DE202011109824U1

DE202011109824U1 - Stufenschalter

Info

Publication number: DE202011109824U1
Application number: DE201120109824
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: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-04-03
Anticipated expiration: 2021-01-21

Abstract

Stufenschalter des Lastwählertyps zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
wobei für jede zu schaltende Phase jeweils in einer separaten Ebene feste Stufenkontakte in der Wand eines Isolierstoffzylinders angeordnet sind,
wobei die festen Stufenkontakte jeder zu schaltenden Phase durch bewegliche Kontakte beschaltbar sind,
wobei mindestens ein beweglicher Kontakt als Schaltkontakt und zwei weitere bewegliche Kontakte als Widerstandskontakte, die mit mindestens einem Überschaltwiderstand elektrisch in Verbindung stehen, wirken,
wobei die beweglichen Kontakte auf einem Kontaktträger angeordnet sind
und wobei der Kontaktträger an einer zentrisch durch den Stufenschalter verlaufenden Antriebswelle befestigt und gemeinsam mit dieser bei einer Umschaltung in horizontaler Richtung verschwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass sowohl die Widerstandskontakte als auch der Schaltkontakt als Kontaktrollen, nämlich Widerstandskontaktrollen (3, 4) sowie Schaltkontaktrolle (5) ausgebildet sind, wobei die Widerstandskontaktrollen (3, 4) in einer ersten horizontalen Ebene auf dem Kontaktträger (2) gelagert sind und die Schaltkontaktrolle (5) in...

Description

Die Neuerung betrifft einen Stufenschalter des Lastwählertyps zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
Ein solcher Stufenschalter des Lastwählertyps ist aus der DE 32 07 894 A1 bereits bekannt. Dabei sind einzelne feststehende Stufenkontakte auf einem Kreisbogen an der Innenwand eines zylindrischen Ölgefäßes angeordnet; darunter oder darüber sitzt eine als durchgehende Kontaktbahn ausgebildete Lastableitung, so dass jeweils Kontaktrollen als bewegliche Kontakte wahlweise die einzelnen Stufenkontakte mit der durchgehenden Kontaktbahn verbinden können. Bei diesem bekannten Stufenschalter ist eine Kontaktbrücke vorgesehen, mittels der wahlweise jeder der Stufenkontakte mit der Lastableitung verbunden werden kann. Die Kontaktbrücke besitzt hierbei eine obere und untere Kontaktrolle, die beide in je einem Arm eines Kontaktbrückenträgers gelagert sind und die über eine flexible Leitung elektrisch leitend miteinander verbunden sind. In der flexiblen elektrischen Leitung befindet sich eine Stahlseele, die mit beiden Kontaktrollen fest verbunden ist. Der Kontaktbrückenträger wird mittels eines im Inneren des Ölgefäßes gelagerten drehbaren Antriebsrohres schrittweise bewegt. Dabei wird, wie bereits erläutert, jeweils wahlweise einer der feststehenden Stufenkontakte mit der die Lastableitung bildenden durchgehenden Kontaktbahn verbunden. Zum besseren Auf- und Abrollen der Kontaktrolle auf die festen Kontakte und auch zum besseren Abrollen von diesen sind die feststehenden Kontakte mit Anschrägungen versehen. Die beschriebene flexible Leitung hat den Vorteil, dass auch geringe, bei der Fertigung unvermeidliche, Toleranzen zwischen den festen Kontakten und der durchgehenden Kontaktbahn ausgeglichen werden können.
Die DE 34 07 332 A1 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der von einem Tragbolzen eines Kontaktträgers eine Ableitkontaktrolle geführt wird, die ebenfalls ständig an einem Kontaktring anliegt und die über eine Litze mit der Kontaktrolle eines Hauptschaltkontaktes elektrisch verbunden ist.
Aus der DE 198 21 775 C1 schließlich ist ein weiterer Stufenschalter des Lastwählertyps bekannt, bei dem für jede zu schaltende Phase jeweils in einer separaten Ebene feste Stufenkontakte in der Wand eines Isolierstoffzylinders angeordnet sind. Die festen Stufenkontakte sind auch hier durch korrespondierende Kontakte beschaltbar, die auf einem Kontaktträger in horizontaler Richtung nebeneinander derart angeordnet sind, dass beim Verschwenken des Kontaktträgers jeweils einer der Kontakte den neuen festen Stufenkontakt erreicht, bevor der andere dieser Kontakte den bisherigen festen Stufenkontakt verlässt. Einer der Kontakte wirkt dabei als Schaltkontakt, der andere Kontakt als Widerstandskontakt, der mit mindestens einem Überschaltwiderstand elektrisch in Verbindung steht und nur während der eigentlichen Umschaltung kurzzeitig eine elektrische Verbindung zu einem der festen Stufenkontakte in der Wandung herstellt.
Die bekannten Stufenschalter des Lastwählertyps haben sich in großer Stückzahl bewährt, weisen aber dennoch verschiedene Nachteile auf. Zum einen ist ein relativ großer Mindestdurchmesser des Isolierstoffzylinders, in dem die festen Kontakte angeordnet sind, erforderlich, damit die verschiedenen beweglichen Kontakte, die horizontal nebeneinander angeordnet sind, in der vorgesehenen Schaltsequenz die jeweiligen festen Kontakte beschalten können. Weiterhin ist die elektrisch leitende flexible Verbindung hin zur Lastableitung sowohl in mechanischer als auch elektrischer Hinsicht aufwändig.
Aufgabe der Neuerung ist es, einen besonders preiswerten und einfach aufgebauten Stufenschalter des Lastwählertyps anzugeben, der einen geringen Durchmesser des Ölgefäßes gestattet, zudem eine einfache Kontaktanordnung aufweist und auf die beschriebene elektrisch leitende flexible Verbindung verzichten kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung.
Der Neuerung liegt die allgemeine Idee zugrunde, die beweglichen Kontakte als besonders einfach ausgestaltete und preiswerte Kontaktrollen auszubilden und versetzt in jeder Phase in zwei horizontalen Ebenen anzuordnen. Weiterhin ist es eine allgemeine erfinderische Idee, ebenfalls einfache korrespondierende feste Kontakte vorzusehen, die gemeinsam in jeder Phase von den Kontaktrollen beider Ebenen beschaltet werden können und zudem eine einfache Steuerung der Rollenabläufe gestatten. Schließlich wird im Rahmen der Neuerung in vorteilhafter Ausgestaltung durch einen besonders gestalteten schleifenden Abnehmer, der auf die jeweiligen Kontaktrollen wirkt, die aus dem Stand der Technik bekannte elektrisch leitende flexible Verbindung überflüssig.
Die Neuerung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße bewegliche Kontaktanordnung eines Stufenschalters
2 eine korrespondierende feststehende Kontaktanordnung
3 das Zusammenwirken der beweglichen mit der feststehenden Kontaktanordnung
4 eine Kontaktrolle und die sie umgebenden Bauteile einer beweglichen Kontaktanordnung allein
5 einen festen Kontakt allein.
In 1 ist eine bewegliche Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters gezeigt, und zwar in schematischer, perspektivischer Darstellung. Zentrisch durch das hier nicht dargestellte Ölgefäß eines Stufenschalters führt eine drehbare Antriebswelle 1, an der ein Kontaktträger 2 befestigt ist, beispielsweise durch Schrauben oder mittels eines Klemmflansches. Die hier gezeigte Anordnung bezieht sich auf eine zu schaltende Phase. In einer ersten horizontalen Ebene – oben – sind zwei Widerstandskontaktrollen 3, 4 vorgesehen, die einen bestimmten radialen Abstand zueinander aufweisen. Darunter, in einer weiteren horizontalen Ebene, ist eine vertikal gesehen mittig zwischen den Widerstandskontaktrollen 3, 4 angeordnete Schaltkontaktrolle 5, die auf bekannte Weise im stationären Betrieb den Dauerstrom führt, angeordnet. Wiederum darunter, in einer dritten horizontalen Ebene, befindet sich eine Ableitrolle 6. Alle Kontaktrollen sind unabhängig voneinander drehbar am Kontaktträger 2 gelagert und gemeinsam mit diesem bei Drehung der Antriebswelle 1 verschwenkbar.
2 zeigt eine feststehende Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters. In der Wandung des nur angedeuteten Isolierzylinders 7 sind Kontaktstücke 8 angeordnet, von denen hier nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Der Abstand der einzelnen Kontaktstücke zueinander entspricht der Teilung des Stufenschalters, d. h. dem Schaltwinkel bei einer Umschaltung von einem Festkontakt und damit einer Wicklungsanzapfung auf die benachbarte nächst höhere oder nächst tiefere Wicklungsanzapfung. die Kontaktstücke 8 sind für jede zu schaltende Phase in einer horizontalen Ebene angeordnet. Ihre vertikale Ausdehnung ist derart, dass sie sowohl von den korrespondierenden Widerstandskontaktrollen als auch der korrespondierenden Schaltkontaktrolle der entsprechenden Phase beschaltet werden können. Darunter, in einer weiteren horizontalen Ebene, ist eine durchgehende elektrisch leitende Ableitschiene 9 vorgesehen, die auf an sich bekannte Weise mit der Ableitrolle 6 der jeweiligen Phase korrespondiert.
In 3 ist das Zusammenwirken der erläuterten Bauteile gezeigt. Es ist zu sehen, dass die am Kontaktträger 2 angeordneten Widerstandskontaktrollen, wobei in dieser Darstellung nur eine Widerstandskontaktrolle 3 sichtbar ist, sowie die darunter und versetzt angeordnete Schaltkontaktrolle 5, die hier geschnitten dargestellt ist, gemeinsam den oberen bzw. unteren Teil des Kontaktstückes 8, des festen Kontaktes also, der in der Wand des Isolierzylinders 7 befestigt ist, beschalten. Weiter gezeigt ist hier noch jeweils ein elektrischer Abnehmer 13, der weiter unten noch näher erläutert wird. Er dient zur elektrischen Verbindung von den jeweiligen Kontaktrollen hin zu den weiteren Bauteilen und letztendlich zur hier nicht dargestellten Ableitschiene. Der Abnehmer 13 wird jeweils durch eine Feder 17 gegen die verschiedenen Kontaktrollen gedrückt. Die Kontaktrollen selbst sind aus beliebigem elektrisch leitendem Material hergestellt, beispielsweise aus Kupfer, Messing oder auch Stahl. Sie können auch einen besonderen Überzug zur Verhinderung von Abbrand oder übermäßigem Verschleiß, z. B. Silber, besitzen.
4 zeigt eine Kontaktrolle und die dazugehörigen Bauteile allein. Die hier gezeigte Kontaktrolle 10 ist auf besonders vorteilhafte Weise identisch sowohl für die Funktion als Widerstandskontaktrolle als auch als Schaltkontaktrolle. Sie ist, wie bereits erläutert, aus elektrisch leitendem Material und hier einstückig ausgebildet, was jedoch nicht zwingend ist. Sie besitzt in der Mitte den eigentlichen Kontaktbereich 11 und seitlich davon eine obere Aussparung 12 sowie eine untere Aussparung 12a. Seitlich davon ist der bereits erwähnte Abnehmer 13 vorgesehen, der einen oberen Schleifkontakt 14 sowie einen unteren Schleifkontakt 15 besitzt. Der obere Schleifkontakt 14 läuft ständig auf der oberen Aussparung 12, der untere Schleifkontakt 15 läuft ständig auf der unteren Aussparung 12a. Der Abnehmer 13 ist ebenfalls vollständig aus elektrisch leitendem Material hergestellt. Er wird gemeinsam mit der Kontaktrolle 10 jeweils in einem Schwingrahmen bzw. -hebel 16 geführt, der am Kontaktträger, der hier nicht dargestellt ist, verschwenkbar angelenkt ist. Die bereits beschriebene Feder 17 zwischen Schwingrahmen 16 und Abnehmer 13 drückt diesen ständig mit seinen Schleifkontakten 14, 15 gegen die Aussparungen 12, 12a der Kontaktrolle 10. Angedeutet ist hier noch ein Kabelschuh 24, an dem eine elektrische Verbindungsleitung angeschlossen ist, die jeweils die elektrische Verbindung von der entsprechenden Kontaktrolle hin zu den weiteren Bauteilen des Stufenschalters herstellt.
5 zeigt ein festes Kontaktstück 8 allein. Das elektrisch leitende Kontaktstück 8 besitzt als integrale Bestandteile zwei separate, den Kontaktrollen zugewandte Kontaktbereiche: Im oberen Bereich ist ein elektrisch leitender Widerstandskontakt 18 vorgesehen, im unteren Bereich ein ebenfalls elektrisch leitender Schaltkontakt 19. Der obere Widerstandskontakt 18 ist jeweils von den oberen Widerstandskontaktrollen 3 und 4, wie in 1 gezeigt, beschaltbar. Der Schaltkontakt 19 ist von der jeweiligen Schaltkontaktrolle 5, die ebenfalls in 1 dargestellt ist, beschaltbar. Das Kontaktstück 8 ist von einem Rahmen 20 aus Isolierstoff umgeben. Zwischen dem Widerstandskontakt 18 und dem Schaltkontakt 19 befindet sich eine Aussparung 21, d. h. dort befindet sich kein von Kontaktrollen beschaltbares Kontaktstück. Der Rahmen 20 weist beidseitig des Widerstandskontaktes 18 eine obere Führungskontur 22a sowie eine untere Führungskontur 22b zur Führung der Widerstandskontaktrollen 34 auf. Darunter weist er beidseitig des Schaltkontaktes 19 eine obere Führungskontur 23a sowie eine untere Führungskontur 23b zur Führung der entsprechenden Schaltkontaktrolle 5 auf. Die Führungskonturen 22a und 22b bzw. 23a und 23b besitzen jeweils die gleiche geometrische Kontur. Dagegen weicht die geometrische Kontur der Führungskonturen 22a und 22b von der der Führungskonturen 23a und 23b ab. Durch diese Führungskonturen erfolgt eine gezielte Steuerung der entsprechenden Kontaktrollen und damit des Schaltablaufes.
Das Kontaktstück 8 besteht aus beliebigem elektrisch leitendem Material hergestellt, aus Kupfer, Messing oder auch Stahl. Es kann auch einen besonderen Überzug zur Verhinderung von Abbrand oder übermäßigem Verschleiß, z. B. Silber, besitzen. Insgesamt ermöglicht die beschriebene Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters bei kleinem Durchmesser des Isolierzylinders eine einfache und zuverlässige Beschaltung der jeweiligen festen Kontaktstücke 8 durch die in zwei Ebenen pro Phase angeordneten Widerstandskontaktrollen 3, 4 bzw. die Schaltkontaktrolle 5 in Verbindung mit der in einer dritten horizontalen Ebene vorgesehene Ableitrolle 6. Trotz dieser unterschiedlichen horizontalen Ebenen ist jeweils nur ein einzelnes Kontaktstück 8 erforderlich, das zudem auch noch durch die beschriebenen Führungskonturen die Steuerung der eigentlichen Schaltsequenz, d. h. des Auflaufens und wieder Abhebens der jeweiligen Kontaktrollen gewährleistet.
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

DE 3207894 A1 [0002]
DE 3407332 A1 [0003]
DE 19821775 C1 [0004]

Claims

Stufenschalter des Lastwählertyps zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, wobei für jede zu schaltende Phase jeweils in einer separaten Ebene feste Stufenkontakte in der Wand eines Isolierstoffzylinders angeordnet sind, wobei die festen Stufenkontakte jeder zu schaltenden Phase durch bewegliche Kontakte beschaltbar sind, wobei mindestens ein beweglicher Kontakt als Schaltkontakt und zwei weitere bewegliche Kontakte als Widerstandskontakte, die mit mindestens einem Überschaltwiderstand elektrisch in Verbindung stehen, wirken, wobei die beweglichen Kontakte auf einem Kontaktträger angeordnet sind und wobei der Kontaktträger an einer zentrisch durch den Stufenschalter verlaufenden Antriebswelle befestigt und gemeinsam mit dieser bei einer Umschaltung in horizontaler Richtung verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Widerstandskontakte als auch der Schaltkontakt als Kontaktrollen, nämlich Widerstandskontaktrollen (3, 4) sowie Schaltkontaktrolle (5) ausgebildet sind, wobei die Widerstandskontaktrollen (3, 4) in einer ersten horizontalen Ebene auf dem Kontaktträger (2) gelagert sind und die Schaltkontaktrolle (5) in einer weiteren horizontalen Ebene auf dem Kontaktträger (2) gelagert ist und wobei die festen Stufenkontakte als Kontaktstücke (8) mit einer derartigen vertikalen Ausdehnung ausgebildet sind, dass sie jeweils sowohl von den Widerstandskontaktrollen (3, 4) als auch der Schaltkontaktrolle (5) beschaltbar sind.
Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Widerstandskontaktrollen (3, 4) einen bestimmten radialen Abstand zueinander aufweisen und die Schaltkontaktrolle (5) in der weiteren horizontalen Ebene vertikal gesehen mittig zwischen den Widerstandskontaktrollen (3, 4) angeordnet ist.
Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Widerstandskontaktrollen (3, 4) und die Schaltkontaktrolle (5) jeweils einstückig aus elektrisch leitendem Material bestehen und radiale Aussparungen (12, 12a) besitzen, auf denen jeweils Schleifkontakte (14, 15) eines elektrisch leitenden Abnehmers (13) laufen, derart, dass der Abnehmer (13) die elektrische Verbindung von der jeweiligen Kontaktrolle (3, 4, 5) zu den weiteren Bauteilen des Stufenschalters übernimmt.
Stufenschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktrolle (3, 4, 5) und zugehöriger Abnehmer (13) jeweils auf einem federbelasteten Schwingrahmen (16) angeordnet sind und dass die Schwingrahmen (16) am Kontaktträger (2) verschwenkbar angelenkt sind.
Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktstück (8) als integrale Bestandteile zwei separate, den Kontaktrollen (3, 4, 5) zugewandte Kontaktbereiche besitzt, nämlich in einer ersten horizontalen Ebene einen elektrisch leitenden Widerstandskontakt (18) und in einer zweiten horizontalen Ebene einen ebenfalls elektrisch leitenden Schaltkontakt (19) und dass jeweils der Widerstandskontakt (18) von den Widerstandskontaktrollen (3, 4) sowie der Schaltkontakt (19) von der Schaltkontaktrolle (5) schaltstellungsabhängig beschaltbar ist.
Stufenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktstück (8) von einem Rahmen (20) aus isolierendem Material umgeben ist, dass der Rahmen (20) beidseitig des Widerstandskontaktes (18) eine obere Führungskontur (22a) sowie eine untere Führungskontur (22b) zur Führung der Widerstandskontaktrollen (3, 4) aufweist und dass der Rahmen (20) beidseitig des Schaltkontaktes (19) eine weitere obere Führungskontur (23a) sowie eine weitere untere Führungskontur (23b) zur Führung der Schaltkontaktrolle (5) aufweist.
Stufenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskonturen (22a, 22b) geometrisch identisch sind dass die weiteren Führungskonturen (23a, 23b) ebenfalls geometrisch identisch sind, und dass die identische geometrische Kontur der Führungskonturen (22a, 22b) von der der weiteren Führungskonturen (23a, 23b) abweicht, derart, dass eine gezielte Steuerung der Widerstandskontaktrollen (3, 4) sowie der Schaltkontaktrolle (5) und damit des Schaltablaufes des Stufenschalters erfolgt.