EP0546283A2 - Polungsschalter für Stufenwähler - Google Patents

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EP0546283A2
EP0546283A2 EP92117773A EP92117773A EP0546283A2 EP 0546283 A2 EP0546283 A2 EP 0546283A2 EP 92117773 A EP92117773 A EP 92117773A EP 92117773 A EP92117773 A EP 92117773A EP 0546283 A2 EP0546283 A2 EP 0546283A2
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polarity
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fixed
shield ring
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Heinrich Dipl.-Ing. Freymüller (FH)
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices

Definitions

  • the invention relates to a polarity switch for tap changers of tap changers according to one of the preambles of the independent claims 1 or 2.
  • the step winding of a step transformer is briefly galvanically separated from the main winding during its switchover by a turner or coarse selector. In doing so, it assumes a potential that results from the voltages of the neighboring windings and the coupling capacitances to these windings or to grounded parts.
  • the resulting differential voltages are sometimes quite considerable; they take up the switching distance of the opening preselector contacts and can lead to inadmissible discharge phenomena if the height is sufficient.
  • polarity switches which hold the step winding at a desired and defined potential by means of an ohmic resistor which is only switched on during the switching phase of the preselector or inverter.
  • Such polarity switches are, as is known from DE-PS 19 42 567, arranged coaxially to the preselection and fine selector contact systems of the tap changer below the tap selector or they are, as is known from DE-PS 28 15 736, on insulating rods attached to additional cantilevers to the side the actual step selector or the selection.
  • the object of the invention is to provide a polarity switch, which can be accommodated in the space selector in a space-saving manner, without significantly influencing its length or scope and without requiring a separate gear train for its actuation.
  • This object is achieved by a polarity switch with the features of the independent claims 1 or 2.
  • the subclaims contain advantageous developments of the invention.
  • the particular advantage of the polarity switch according to the invention is, in particular, that, due to the approximately horizontal arrangement of the shield ring acting as a movable contact, it only requires a small overall height and is therefore particularly space-saving, particularly advantageous between the selector or turner and fine selector or with a lateral selector or turner can be accommodated below or above the fine selector.
  • the shield ring which serves as a movable polarity contact, ensures very good voltage properties within the entire tap changer arrangement.
  • the selector here consists of a selector shell 1, for example a GRP pipe or a cylindrical insulating material frame.
  • a selector shell 1 for example a GRP pipe or a cylindrical insulating material frame.
  • the fixed turner or preselector contacts 2 are arranged in the turner bowl 1, in a second horizontal plane 11 there is the polarity switch to be explained in more detail below, and finally, in at least one further horizontal plane 111, there are again the fine selector contacts 3 arranged.
  • This consists essentially of a fixed, spring-loaded polarity contact 6 in the turning shell 1, a bearing 7 on the opposite side inside the turner shell 1, which carries a shield ring 8, which acts as a movable polarity contact, and a control contour 9 on the drive shaft 5.
  • the fixedly arranged in the turner shell 1 bearing 7 allows in a manner not shown, for. B. by means of a horizontal cross pin 7.1, a vertical pivoting movement of the approximately horizontal, one-sided hinged shield ring 8 about a pivot point 7.2 in the direction of the arrow.
  • the shield ring 8 is guided by a guide arm 10 firmly connected to it, which carries at its free end a guide roller 11 which in turn runs in the control contour 9 and is guided by it.
  • the fixed polarity contact 6 is spring-loaded so that it can be pushed slightly horizontally outwards; outside the turner shell 1, it is connected to a polarity resistor known per se.
  • the shield ring 8 itself is connected either by the directly electrically conductive bearing 7 or additional contact means to an outer connection 12 which is articulated to the star point or, in the case of turrets, to the 0 contact of the tap changer.
  • Fig. 2a shows the development of a control contour 9 in detail for a selector with 2 x 360 ° rotary movement of the drive shaft 5, ie a fine selector, in which the preselector is to be actuated after each full rotation of the drive shaft 5.
  • the control contour 9 has an upward bulge; it carries the guide roller 11 of the guide arm 10 and thus pivots the shield ring 8 with its free end upward, so that it meets the fixed polarity contact 6 with it.
  • the shield ring 8 - as can be seen - leaves the fixed polarity contact 6 again at the switch-off point 9.2 and is pivoted downward.
  • Closing speed variable The dimensioning of the distance between switch-on point 9.1 and switch-off point 9.2 adapts to the switching time of the preselector. When the direction of rotation of the fine selector is reversed, switch-on point 9.1 and switch-off point 9.2 are swapped accordingly.
  • Fig. 2b shows the development of a modified control contour 9, in which the opening curve another, i.e. not parallel, course relative to the closing curve.
  • the shield ring 8 is held in the closed contact state by the fixed polarity contact 6; for this purpose, it is expedient to offset the pivot point 7.2 horizontally relative to the plane of the fixed polarity contact 6 and / or to design the control contour 9 so that the shield ring 8 in the switched, i.e. fully upward deflected state rests at the upper end of the fixed polarity contact 6 and is held by this.
  • the spring force of the polarity contact 6 must first be overcome, i.e. these are pushed slightly outwards.
  • the control contour 9 is advantageously realized by an annular component which supports it on the end face and is firmly connected to the drive shaft 5, but it is also conceivable to provide the control contour 9 on or in the drive shaft 5 itself.
  • control contour 9 on the drive shaft of the turner or preselector 4, in which case, if this drive shaft 4 does not describe a complete rotation of 360 ° , the control contour 9 also only extends over part of the development becomes.
  • the guide arm 10 is designed to be vertically resilient, so that even in the case of a rigid, unsprung polarity contact 6, the required contact pressure is ensured when the shield ring 8 comes up on the underside of the polarity contact 6.

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Abstract

Polungsschalter für Stufenwähler, der die Stufenwicklung während der Umschaltphase eines Vorwählers oder Wenders an ein definiertes Potential schaltet.
Der Polungsschalter besteht aus mindestens einem festen Polungskontakt in der Isolierstoffummantelung des Stufenwählers sowie einem elektrisch leitfähigen Schaltring, der als beweglicher Polungskontakt wirkt, einseitig vertikal verschwenkbar an der Isolierstoffummantelung gelagert ist und durch eine Steuerkontur auf der Antriebswelle betätigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Polungsschalter für Stufenwähler von Stufenschaltern gemäß einem der Oberbegriffe der nebengeordneten Patentansprüche 1 oder 2.
  • Die Stufenwicklung eines Stufentransformators wird während ihrer Umschaltung durch Wender oder Grobwähler kurzzeitig galvanisch von der Stammwicklung getrennt. Dabei nimmt sie ein Potential an, daß sich aus den Spannungen der Nachbarwicklungen sowie den Kopplungskapazitäten zu diesen Wicklungen bzw. zu geerdeten Teilen ergibt.
  • Die dadurch entstehenden Differenzspannungen sind teilweise ganz erheblich; sie beanspruchen die Schaltstrecke der sich öffnenden Vorwählerkontakte und können bei entsprechender Höhe zu unzulässigen Entladungserscheinungen führen.
  • Zur Beseitigung dieser unerwünschten Differenzspannungen sind Polungsschalter bekannt, die die Stufenwicklung durch einen ohmschen Widerstand, der nur während der Umschaltphase des Vorwählers oder Wenders eingeschaltet wird, an einem gewünschten und definierten Potential halten.
  • Solche Polungsschalter sind, wie aus DE-PS 19 42 567 bekannt, koaxial zu den Vorwahl- und Feinwählerkontaktsystemen des Stufenschalters unterhalb des Stufenwählers angeordnet oder sie befinden sich, wie aus DE-PS 28 15 736 bekannt, auf an zusätzlichen Auslegern befestigten Isolierstäben seitlich neben dem eigentlichen Stufenwähler bzw. dem Vorwähler.
  • Im ersten Fall ergeben sich unerwünscht große Baulängen für den Stufenwähler, im zweiten Fall ebenso unerwünschte große horizontale Ausdehnungen des gesamten Stufenschalters.
  • Bei beiden bekannten Anordnungen des Polungsschalters ist weiterhin nachteilig, daß ein besonderes Getriebe erforderlich ist, das die Drehbewegung der Wählersäule jeweils in eine Schwenkbewegung zur Betätigung des Polungsschalters umsetzt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Polungsschalter zu schaffen, der auf platzsparende Weise im Stufenwähler mituntergebracht werden kann, ohne dessen Baulänge oder Umfang wesentlich zu beeinflussen und ohne einen gesonderten Getriebezug zu seiner Betätigung erforderlich zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Polungsschalter mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche 1 oder 2 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Polungsschalters liegt insbesondere darin, daß er, bedingt durch die annähernd horizontale Anordnung des als beweglicher Kontakt wirkenden Schirmringes, eine nur geringe Bauhöhe beansprucht und dadurch platzsparend besonders vorteilhaft zwischen Vorwähler bzw. Wender und Feinwähler oder bei seitlichem Vorwähler bzw. Wender unter- bzw. oberhalb des Feinwählers untergebracht werden kann.
  • Durch die direkte Betätigung des schaltenden Schirmringes durch eine nutartige Steuerkontur auf dem Antriebsrohr entfällt einerseits ein separates Getriebe, andererseits bietet die Gestaltung bzw.
  • Dimensionierung dieser Steuerkontur auf einfache Weise zahlreiche Möglichkeiten, den Polungsschalter an verschiedene Wählerschaltwinkel anzupassen bzw. verschiedene Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten und -charakteristika durch Variation des Einlaufwinkels der Steuernocke in der Steuerkontur vorzusehen. Schließlich gewährleistet der als beweglicher Polungskontakt dienende Schirmring sehr gute Spannungseigenschaften innerhalb der gesamten Stufenwähleranordnung.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1 den erfindungsgemäßen Polungsschalter in seitlicher schematischer Schnittdarstellung,
    • Fig. 2a eine erste Abwicklung der Steuerkurve auf dem Feinwählerantriebsrohr,
    • Fig. 2b eine zweite Abwicklung einer modifizierten Steuerkurve mit unterschiedlicher Schließ- bzw. Öffnungscharakteristik.
  • Der Wähler besteht hierbei aus einer Wählerschale 1, beispielsweise einem GFK-Rohr oder einem zylindrischen Isolierstoffgerüst. In einer ersten horizontalen Ebene 1 sind in der Wenderschale 1 die festen Wender bzw. Vorwählerkontakte 2 angeordnet, in einer zweiten horizontalen Ebene 11 befindet sich darunter der anschließend näher zu erläuternde Polungsschalter und schließlich sind wiederum darunter in mindestens einer weiteren horizontalen Ebene 111 die Feinwählerkontakte 3 angeordnet.
  • Im Inneren der Wählerschale 1 befinden sich konzentrische Antriebswellen 4, 5, die auf bekannte Weise mittels nicht dargestellter Kontaktbrücken oder dergleichen die jeweiligen Festkontakte des Wenders oder Vorwählers 2 bzw. des Feinwählers 3 mit der jeweiligen Kontaktableitung, die ebenfalls nicht dargestellt ist, verbinden. Nicht dargestellt ist ferner, das bekannte Malteserradgetriebe zur Erzeugung einer Drehbewegung der Antriebswelle 4 zur Betätigung des Wenders oder Vorwählers, wenn der Feinwähler alle Kontakte durchlaufen hat. In der horizontalen Ebene 11 befindet sich, wie ausgeführt, der erfindungsgemäße Polungsschalter. Dieser besteht im wesentlichen aus einem festen, gefederten Polungskontakt 6 in der Wenderschale 1, einem Lager 7 auf der entgegengesetzten Seite im Inneren der Wenderschale 1, das einen als beweglicher Polungskontakt wirkenden Schirmring 8 trägt und einer Steuerkontur 9 auf der Antriebswelle 5.
  • Das in der Wenderschale 1 fest angeordnete Lager 7 ermöglicht auf nicht näher dargestellt Weise, z. B. mittels eines horizontalen Querbolzens 7.1, eine vertikale Schwenkbewegung des annähernd horizontalen, einseitig angelenkten Schirmringes 8 um einen Drehpunkt 7.2 in der angegebenen Pfeilrichtung.
  • Geführt wird der Schirmring 8 dabei durch einen fest mit ihm verbundenen Führungsarm 10, der an seinem freien Ende eine Führungsrolle 11 trägt, die wiederum in der Steuerkontur 9 läuft und von ihr geführt wird.
  • Der feste Polungskontakt 6 ist gefedert, so daß er geringfügig horizontal nach außen drückbar ist; außerhalb der Wenderschale 1 ist er mit einem an sich bekannten Polungswiderstand verbunden.
  • Der Schirmring 8 selbst ist entweder durch das direkt elektrisch leitende Lager 7 oder zusätzliche Kontaktmittel mit einem äußeren Anschluß 12 verbunden, der an den Sternpunkt oder bei Wendern auch an den 0-Kontakt des Stufenschalters angelenkt ist.
  • Fig. 2a zeigt die Abwicklung einer Steuerkontur 9 im Detail für einen Wähler mit 2 x 360 ° Drehbewegung der Antriebswelle 5, einen Feinwähler also, bei dem nach jeweils einer vollen Drehung der Antriebswelle 5 der Vorwähler betätigt werden soll. Genau an diesem Einschaltpunkt 9.1 weist die Steuerkontur 9 eine Ausbuchtung nach oben auf; sie führt die Führungsrolle 11 des Führungsarmes 10 mit und verschwenkt damit den Schirmring 8 mit seinem freien Ende nach oben, so daß er mit diesem auf den festen Polungskontakt 6 trifft. Beim Weiterschalten um einen bestimmten Winkel verläßt der Schirmring 8 - wie ersichtlich - beim Abschaltpunkt 9.2 wieder den festen Polungskontakt 6 und wird nach unten verschwenkt.
  • Durch die Wahl der jeweiligen Steuerkontur 9 ist auf einfache Weise eine Anpassung des Schaltverhaltens des Polungsschalters an den jeweiligen Drehwinkel der Antriebswelle 5 des Feinwählers und den Schwenkwinkel zwischen den Wender- bzw. Vorwählerkontakten 2 möglich. Durch die Dimensionierung der Steigung, d.h. des Einlaufwinkels, ist die Öffnungs- bzw.
  • Schließgeschwindigkeit variierbar. Durch die Dimensionierung des Abstandes zwischen Einschaltpunkt 9.1 und Abschaltpunkt 9.2 erfolgt die Anpassung an die Schaltzeit des Vorwählers. Bei Umkehrung der Drehrichtung des Feinwählers werden Einschaltpunkt 9.1 und Abschaltpunkt 9.2 entsprechend vertauscht.
  • Fig. 2b zeigt die Abwicklung einer modifizierten Steuerkontur 9, bei der die Öffnungskurve einen anderen, d.h. nicht parallelen, Verlauf relativ zur Schließkurve aufweist.
  • Damit lassen sich sowohl unterschiedliche Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten des Polungsschalters als auch von der Drehrichtung abhängige verschiedene Ein- und Abschaltpunkte einstellen. Bei solcher Ausführung wird der Schirmring 8 im geschlossenen Kontaktzustand vom festen Polungskontakt 6 gehalten; dazu ist es zweckmäßig, den Drehpunkt 7.2 horizontal relativ zur Ebene des festen Polungskontaktes 6 zu versetzen und/oder die Steuerkontur 9 so zu gestalten, daß der Schirmring 8 im geschalteten, d.h. voll nach oben ausgelenkten Zustand am oberen Ende des festen Polungskontaktes 6 aufliegt und von diesem gehalten wird. Zum Zurückschalten muß dann erst die Federkraft des Polungskontaktes 6 überwunden, d.h. dieser geringfügig nach außen gedrückt werden.
  • Die Steuerkontur 9 wird vorteilhafterweise durch ein sie an der Stirnseite tragendes ringförmiges Bauteil realisiert, das mit der Antriebswelle 5 fest verbunden ist, es ist jedoch auch denkbar, die Steuerkontur 9 auf oder in der Antriebswelle 5 selbst vorzusehen.
  • Es ist ferner in Abwandlung der Erfindung auch möglich, die Steuerkontur 9 auf der Antriebswelle des Wenders bzw. Vorwählers 4 vorzusehen, wobei dann, falls diese Antriebswelle 4 keine vollständige Drehung von 360 ° beschreibt, auch die Steuerkontur 9 nur über einen Teil der Abwicklung reichen wird.
  • Eine weitere mögliche Abwandlung der Erfindung besteht darin, daß der Führungsarm 10 vertikal federnd ausgebildet ist, so daß auch bei einem starren, ungefederten Polungskontakt 6 der erforderliche Kontaktdruck beim Auflaufen des Schirmringes 8 an der Unterseite des Polungskontaktes 6 gewährleistet ist.

Claims (7)

1. Polungsschalter für Stufenwähler von Stufenschaltern an Stufentransformatoren, wobei der Stufenwähler eine Isolierstoffummantelung aufweist, vorzugsweise in Form einer Wählerschale, in der in mehreren horizontalen Ebenen die festen Vorwähler- bzw. Wenderkontakte einerseits sowie Feinwählerkontakte andererseits kreisförmig angeordnet sind, die jeweils durch bewegliche Kontaktbrücken anwählbar sind, die wiederum durch Antriebswellen im Inneren kreisförmig verschwenkbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer zusätzlichen horizontalen Ebene mindestens ein fester Polungskontakt (6) in der Isolierstoffummantelung (1) angeordnet ist, daß ein elektrisch leitfähiger Schirmring (8) als beweglicher Polungskontakt einseitig vertikal verschwenkbar an der Isolierstoffummantelung (1) an einem Lager (7) gelagert ist,
daß der Schirmring (8) mit einer Führungsrolle (11) verbunden ist, die in einer nutartigen Steuerkontur (9) läuft
und daß die Steuerkontur (9) auf einer der Antriebswellen (4, 5) angeordnet ist, dergestalt, daß bei deren Drehung der Schirmring (8) kurzzeitig mit dem festen Polungskontakt (6) verbindbar ist.
2. Polungsschalter für Stufenwähler von Stufenschaltern an Stufentransformatoren, wobei der Stufenwähler eine Isolierstoffummantelung aufweist, vorzugsweise in Form einer Wählerschale, in der in einer oder mehreren horizontalen Ebenen die festen Feinwählerkontakte kreisförmig angeordnet sind, die in jeder Ebene durch eine bewegliche Kontaktbrücke anwählbar sind, die jeweils durch Antriebswellen im Inneren kreisförmig verschwenkbar sind und wobei seitlich neben dem eigentlichen Stufenwähler feste Wenderkontakte in einer weiteren Isolierstoffummantelung ebenfalls ein einer horizontalen Ebene angeordnet sind und durch eine weitere Kontaktbrücke anwählbar sind, die wiederum durch eine weitere Antriebswelle im Inneren der weiteren Isolierstoffummantelung kreisförmig verschwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer zusätzlichen horizontalen Ebene mindestens ein fester Polungskontakt (6) in einer Isolierstoffummantelung (1) angeordnet ist, daß ein elektrisch leitfähiger Schirmring (8) als beweglicher Polungskontakt einseitig vertikal verschwenkbar an dieser Isolierstoffummantelung (1) an einem Lager (7) gelagert ist, daß der Schirmring (8) mit einer Führungsrolle (11) fest verbunden ist, die in einer nutartigen Steuerkontur (9) läuft
und daß die Steuerkontur (9) auf der Oberfläche einer der Antriebswellen (4, 5) angeordnet ist, dergestalt, daß bei deren Drehung der Schirmring (8) kurzzeitig mit dem festen Polungskontakt (6) verbindbar ist.
3. Polungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der feste Polungskontakt (6) in horizontaler Richtung federnd ausgebildet ist.
4. Polungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die horizontale Ebene des festen Polungskontaktes (6) geringfügig gegen die des Lagers (7) versetzt ist.
5. Polungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels des Lagers (7) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schirmring (8) und dessen Anschluß (12) an der Außenseite der Isolierstoffummantelung (1) herstellbar ist.
6. Polungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerkontur (9) unterschiedliche obere und untere Teilkonturen, d.h. eine zur Öffnungskurve nicht parallel verlaufende Schließkurve aufweist.
7. Polungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein die Führungsrolle (11) tragender Führungsarm (10) vertikal federnd ausgebildet ist.
EP92117773A 1991-12-13 1992-10-17 Polungsschalter für Stufenwähler Expired - Lifetime EP0546283B1 (de)

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