aus einem magnetischen Aktor und einer durch ihn betätigbaren Vakuumschaltröhre besteht, bekannt, diese Ausführungsform ist jedoch für Stufenschalter ungeeignet. Die Neuerung soll nachfolgend anhand von Figuren erläutert werden.Although is out of the EP2312605A1 a breaker (a so-called "circuit breaker"), which consists of a magnetic actuator and a vacuum interrupter actuated by him, known, this embodiment is unsuitable for tap changers. The innovation will be explained below with reference to figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine Antriebseinheit für einen Stufenschalter 1 a drive unit for a tap changer

2 eine Ausführungsform der Antriebseinheit mit zwei Spulen 2 an embodiment of the drive unit with two coils

3 zwei in Reihe geschaltete Antriebseinheiten 3 two drive units connected in series

4 eine besondere Verschaltung von Antriebseinheiten 4 a special interconnection of drive units

5 eine Antriebseinheit mit einem Kupplungselement 5 a drive unit with a coupling element

6 eine Antriebseinheit mit einer indirekten Betätigung eines Schaltkontakts über eine Kulisse 6 a drive unit with an indirect actuation of a switch contact via a link

7 eine Antriebseinheit mit einer indirekten Betätigung eines Schaltkontakts über eine Zahnstange und eine Nocke. 7 a drive unit with an indirect actuation of a switching contact via a rack and a cam.

In 1 ist eine Antriebseinheit (1) für einen Stufenschalter mit einem Gehäuse (2), einer ersten Spule (3) und einem Anker (4) abgebildet. Die erste Spule (3) ist fest im Gehäuse (2) angebracht und ist elektrisch leitend mit einer hier nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden. Der Anker (4) ist derart im Gehäuse (2) angeordnet, dass er von der ersten Spule (3) zumindest teilweise umgeben ist. Im Gehäuse (2) ist ein Führungsmittel (5) in Form eines Bolzens angebracht. Auch andere Ausführungsformen des Führungsmittels, wie z. B. Nut-Feder-Verbindung, mehrere Bolzen, etc. sind denkbar. Der Anker (4) ist zusätzlich an einem Ende über ein Verbindungsstück (6) mit einem Schaltkontakt (7) mechanisch verbunden. Über das Verbindungsstück (6) kann der Schaltkontakt (7) geschlossen bzw. geöffnet werden. Der Schaltkontakt (7) kann z. B. durch eine Vakuumschaltröhre, einen mechanischen Kontakt oder ähnliches realisiert werden.In 1 is a drive unit ( 1 ) for a tap changer with a housing ( 2 ), a first coil ( 3 ) and an anchor ( 4 ). The first coil ( 3 ) is firmly in the housing ( 2 ) and is electrically connected to a voltage source, not shown here. The anchor ( 4 ) is in the housing ( 2 ) arranged that it from the first coil ( 3 ) is at least partially surrounded. In the housing ( 2 ) is a guide ( 5 ) in the form of a bolt. Other embodiments of the guide means, such. B. tongue and groove connection, multiple bolts, etc. are conceivable. The anchor ( 4 ) is additionally at one end via a connector ( 6 ) with a switching contact ( 7 ) mechanically connected. About the connector ( 6 ), the switching contact ( 7 ) closed or opened. The switching contact ( 7 ) can z. B. be realized by a vacuum interrupter, a mechanical contact or the like.

Auch die Betätigung mehrerer Schaltkontakte (7) mittels einer Antriebseinheit (1) ist möglich. Hierfür müsste das Verbindungstück (6) an die jeweilige Anzahl der zu betätigenden Schaltkontakte (7) angepasst werden.The actuation of several switch contacts ( 7 ) by means of a drive unit ( 1 ) is possible. For this, the connection piece ( 6 ) to the respective number of switching contacts to be actuated ( 7 ) be adjusted.

Durch Anlegen einer Spannung an die erste Spule (3) verursacht die entstehende Induktion eine Kraft, mittels der der Anker (4) in Bewegung versetzt wird. Die Bewegungsrichtung des Ankers (4) hängt von der Richtung des Stromflusses ab und erfolgt linear längs einer Symmetrieachse (8). Die Bewegung des Ankers (4) führt somit zu einem Öffnen bzw. Schließen des Schaltkontaktes (7).By applying a voltage to the first coil ( 3 ) causes the resulting induction a force by which the anchor ( 4 ) is set in motion. The direction of movement of the anchor ( 4 ) depends on the direction of the current flow and takes place linearly along an axis of symmetry ( 8th ). The movement of the anchor ( 4 ) thus leads to an opening or closing of the switching contact ( 7 ).

2 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Antriebseinheit (1) für Stufenschalter, bei der die den Anker (4) zumindest teilweise umgebende erste Spule (3) nicht fest im Gehäuse (2) angeordnet ist, sondern von einer zweiten Spule (9) zumindest teilweise umgeben ist. Die erste Spule (3) und die zweite Spule (9) sind mechanisch miteinander verbunden. Die erste Spule (3) kann dadurch als Anker verwendet werden und ebenfalls eine lineare Bewegung längs der Symmetrieachse (8) ausführen. Dies ist vor allem dann notwendig, wenn zum Öffnen des Schaltkontakts (7) die Kraft der ersten Spule (3) nicht ausreicht. Auch bei dieser Ausführungsform können Führungsmittel für den Anker (4) und die erste Spule (3) vorgesehen werden. 2 shows a possible embodiment of the drive unit ( 1 ) for tap changer, in which the armature ( 4 ) at least partially surrounding first coil ( 3 ) not firmly in the housing ( 2 ), but by a second coil ( 9 ) is at least partially surrounded. The first coil ( 3 ) and the second coil ( 9 ) are mechanically interconnected. The first coil ( 3 ) can be used as an anchor and also a linear movement along the axis of symmetry ( 8th ) To run. This is especially necessary when opening the switch contact ( 7 ) the force of the first coil ( 3 ) not enough. Also in this embodiment, guide means for the armature ( 4 ) and the first coil ( 3 ).

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Neuerung, in der eine erste Antriebseinheit (1.1) hinter einer zweiten Antriebseinheit (1.2) angeordnet ist und beide einen Schaltkontakt (7) betätigen. Beide Antriebseinheiten (1.1, 1.2) verfügen über unterschiedliche Kennwerte hinsichtlich der Hubhöhe und/oder der Hubkraft, funktionieren jedoch nach dem selben Prinzip wie die Antriebseinheit (1) aus 1. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform können unterschiedliche Phasen eines Öffnungs- bzw. Schließvorgangs gesteuert werden. 3 shows a further embodiment of the innovation, in which a first drive unit ( 1.1 ) behind a second drive unit ( 1.2 ) is arranged and both a switching contact ( 7 ) actuate. Both drive units ( 1.1 . 1.2 ) have different characteristics with regard to the lifting height and / or the lifting force, but operate on the same principle as the drive unit ( 1 ) out 1 , By this advantageous embodiment, different phases of an opening or closing operation can be controlled.

In 4 ist eine weitere Verschaltungsmöglichkeit der Antriebseinheit (1) abgebildet. Jeder Schaltkontakt (7a, 7b, 7c, 7d) ist mit einer separaten Antriebseinheit (1a, 1b, 1c, 1d) verbunden. Zusätzlich stehen alle Antriebseinheiten (1a, 1b, 1c, 1d) mit einer weiteren, deutlich größeren Antriebseinheit (10) in Verbindung. Die Antriebseinheit (10) soll vor allem als Unterstützung eingesetzt werden und z. B. bei verschweißten Schaltkontakten zum Einsatz kommen; also als eine Art Sicherheitselement.In 4 is another possible connection of the drive unit ( 1 ). Each switching contact ( 7a . 7b . 7c . 7d ) is equipped with a separate drive unit ( 1a . 1b . 1c . 1d ) connected. In addition, all drive units ( 1a . 1b . 1c . 1d ) with a further, significantly larger drive unit ( 10 ) in connection. The drive unit ( 10 ) should be used primarily as support and z. B. come with welded switch contacts are used; So as a kind of security element.

Bei der in 5 abgebildeten Ausführungsform ist zwischen der Antriebseinheit (1) und dem Schaltkontakt (7) ein Kupplungselement (11) angeordnet. Dieses funktioniert nach dem Schlagprinzip und ist besonders für das Lösen von verklebten oder verschweißten Schaltkontakten (7) geeignet. Dabei ist die Antriebseinheit (1) über einen Kupplungsstößel (12), die Kupplung (11) und über das Verbindungstück (6) mit dem Schaltkontakt (7) mechanisch verbunden. Beim Betätigen der Antriebseinheit (1) wird die Bewegung auf den Kupplungsstößel (12) übertragen. Da dieser einen Freilauf aufweist, kommt es zunächst noch nicht zur Betätigung des Schaltkontaktes (7). Am Ende des Freilaufs wird durch den plötzlich auftretenden Widerstand ein Impuls erzeugt. Dieser wird auf den Schaltkontakt (7) übertragen und löst die verschweißten und verklebten Stellen im Schaltkontakt (7). Je nach Größe des Freilaufs kann die Impulsstärke variiert werden.At the in 5 illustrated embodiment is between the drive unit ( 1 ) and the switching contact ( 7 ) a coupling element ( 11 ) arranged. This works according to the impact principle and is particularly suitable for loosening bonded or welded switch contacts ( 7 ) suitable. The drive unit ( 1 ) via a coupling ram ( 12 ), the coupling ( 11 ) and over the connector ( 6 ) with the switching contact ( 7 ) mechanically connected. When operating the drive unit ( 1 ), the movement on the coupling ram ( 12 ) transfer. Since this has a freewheel, it is initially not yet to actuate the switching contact ( 7 ). At the end of the freewheel, a pulse is generated by the sudden resistance. This is applied to the switching contact ( 7 ) and dissolves the welded and glued areas in the switch contact ( 7 ). Depending on the size of the freewheel, the pulse strength can be varied.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Neuerung. Hierbei stehen Antriebseinheit (1) und Schaltkontakt (7) indirekt über eine Kulisse (13) mechanisch in Verbindung. Das Verbindungsstück (6) weist am oberen Ende eine Nocke (14) auf, welche die Kontur der Kulisse (13) abtastet und somit den Schaltkontakt (7) betätigt. Die Kulisse (13) ist außerdem über ein Verbindungselement (15) mit der Antriebseinheit (1) mechanisch verbunden. Durch Betätigen der Antriebseinheit (1) wird über das Verbindungselement (15) die Kulisse (13) bewegt. Über die Kontur der Kulisse (13) und die Nocke (14) wird der Schaltkontakt (7) durch das Verbindungsstück (6) betätigt. 6 shows a further embodiment of the innovation. Here are drive unit ( 1 ) and switching contact ( 7 ) indirectly via a backdrop ( 13 ) mechanically. The connector ( 6 ) has a cam at the upper end ( 14 ) on which the contour of the scenery ( 13 ) and thus the switching contact ( 7 ). The scenery ( 13 ) is also connected via a connecting element ( 15 ) with the drive unit ( 1 ) mechanically connected. By actuating the drive unit ( 1 ) is connected via the connecting element ( 15 ) the scenery ( 13 ) emotional. About the contour of the scenery ( 13 ) and the cam ( 14 ) the switching contact ( 7 ) through the connector ( 6 ).

In 7 ist eine weitere Ausführungsform abgebildet, bei der die Antriebseinheit (1) eine Zahnstange (16) betätigt. Diese ist mechanisch mit einem Zahnrad (17) verbunden und wandelt so die lineare Bewegung der Zahnstange (16) in eine Drehbewegung um. Das Zahnrad (17) ist außerdem mit einer Nocke (18) verbunden, welche durch Drehung den Schaltkontakt (7) über das Verbindungsstück (6) betätigt.In 7 FIG. 2 shows a further embodiment in which the drive unit (FIG. 1 ) a rack ( 16 ). This is mechanically with a gear ( 17 ) and thus converts the linear movement of the rack ( 16 ) in a rotary motion. The gear ( 17 ) is also equipped with a cam ( 18 ), which by rotation the switching contact ( 7 ) via the connecting piece ( 6 ).

Besonders vorteilhaft an der Neuerung ist, dass die einzelnen Antriebe unabhängig von einander betätigbar und dadurch komplexe Schaltabläufe realisierbar sind. Positiv ist auch das Wegfallen der vielen Getriebe sowie der Wellen. Die vereinfachte Konstruktion und die nicht mehr benötigten Einzelteile vereinfachen die Produktion und senken die Kosten. Auch die Auswirkungen des Verschleißes einzelner Teile verlieren durch die Reduktion derA particular advantage of the innovation is that the individual drives can be actuated independently of one another and thus complex switching sequences can be realized. Also positive is the omission of the many gears and the waves. The simplified design and the no longer required items simplify production and reduce costs. The effects of the wear of individual parts also lose due to the reduction of the

Antriebseinheit auf einige wenige Bauteile an Bedeutung. Der Austausch defekter oder verschlissener Komponenten kann schneller und gezielter durchgeführt werden.Drive unit on a few components in importance. The replacement of defective or worn components can be faster and more targeted.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebseinheitdrive unit
1.11.1: erste Antriebseinheitfirst drive unit
1.21.2: zweite Antriebseinheitsecond drive unit
1a, 1b, 1c, 1d1a, 1b, 1c, 1d: Antriebseinheitdrive unit
22: Gehäusecasing
33: Erste SpuleFirst coil
44: Ankeranchor
55: Führungsmittelguide means
66: Verbindungsstückjoint
77: Schaltkontaktswitching contact
7a, 7b, 7c, 7d7a, 7b, 7c, 7d: Schaltkontaktswitching contact
88th: Symmetrieachseaxis of symmetry
99: Zweite SpuleSecond coil
1010: Antriebseinheitdrive unit
1111: Kupplungselementcoupling member
1212: Kupplungsstößelcoupling rod
1313: Kulissescenery
1414: Nockecam
1515: Verbindungselementconnecting element
1616: Zahnstangerack
1717: Zahnradgear
1818: Nockecam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19816543 C2 [0002]
DE 14119664 A1 [0003]
DE 4214431 C3 [0003]
EP 2312605 A1 [0007]

Claims

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact, characterized in that the drive unit ( 1 ) from a housing ( 2 ), an electric coil ( 3 ) and an anchor ( 4 ) that the anchor ( 4 ) from the coil ( 3 ) is at least partially surrounded by the coil ( 3 ) mechanically with the housing ( 2 ), that the anchor ( 4 ) with the at least one switching contact ( 7 ) is mechanically connected, that the anchor ( 4 ) along an axis of symmetry ( 8th ) is movably arranged and that the coil ( 3 ) for actuating the at least one switching contact ( 7 ) is temporarily acted upon by electrical voltage.

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to claim 1, characterized in that the coil ( 3 ) from a second coil ( 9 ) is at least partially surrounded, that the coil ( 3 ) mechanically with the second coil ( 9 ) and the coil ( 3 ) along the axis of symmetry ( 8th ) is movably arranged.

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least two drive units ( 1.1 . 1.2 ) with the switching contact ( 7 ) are connected in series.

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to claim 3, characterized in that a plurality of separate drive units ( 1a . 1b . 1c . 1d ) each with a switching contact ( 7a . 7b . 7c . 7d ) are connected in parallel and by a larger common drive unit ( 10 ) can be operated simultaneously.

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to one of claims 1 to 4, characterized in that between a drive unit ( 1 ) and the at least one switching contact ( 7 ) at least one coupling element ( 11 ) is arranged and that the coupling element ( 11 ) works on the impact principle.

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive unit ( 1 ) at least one switching contact ( 7 ) indirectly via a backdrop ( 13 ).

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switch contact according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drive unit ( 1 ) a rack ( 16 ) mechanically actuates with a gear ( 17 ) that the gear ( 17 ) with the cam ( 18 ) is mechanically connected and that the cam ( 18 ) at least one switching contact ( 7 ) directly or via a connector ( 6 ).

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one switching contact ( 7 ) is a vacuum interrupter or a mechanical contact.

Drive unit for a tap changer for actuating at least one switching contact according to claim 8, characterized in that a plurality of vacuum interrupters to a single switching contact ( 7 ) are summarized.