EP0907193B1 - Stufenschalter - Google Patents

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EP0907193B1
EP0907193B1 EP98116519A EP98116519A EP0907193B1 EP 0907193 B1 EP0907193 B1 EP 0907193B1 EP 98116519 A EP98116519 A EP 98116519A EP 98116519 A EP98116519 A EP 98116519A EP 0907193 B1 EP0907193 B1 EP 0907193B1
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EP
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movable
fixed
bypass contacts
bypass
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EP98116519A
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EP0907193A3 (de
EP0907193A2 (de
Inventor
Dieter Dr.-Ing. Dohnal
Silke Dipl.-Ing.(FH) Wrede
Klaus Dipl.-Ing.(FH) Höpfl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Original Assignee
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
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers

Definitions

  • the invention relates to a tap changer based on the reactor switching principle uninterrupted load switching according to the preamble of the first Claim.
  • Such a tap changer is used in connection with a power transformer for uninterrupted switching between different winding taps of this transformer and is thus used for uninterrupted voltage regulation.
  • Switching impedances are provided which avoid a step short circuit during the slow switchover from one winding tapping to the next and are dimensioned for the permanent load.
  • Such a tap changer is already known from the company publication "Load Tap Changer Type RMV II” from Reinhausen Manufacturing, Humboldt, USA, imprint RM 05/91 - 1094/5000.
  • vacuum switching cells are used for load switching.
  • N and n + 1 are adjacent taps of the tap winding of the transformer.
  • P1 and P2 are the movable selector contacts to be actuated during the switchover, R1 and R2 are the switchover impedances already explained.
  • a vacuum switching cell V is connected between the two branches, and the corresponding connection to the load derivation L is established by a by-pass switch B.
  • the by-pass switch B can - depending on the position - either of the two movable ones Selector contacts P1, P2, both individually and together with the load conductor L connect.
  • the movable by-pass contacts are articulated to one another and to the load conductor L.
  • Each of the two fixed by-pass contacts is electrically connected to one of the movable selector contacts R1, R2 on its side facing the vacuum switch cell.
  • the by-pass switch bridges the two fixed by-pass contacts and connects them together with the load conductor L.
  • this connection between the two fixed by-pass contacts and thus the movable selector contacts is interrupted; in the switching sequence shown in FIG. 3, the by-pass switch only connects the movable selector contact P1 remaining on the original winding tap n of load transfer L.
  • the object of the invention is a further developed step switch of the generic type to specify with a by-pass switch that is simple, made up of just a few Individual parts exist, is also easy to operate and has a high current carrying capacity has small dimensions.
  • the two mechanically rigidly coupled, movable by-pass contacts together with every switching movement. This has the Another advantage of simultaneous self-cleaning of the contact surfaces of both movable by-pass contacts of any foreign layers.
  • the step switch has a switching shaft 1 for actuating the by-pass switch, which is connected to the drive, generally the motor drive, of the step switch.
  • a control gear (not shown) ensures that all contacts are actuated in the sequence provided for in the sequence shown in FIG. 3.
  • the shaft 1, which actuates the by-pass switches of all three phases, performs a rotary movement by a certain angle and then back to the starting position each time the load is switched, depending on the switching direction.
  • fixed by-pass contacts 3.1 and 3.2 are attached to insulating plates (not shown here). arranged. These are segmented in a concentric circular path around the shaft 1, so that they are swept by the outer contact ends of the movable by-pass contacts 2.1, 2.2 when they rotate. Their length a and the distance b between them is dimensioned so that they can be bridged by both movable by-pass contacts and both movable by-pass contacts rest on each of the two fixed by-pass contacts together can.
  • the load discharge is formed by an electrically conductive concentric slip ring 4, on which both movable by-pass contacts 2.1, 2.2, each with their inner contact ends, slide.
  • the movable by-pass contacts 2.1, 2.2 are each formed symmetrically perpendicular to the direction of movement, ie the outer and inner contact ends are identical.
  • the two movable by-pass contacts 2.1, 2.2 are advantageously screwed onto the contact carrier 2, so that they can be exchanged in a simple manner or, in the case of special requirements, can also be exchanged for wider contacts or contacts made of another material. This is all possible without further ado, the only requirement is that the above-described relations between dimensions a, b and c are observed.

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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 P1, P2, 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-PS 40 11 019 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 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)

    1. Stufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen (n, n+1) eines Transformators mit zwei beweglichen Wählerkontakten (P1, P2) und einem By-pass-Schalter (B),
      wobei der By-pass-Schalter (B) zwei feste (3.1, 3.2) und zwei bewegliche By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) aufweist,
      wobei weiterhin jeder der festen By-pass-Kontakte (3.1, 3.2) mit einem der beweglichen Wählerkontakte (P1, P2) elektrisch in Verbindung steht,
      wobei weiterhin die beiden beweglichen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) derart ausgestaltet und betätigbar sind, dass wahlweise beide festen By-pass-Kontakte (3.1, 3.2) überbrückt und gemeinsam mit einer Lastableitung (L) elektrisch verbunden sind oder jeder der beiden festen By-pass-Kontakte (3.1 oder 3.2) allein mit der Lastableitung (L) elektrisch verbunden ist,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Welle (1) drehbarer Kontaktträger (2) 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 beweglichen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) beim Verschwenken des Kontaktträgers (2) gemeinsam betätigt werden,
      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 überstrischen werden,
      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),
      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),
      dass die Lastableitung (L) durch einen einzigen elektrisch leitenden, mit den festen By-pass-Kontakten konzentrisch angeordneten Schleifring (4) gebildet ist, mit dem die beiden beweglichen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) mit jeweils einem Kontaktende elektrisch in Verbindung stehen
      und dass die beweglichen By-pass-Kontakte (2.1, 2.2) untereinander identisch und jeweils derart symmetrisch ausgebildet sind, dass ihr inneres Kontaktende und ihr äußeres Kontaktende identisch sind.
    EP98116519A 1997-10-04 1998-09-01 Stufenschalter Expired - Lifetime EP0907193B1 (de)

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    EP0907193A3 EP0907193A3 (de) 2000-03-08
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