EP1078380B1 - Lastwähler - Google Patents

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EP1078380B1
EP1078380B1 EP99915703A EP99915703A EP1078380B1 EP 1078380 B1 EP1078380 B1 EP 1078380B1 EP 99915703 A EP99915703 A EP 99915703A EP 99915703 A EP99915703 A EP 99915703A EP 1078380 B1 EP1078380 B1 EP 1078380B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
contacts
selector switch
insulating material
contact carrier
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99915703A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1078380A1 (de
Inventor
Wolfgang Albrecht
Dieter Dohnal
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP1078380A1 publication Critical patent/EP1078380A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1078380B1 publication Critical patent/EP1078380B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H01H9/0038—Tap change devices making use of vacuum switches

Definitions

  • the invention relates to a load selector for step transformers according to the preamble of the first claim.
  • load selectors are already known from DE 33 33 126 C2.
  • Load selectors on transformers serve to switch the taps of the control windings of these transformers under load and thus to compensate for changes in voltage in a targeted manner.
  • Load selectors are less complex to manufacture and use due to the absence of the otherwise usual separation of selector and diverter switch.
  • arcing occurs in various contacts in the laser selector.
  • a load selector is proposed in the above-mentioned DE 38 33 126 C2, in which in each phase to be switched there are two movable mechanical switching contacts which can be pivoted simultaneously with one another on a common contact carrier, and in series with each of the two moving mechanical switching contacts a vacuum switching cell is also provided on the contact carrier.
  • the fixed step contacts of the load selector which can be connected by the pivotable mechanical switching contacts, are arranged on a concentric circle in the wall of an insulating material cylinder.
  • the vacuum switching cells are arranged horizontally on the contact carrier and are controlled or actuated by a cam track arranged on a further concentric circle, which is arranged axially between the circle of the fixed step contacts and an additional slip ring.
  • load selectors generally have a large axial length, that is to say a considerable overall height.
  • the fixed step contacts of the individual phases to be switched are arranged in a circle one above the other, the means for actuating the rotatable selector shaft inside the load selector, which carries the contact carriers of each phase, in the head of the load selector and the means for mounting this selector shaft in the bottom of the load selector also require space , so that overall, as explained, the load selector has a considerable longitudinal extent.
  • the switching shaft mentioned is also quite long in its interior. Switching shafts of this type are usually made from GRP or other insulating material, although metallic switching shafts have also been proposed.
  • the contact carriers are fastened to the selector shaft by means of fastening screws.
  • DE 44 14 951 C1 describes a further fixed attachment of a contact carrier to the selector shaft by means of a clamping flange. Due to tolerances, different thermal expansions of the oil tank and switch column, bending, among other things, problems can arise in the known load selectors when the components arranged on the individual contact carriers interact - in particular the vacuum switching cells - with the circularly arranged actuating means, particularly also because the actuating plungers of vacuum switching cells usually only have a relatively small linear actuation path.
  • the object of the invention is to eliminate these disadvantages and a generic Load selector specify a space-saving arrangement of the vacuum switch cells and their safe and reliable operation permitted under all operating conditions.
  • the vacuum switching cells are arranged standing on the contact carriers.
  • the contact carriers have sliding contacts, they are precisely guided by rollers in a diverter ring.
  • the vacuum interrupters are controlled by cams in this discharge ring.
  • Knife sliding contacts which are mounted in the contact carrier, conduct the current through the discharge ring. Additional knife sliding contacts on the contact carrier enable the power supply.
  • the contact carriers are each movably arranged on the selector shaft.
  • the particular advantage of the load selector according to the invention in addition to the smaller dimensions, is that all the forces for the actuation of the vacuum switching cells and the contact forces are axially supported via the diverter ring and the fixed contacts on the stable oil container. This avoids a radial load on the switch column, in particular its deflection, and the result is a change in the control times of the vacuum switch cells and a reduction in the contact forces. Due to the rotatable or axially displaceable contact carrier, which is guided axially through the diverter ring, the switching sequence is guaranteed even with height shifts through tolerances and different thermal expansion of the oil tank and switch column.
  • the load selector shown in FIG. 1 shows an embodiment of the invention with a contact carrier 3 rotatably mounted on a selector shaft 2 and vacuum switching cells 27, 28 arranged thereon.
  • the load selector consists of an insulating material cylinder 1, in which a switching shaft 2, preferably made of insulating material, is arranged centrally and extending longitudinally through the insulating material cylinder 1.
  • the control shaft 2 is rotatable in a known manner; this is usually the case with Maltese drives, which are not shown.
  • the bearing of the selector shaft 2 on the bottom of the insulating material cylinder 1 is also not shown.
  • the control shaft 2 carries in each level of the fixed step contacts 16 to be actuated, which will be explained in more detail below, a contact carrier 3 which is rotatably mounted in a bearing block 4 on the control shaft 2.
  • the bearing block 4 is fastened to the selector shaft 2 with screws 4.1, 4.2.
  • the contact carrier 3 consists of a bearing part 5, a support housing 6 and the contact housing 7.
  • the individual components of the contact carrier 3 are connected to one another by screws 8, 9.
  • the contact housing 7 in turn in the exemplary embodiment shown consists of an upper contact housing part 10 and a lower contact housing part 11; both parts are in turn connected by further screws 12.
  • the contact housing 7 can equally well be formed in one piece.
  • the bearing part 5 has a bearing point 13, in which a bolt 14 is guided, which establishes the connection to the bearing block 4 and thus allows the rotary movement.
  • the bolt 14 is secured in position by a cross pin 15.
  • the entire contact carrier 3 can thus be pivoted as a complete assembly around the bolt 14 and thus relative to the fixed selector shaft 2.
  • fixed step contacts 16 are arranged, which with the taps of the control winding of the step transformer; that are to be connected, are electrically connected.
  • the fixed step contacts 16 can be connected by corresponding contacts 17, 18.
  • These contacts 17, 18 are arranged on the contact carrier in the horizontal direction next to one another such that when the switching shaft 2 and thus the contact carrier 3 are pivoted, one of the contacts 17, 18 reaches the adjacent new fixed step contact 16 before the other of these contacts reaches the previous fixed contact Step contact leaves.
  • One contact 17 acts as a switching contact
  • the other contact 18 acts as an auxiliary contact.
  • the arrangement of the two contacts 17, 18 from above next to each other on the contact carrier 3 and the interaction with the respective fixed. Step contact 16 shown.
  • the contact 17 acting as a switching contact is designed twice for reasons of the highest possible current carrying capacity, ie consisting of two parts 17.a and 17.b which are electrically connected to one another.
  • Each of the contacts 17, 18 consists of an upper contact part 17.1, 18.1 and a lower contact part 17.2, 18.2.
  • the contact 17 there is made up of a total of four parts. namely two upper contact parts 17.1a and 17.1b and two lower contact parts 17.2a and 17.2b.
  • This double design of the contact 17, which acts as a switching contact, is useful for various designs, but is not necessary for the invention.
  • Both the upper contact parts 17.1, 18.1 and the lower contact parts 17.2, 18.2 of each of the two contacts 17, 18 are each rotatably mounted on the contact housing 7 about separate pivot points 19, 20, 21, 22. They are pressed towards one another by springs 23, 24, 25, 26, in the direction of the fixed step contact 16 located between them in the connected state.
  • the respective upper contact part 17.1, 18.1 and the corresponding other contact part 17.2, 18.2 press with a defined contact force from both sides onto the respectively connected fixed step contact 16.
  • FIGS. 1 and 2 only the contact parts, fulcrums and springs lying in the viewing direction from or above can be seen.
  • two vacuum switch cells 27, 28 are fastened on each contact carrier 3, each by means of upper and lower fastening clamps 29, 30, 31, 32, such that the bellows 33, 34 and the actuating plungers 35, 36 of the vacuum switch cells 27, 28 extend upwards.
  • FIG. 1 only the one lying in front in the viewing direction can be seen in FIG. 1.
  • Two levers 37, 38 which each have a roller pin 41, 42 with a control roller 39, 40, are used to actuate the actuating plungers 35, 36 of the vacuum switching cells 27, 28. At their respective other free ends they act on the actuating plungers 35, 36 already described. Both levers 37, 38 are rotatably mounted about pivot points 43, 44; it is also possible to provide a common pivot point.
  • the control rollers 39, 40 of both levers 37, 38 in turn correspond to a control ring 45, which has an upper control contour 46 and a lower control contour 47.
  • the control ring 45 extends radially on the inner wall of the insulating cylinder 1. From FIG.
  • the first control roller 39 corresponds to the lower control contour 47, ie runs on it, and in this way the second control roller 40 runs on the upper control curve 46 .
  • the two control cams 46, 47 are thus used to actuate the vacuum switch contacts 27, 28 by pivoting the associated lever 37, 38 about its pivot point 43, 44 and thus the corresponding actuating plunger 35, 36 when the corresponding control roller 39, 40 runs onto a cam the vacuum switch cell 27, 28 actuated.
  • a diverter contact ring 48 which has a connecting element 49 leading to the outside and is used for load dissipation.
  • control ring 45 and the diverter contact ring 48 can be combined to form a single component made of conductive material, as is shown in FIG. 1.
  • the diverting contact ring 48 in turn corresponds to a mechanical diverting contact 50 which is arranged on the contact carrier 3 and, like the contacts 17, 18 already described above, in turn consists of an upper diverting contact part 50.1 and a lower contact part 50.2.
  • Both of these diverting contact parts 50.1, 50.2 are rotatably supported analogously separately about further pivot points 53, 54 and are pressed against one another by further springs 51, 52 such that they grip around the diverting contact ring 48 with a defined contact pressure.
  • the contact carrier 3 also has two rollers 55, 56 which roll on both sides on the diverter contact ring 48 and thus guide the entire contact carrier 3.
  • the arrangement described makes it possible to compensate for tolerances of any kind and, in particular, also to compensate for bending of the long control shaft.
  • the contact carrier 3, which can be pivoted about the control shaft 2 is in any case guided in a defined manner by the diverter contact ring 48, so that despite the tolerances described, the control rollers 39, 40 are actuated precisely and the vacuum switching cells 27, 28 are thus actuated - despite their only small actuation paths is.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a load selector according to the invention.
  • the contact carrier 103 is not rotatable, but rather is arranged to be longitudinally displaceable.
  • a switching shaft 102 which carries a longitudinally displaceable contact carrier 103.
  • the longitudinal displaceability is realized by means of a guide 104.
  • two vacuum switching cells of which only the front vacuum switching cell 105 is shown, are arranged upright.
  • each level there are in turn circular step contacts in the wall of the insulating material cylinder 101, these are in turn connected by a switching contact and an auxiliary contact, of which only an upper contact part 107.1 and an associated lower contact part 107.2 are shown in the figure.
  • a conductor contact ring 108 inside the insulating material cylinder 101, which is enclosed by a conductor contact, which in turn consists of an upper conductor contact part 109.1 and a lower conductor contact part 109.2.
  • the entire contact carrier is guided by a roller 110 which runs in the contour of the diverter contact ring 108.
  • the vacuum switchgear cells are in turn controlled by two levers 115, 116, which each have control rollers 113, 114 at their free ends, which in turn run on a lower control contour 111 and an upper control contour 112, and thus the actuating plungers of the vacuum switchgear cells, of which only the Actuate the actuating plunger 117 of the vacuum switching cell 105 in the direction of view.
  • FIG. 1 the circuit is shown schematically by the load selector according to the invention is realized.
  • the electrical connections between the Contacts 17, 18 to the vacuum switching cells 27, 28 and from there in turn to Diverter contact 50 and thus to the diverter contact ring 48 are shown in FIG. 1 Representation corresponds, not shown.
  • FIG. 5 shows a circuit in which, as shown in FIG. 2, the switch contact 17 consists of two contact parts 17a, 17b arranged side by side. Even in this one Representation corresponding to Figure 2, the electrical connections are only indicated. It is it can be seen that the principle of operation does not differ, i.e. it is both the same switching sequence can be achieved by the circuit according to FIG. 4 as well as that according to FIG.
  • FIG. 6 Such a switching sequence that can be achieved by way of example is shown in FIG. 6.
  • a load selector with different switching steps is shown.
  • Such a load selector with different switching steps is known in principle from EP 0 160 125.
  • the center distance between the fixed step contact lying on the main winding and the two fixed step contacts adjacent to it is greater than the center distance between the other fixed step contacts.
  • This enables the load selector to be used on transformers with higher nominal voltages; this means that a higher withstand voltage can be achieved.
  • suitable fixed step contacts which are designed differently, are also already disclosed for such a load selector.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Lastwähler für Stufentransformatoren gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Solche Lastwähler sind aus der DE 33 33 126 C2 bereits bekannt.
Lastwähler dienen an Transformatoren dazu, die Anzapfungen der Regelwicklungen dieser Transformatoren unter Last umzuschalten und damit Spannungsänderungen gezielt auszugleichen.
Lastwähler lassen sich wegen des Verzichts auf die sonst übliche Trennung von Wähler und Lastumschalter weniger aufwendig herstellen und einsetzen.
Beim Umschaltvorgang treten im Laswähler an verschiedenen Kontakten Lichtbögen auf. Um dies zu vermeiden, ist in der o.g. DE 38 33 126 C2 ein Lastwähler vorgeschlagen, bei dem in jeder zu schaltenden Phase zwei gleichzeitig miteinander verschwenkbare bewegliche mechanische Schaltkontakte auf einem gemeinsamen Kontaktträger vorgesehen sind und wobei in Reihe zu jedem der beiden beweglichen mechanischen Schaltkontakte jeweils eine ebenfalls auf dem Kontaktträger angeordnete Vakuumschaltzelle vorgesehen ist.
Die von den verschwenkbaren mechanischen Schaltkontakten beschaltbaren festen Stufenkontakte des Lastwählers sind auf einem konzentrischen Kreis in der Wandung eines Isolierstoffzylinders angeordnet.
Die Vakuumschaltzellen sind waagerecht auf dem Kontaktträger liegend angeordnet und werden durch eine auf einem weiteren konzentrischen Kreis angeordnete Nockenbahn, die axial zwischen dem Kreis der festen Stufenkontakte und einem zusätzlichen Schleifring angeordnet ist, gesteuert bzw. betätigt.
Dieser bekannte Lastwähler weist mehrere Nachteile auf.
Zum einen ergibt sich durch die liegende Anordnung der Vakuumschaltzellen waagerecht auf dem gemeinsamen Kontaktträger ein unerwünscht großer Durchmesser des Isolierstoffzylinders und damit des Lastwählers.
Vakuumschaltzellen haben, abhängig von ihrer Schaltleistung, bestimmte Mindestabmessungen, insbesondere auch eine erhebliche Längsausdehnung. In Längsrichtung ragen zudem noch die Betätigungsstößel aus der Vakuumschaltzelle heraus. Es liegt daher auf der Hand, daß der gemeinsame Kontaktträger eine durch die Abmessungen der Vakuumschaltzelle und der Betätigungsmittel diktierte radiale Ausdehnung haben muß, die insgesamt den Durchmesser des Lastwählers festlegt.
Abgesehen von diesen allgemeinen Abmessungsproblemen besteht ein besonderer Nachteil beim waagerechten Einbau der Vakuumschaltzellen nach dem Stand der Technik darin, daß beim Befüllen des Lastwählers mit Öl an den oberen Falten der Vakuumzellenbalge Luft verbleibt, die durch die Ölfüllung nicht vollständig verdrängt wird. Dies führt dazu, daß bei Betätigung der Vakuumschaltzelle eine ungleiche Belastung des entsprechenden Vakuumzellenbalges auftritt, wodurch die Gefahr besteht, daß dieser zerreißt.
Ein solches Verbleiben von Restluft im Bereich des Vakuumzellenbalges läßt sich bei liegender Anordnung nur durch Befüllung des Lastwählers unter Vakuum zuverlässig ausschließen; eine solche Vakuumbefüllung ist jedoch vor Ort, z.B. nach durchgeführten Revisionen, nicht oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand realisierbar.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß Lastwähler insgesamt in der Regel eine große axiale Längsausdehnung, d.h. eine erhebliche Bauhöhe, aufweisen. Die festen Stufenkontakte der einzelnen zu schaltenden Phasen sind kreisförmig übereinander angeordnet, die Mittel zur Betätigung der drehbaren Schaltwelle im Inneren des Lastwählers, die die Kontaktträger jeder Phase trägt, im Kopf des Lastwählers sowie die Mittel zur Lagerung dieser Schaltwelle im Boden des Lastwählers benötigen ebenfalls Platz, so daß insgesamt, wie erläutert, der Lastwähler eine erhebliche Längsausdehnung aufweist. Dies hat zur Folge, daß die erwähnte Schaltwelle in seinem Inneren ebenfalls recht lang ist.
Solche Schaltwellen werden üblicherweise aus GFK oder anderem Isoliermaterial hergestellt, allerdings sind auch schon metallische Schaltwellen vorgeschlagen worden.
Die Kontaktträger sind beim bekannten Lastwähler mittels Befestigungsschrauben an der Schaltwelle befestigt.
In der DE 44 14 951 C1 ist weitere feste Befestigung eines Kontaktträgers an der Schaltwelle mittels eines Klemmflansches beschrieben.
Durch Toleranzen, unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Ölgefäß und Schaltersäule, Verbiegungen u.a. kann es bei den bekannten Lastwählern zu Problemen beim Zusammenspiel der auf den einzelnen Kontaktträgern angeordneten Bauelemente - besonders der Vakuumschaltzellen - mit den kreisförmig angeordneten Betätigungsmitteln kommen, besonders auch weil die Betätigungsstößel von Vakuumschaltzellen üblicherweise nur einen relativ geringen linearen Betätigungsweg aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile zu beseitigen und einen gattungsgemäßen Lastwähler anzugeben, der eine platzsparende Anordnung der Vakuumschaltzellen und deren sichere und zuverlässige Betätigung unter allen Betriebsverhältnissen gestattet.
Diese Aufgabe wird durch einen Lastwähler mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.
Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Beim erfindungsgemäßen Lastwähler sind die Vakuumschaltzellen stehend auf den Kontaktträgern angeordnet. Die Kontaktträger weisen Schleifkontakte auf, sie werden durch Rollen in einem Ableitring exakt geführt. Durch Nocken in diesem Ableitring werden die Vakuumschaltröhren gesteuert.
Messerschleifkontakte, die im Kontaktträger gelagert sind, leiten den Strom über den Ableitring ab.
Weitere Messerschleifkontakte am Kontaktträger ermöglichen die Stromzuführung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Kontaktträger jeweils beweglich an der Schaltwelle angeordnet.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Lastwählers besteht neben den geringeren Abmessungen darin, daß sich sämtliche Kräfte für die Betätigung der Vakuumschaltzellen sowie die Kontaktkräfte über den Ableitring und die Festkontakte am stabilen Ölgefäß axial abstützen. Dadurch wird eine radiale Belastung der Schaltersäule, insbesondere deren Durchbiegung, und daraus resultiered eine Veränderung der Steuerzeiten der Vakuumschaltzellen und eine Reduzierung der Kontaktkräfte vermieden.
Durch den drehbar bzw. axial verschiebbar gelagerten Kontaktträger, der axial durch den Ableitring geführt wird, ist der Schaltablauf auch bei Höhenverschiebungen durch Toleranzen und unterschiedliche Wärmeausdehnung von Ölgefäß und Schaltersäule gewährleistet.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1
eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lastwählers in teilweiser seitlicher Schnittdarstellung
Fig. 2
einen Teil des Kontaktträgers dieses Lastwählers in Schnittdarstellung von oben
Fig. 3
eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lastwählers in teilweiser seitlicher Schnittdarstellung
Fig. 4
eine schematische Darstellung der dem erfindungsgemäßen Lastwähler zugrundeliegenden Schaltung
Fig. 5
eine modifizierte solche Schaltung
Fig. 6
eine typische Schaltsequenz eines erfindungsgemäßen Lastwählers.
Der in Figur l'dargestellte Lastwähler zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem drehbar an einer Schaltwelle 2 gelagerten Kontaktträger 3 und auf diesem stehend angeordneten Vakuumschaltzellen 27, 28.
Zum konstruktiven Aufbau im einzelnen:
Der Lastwähler besteht aus einem Isolierstoffzylinder 1, indem zentrisch und sich längs durch den Isolierstoffzylinder 1 erstreckend, eine Schaltwelle 2, vorzugsweise aus Isolierstoff, angeordnet ist. Die Schaltwelle 2 ist auf bekannte Weise drehbar; dazu dienen üblicherweise Malteserantriebe, die nicht dargestellt sind. Ebenso wenig dargestellt ist die Lagerung der Schaltwelle 2 am Boden des Isolierstoffzylinders 1.
Die Schaltwelle 2 trägt in jeder Ebene der zu betätigenden festen Stufenkontakte 16, die weiter unten noch näher erläutert werden, einen Kontaktträger 3, der in einem Lagerbock 4 auf der Schaltwelle 2 drehbar gelagert ist. Der Lagerbock 4 ist mit Schrauben 4.1, 4.2 an der Schaltwelle 2 befestigt.
Der Kontaktträger 3 besteht aus einem Lagerteil 5, einem Traggehäuse 6 und dem Kontaktgehäuse 7. Die einzelnen Bestandteile des Kontaktträgers 3 sind durch Schrauben 8, 9 miteinander verbunden. Das Kontaktgehäuse 7 seinerseits besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum aus einem oberen Kontaktgehäuseteil 10 und einem unteren Kontaktgehäuseteil 11; beide Teile sind durch weitere Schrauben 12 wiederum miteinander verbunden. Das Kontaktgehäuse 7 kann genauso gut einstückig ausgebildet sein.
Das Lagerteil 5 weist eine Lagerstelle 13 auf, in der ein Bolzen 14 geführt ist, der die Verbindung zum Lagerbock 4 herstellt und damit die Drehbewegung gestattet. Der Bolzen 14 ist durch einen Querstift 15 lagegesichert.
Insgesamt ist dadurch der gesamte Kontaktträger 3 als komplette Baugruppe um den Bolzen 14 und damit relativ zur feststehenden Schaltwelle 2 verschwenkbar.
In der Wand des Isolierstoffzylinders 1 sind - für jede zu schaltende Phase jeweils in einer separaten Ebene - feste Stufenkontakte 16 angeordnet, die mit den Anzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators; der beschaltet werden soll, elektrisch in Verbindung stehen. Die festen Stufenkontakte 16 sind durch korrespondierende Kontakte 17, 18 beschaltbar. Diese Kontakte 17, 18 sind auf dem Kontaktträger in horizontaler Richtung nebeneinander derart angeordnet, daß beim Verschwenken der Schaltwelle 2 und damit des Kontaktträgers 3 jeweils eine der Kontakte 17, 18 den benachbarten neuen festen Stufenkontakt 16 erreicht, bevor der andere dieser Kontakte den bisherigen festen Stufenkontakt verläßt. Ein Kontakt 17 wirkt dabei als Schaltkontakt, der andere Kontakt 18 wirkt als Hilfskontakt.
In Figur 2 ist die Anordnung der beiden Kontakte 17, 18 von oben nebeneinander auf dem Kontaktträger 3 und das Zusammenwirken mit dem jeweiligen festen. Stufenkontakt 16 gezeigt. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung ist der als Schaltkontakt wirkende Kontakt 17 aus Gründen einer möglichst hohen Stromtragfähigkeit doppelt, d.h. aus zwei elektrisch miteinander in Verbindung stehenden Teilen 17.a und 17.b bestehend, ausgeführt. Jeder der Kontakte 17, 18 besteht aus jeweils einem oberen Kontaktteil 17.1, 18.1 sowie jeweils einem unteren Kontaktteil 17.2, 18.2. Bei der in Figur 2 dargestellten besonderen Ausführung des Schaltkontaktes besteht dort der Kontakt 17 damit aus insgesamt vier Teilen. nämlich zwei oberen Kontaktteilen 17.1a und 17.1b sowie zwei unteren Kontaktteilen 17.2a und 17.2b. Diese doppelte Ausführung des als Schaltkontakt wirkenden Kontaktes 17 ist für verschiedene Ausführungen sinnvoll, gleichwohl für die Erfindung nicht erforderlich.
Sowohl die oberen Kontaktteile 17.1, 18.1 als auch die unteren Kontaktteile 17.2, 18.2 jedes der beiden Kontakte 17, 18 sind jeweils um separate Drehpunkte 19, 20, 21, 22 am Kontaktgehäuse 7 drehbar gelagert. Sie werden durch Federn 23, 24, 25, 26 aufeinander zu, in Richtung des im beschalteten Zustand zwischen ihnen befindlichen festen Stufenkontaktes 16, gedrückt.
Mit anderen Worten: Das jeweils obere Kontaktteil 17.1, 18.1 sowie das korrespondierende jeweils andere Kontaktteil 17.2, 18.2 drücken mit definierter Kontaktkraft von beiden Seiten auf den jeweils beschalteten festen Stufenkontakt 16. Durch die beschriebene Lagerung um diese separaten Drehpunkte 19, 20, 21, 22 ist ein Auflaufen auf die festen Stufenkontakte 16 möglich. In den Figuren 1 und 2 sind jeweils nur die in Blickrichtung vom bzw. oben liegenden Kontaktteile, Drehpunkte und Federn zu sehen.
Weiterhin sind auf jedem Kontaktträger 3 zwei Vakuumschaltzellen 27, 28, jeweils mittels oberer und unterer Befestigungsschellen 29, 30, 31, 32 befestigt, derart, daß der Balg 33, 34 sowie die Betätigungsstößel 35, 36 der Vakuumschaltzellen 27, 28 nach oben reichen. Auch von den soeben beschriebenen Bauteilen ist in der Figur 1 jeweils nur das in Blickrichtung vorn liegende zu sehen. Zur Betätigung der Betätigungsstößel 35, 36 der Vakuumschaltzellen 27, 28 dienen zwei Hebel 37, 38, die jeweils an einem freien Ende einen Rollenbolzen 41, 42 mit einer Steuerrolle 39, 40 aufweisen. An ihrem jeweils anderen freien Ende wirken sie auf die bereits beschriebenen Betätigungsstößel 35, 36. Beide Hebel 37, 38 sind um Drehpunkte 43, 44 drehbar gelagert; es ist auch möglich, einen gemeinsamen Drehpunkt vorzusehen. Die Steuerrollen 39, 40 beider Hebel 37, 38 ihrerseits korrespondieren mit einem Steuerring 45, der eine obere Steuerkontur 46 sowie eine untere Steuerkontur 47 aufweist. Der Steuerring 45 ersrtreckt sich radial an der Innenwandung des Isolierstoffzylinders 1. Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die erste Steuerrolle 39 mit der unteren Steuerkontur 47 korrespondiert, d.h. auf ihr abläuft und auf eben solche Weise die zweite Steuerrolle 40 auf der oberen Steuerkurve 46 abläuft. Die beiden Steuerkurven 46, 47 dienen damit zur Betätigung der Vakuumschaltkontakte 27, 28, indem beim Auflaufen der entsprechenden Steuerrolle 39, 40 auf einen Nocken der zugehörige Hebel 37, 38 um seinen Drehpunkt 43, 44 verschwenkt wird und damit den entsprechenden Betätigungsstößel 35, 36 der Vakuumschaltzelle 27, 28 betätigt.
Weiterhin befindet sich an der Innenseite des Isolierstoffzylinders 1 ein Ableitkontaktring 48, der ein nach außen führendes Anschlußelement 49 aufweist und zur Lastableitung dient. Auf besonders einfache Weise können Steuerring 45 und Ableitkontaktring 48 zu einem einzigen Bauteil aus leitendem Material vereinigt sein, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Der Ableitkontaktring 48 seinerseits wiederum korrespondiert mit einem mechanischen Ableitkontakt 50, der auf dem Kontaktträger 3 angeordnet ist und ganz ähnlich wie die bereits weiter oben beschriebenen Kontakte 17, 18 wiederum aus einem oberen Ableitkontaktteil 50.1 und einem unteren Kontaktteil 50.2 besteht. Beide diese Ableitkontaktteile 50.1, 50.2 sind ganz analog separat um weitere Drehpunkte 53, 54 drehbar gelagert und werden durch weitere Federn 51, 52 gegeneinander gedrückt, derart, daß sie den Ableitkontaktring 48 mit definiertem Kontaktdruck umgreifen.
Schließlich weist der Kontaktträger 3 noch zwei Rollen 55, 56 auf, die beidseitig auf dem Ableitkontaktring 48 abrollen und damit den gesamten Kontaktträger 3 führen.
Durch die beschriebene Anordnung ist es möglich, Toleranzen jeder Art auszugleichen und insbesondere auch ein Durchbiegen der langen Schaltwelle zu kompensieren. Die um die Schaltwelle 2 verschwenkbar angeordneten Kontaktträger 3 werden auf jeden Fall durch den Ableitkontaktring 48 definiert geführt, so daß trotz der beschriebenen Toleranzen eine genaue Absteuerung der Steuerrollen 39, 40 und damit Betätigung der Vakuumschaltzellen 27, 28 - trotz deren nur geringer Betätigungswege - gegeben ist.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lastwählers dargestellt. Hierbei ist, abweichend zum bisher erläuterten Beispiel, der Kontaktträger 103 nicht drehbar, sondern längs verschiebbar angeordnet.
Innerhalb eines Isolierstoffzylinders 101 befindet sich wiederum, zentrisch angeordnet, eine Schaltwelle 102, die einen längs verschiebbaren Kontaktträger 103 trägt. Die Längsverschiebbarkeit wird mittels einer Führung 104 realisiert. Auch in diesem Fall sind zwei Vakuumschaltzellen, von denen nur die vordere Vakuumschaltzelle 105 dargestellt ist, stehend angeordnet. In jeder Ebene befinden sich wiederum feste Stufenkontakte kreisförmig in der Wand des Isolierstoffzylinders 101, diese werden wiederum durch einen Schaltkontakt sowie einen Hilfskontakt beschaltet, von dem in der Figur nur ein oberes Kontaktteil 107.1 und ein dazugehöriges unteres Kontaktteil 107.2 dargestellt sind. Auf ähnliche Weise befindet sich wiederum im Inneren des Isolierstoffzylinders 101 ein Ableitkontaktring 108, der von einem Ableitkontakt, der wiederum aus einem oberen Ableitkontaktteil 109.1 und einem unteren Ableitkontaktteil 109.2 besteht, umschlossen wird. Die Führung des kompletten Kontaktträgers erfolgt in diesem Fall durch eine Rolle 110, die in der Kontur des Ableitkontaktringes 108 läuft. Die Steuerung der Vakuumschaltzellen erfolgt wiederum durch zwei Hebel 115, 116, die an ihren freien Enden jeweils Steuerrollen 113, 114 aufweisen, die wiederum auf einer unteren Steuerkontur 111 bzw. einer oberen Steuerkontur 112 ablaufen und derart die Betätigungsstößel der Vakuumschaltzellen, von denen nur der Betätigungsstößel 117 der in Blickrichtung vorderen Vakuumschaltzelle 105 dargestellt ist, betätigen.
In Figur 4 ist auf schematische Weise die Schaltung dargestellt, die durch den erfindungsgemäßen Lastwähler realisiert wird. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten 17, 18 zu den Vakuumschaltzellen 27, 28 und von dort wiederum zum Ableitkontakt 50 und damit zum Ableitkonfaktring 48 sind in der Figur 1, die dieser Darstellung entspricht, nicht dargestellt.
In Figur 5 ist eine Schaltung dargestellt, bei der, wie in Figur 2 gezeigt, der Schaltkontakt 17 aus zwei nebeneinander angeordneten Kontaktteilen 17a, 17b besteht. Auch in der dieser Darstellung entsprechenden Figur 2 sind die elektrischen Verbindungen nur angedeutet. Es ist ersichtlich, daß die prinzipielle Funktionsweise sich nicht unterscheidet, d.h., es ist sowohl durch die Schaltung nach Figur 4 als auch die nach Figur 5 der gleiche Schaltablauf erzielbar.
Ein solcher beispielhaft erzielbarer Schaltablauf ist in Figur 6 dargestellt.
Dabei ist ein Lastwähler mit unterschiedlichen Schaltschritten dargestellt. Ein solcher Lastwähler mit unterschiedlichen Schaltschritten ist prinzipiell aus der EP 0 160 125 bereits bekannt. Dabei ist der Mittenabstand zwischen dem an der Stammwicklung liegenden festen Stufenkontakt und den beiden diesem benachbarten festen Stufenkontakten größer als der Mittenabstand zwischen den übrigen festen Stufenkontakten. Dies ermöglicht einen Einsatz des Lastwählers auch an Transformatoren mit höheren Nennspannungen; es kann dadurch eine höhere Stehstoßspannung erreicht werden. In dieser Schrift sind auch bereits für einen solchen Lastwähler geeignete feste Stufenkontakte offenbart, die unterschiedlich ausgebildet sind.
Unabhängig davon ist es besonders vorteilhaft, die festen Stufenkontakte 16 nicht, wie nach dem Stand der Technik üblich, gebogen, d.h. parallel zur Krümmung des Isolierzylinders 1, auszuführen, sondern gerade, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Während nach dem Stand der Technik die jeweils oberen bzw. unteren Kontaktteile 17.1, 18.1; 17.2, 18.2 ständig auf derselben Bahn der festen Stufenkontakte 16 ablaufen, wird durch die gerade Ausführung erreicht, daß ständig andere Punkte der Oberfläche des festen Stufenkontaktes 16 überstrichen werden, was deren Verschleiß mindert.

Claims (9)

  1. Lastwähler für Stufentransformatoren zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Anzapfungen einer Regelwicklung eines Stufentransformators,
    wobei der Lastwähler einen Isolierstoffzylinder (1) als Gehäuse aufweist,
    wobei feste Stufenkontakte (16), die mit den Anzapfungen elektrisch in Verbindung stehen, im Inneren des Isolierstoffzylinders (1) in für jede Phase einer horizontalen Ebene kreisförmig angeordnet sind,
    wobei sich im Zentrum des Isolierstoffzylinders (1) eine drehbare Schaltwelle (2) befindet, die für jede horizontale Ebene von festen Stufenkontakten (16) einen ebenfalls drehbaren Kontaktträger (3) aufweist,
    wobei jeder der Kontaktträger (3) mindestens zwei mechanische Kontakte (17, 18) besitzt, die jeweils mit den festen Stufenkontakten (16) der jeweiligen horizontalen Ebene kontaktierbar sind,
    wobei mindestens einer der Kontakte (17, 18) auf jedem Kontaktträger (3) direkt mit einer ersten Vakuumschaltzelle (27, 28) und mindestens ein weiterer der Kontakte (17, 18) auf jedem Kontaktträger (3) über einen zwischengeschalteten Überschaltwiderstand mit einer zweiten Vakuumschaltzelle (28, 27) elektrisch in Verbindung steht,
    und wobei die jeweils andere Seite der beiden Vakuumschaltzellen (27, 28) auf jedem Kontaktträger (3) elektrisch mit jeweils einer Lastableitung (48) in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet, daß alle Kontaktträger (3) an der Schaltwelle (2) unabhängig voneinander beweglich angelenkt sind
    und daß die jeweils beiden Vakuumschaltzellen (27, 28) stehend auf dem jeweiligen Kontaktträger (3) angeordnet sind, derart, daß sich deren Betätigungsstößel (35, 36) im wesentlichen in axialer Richtung erstrecken.
  2. Lastwähler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kontaktträger (3) um einen Drehpunkt drehbar an der Schaltwelle (2) angelenkt ist.
  3. Lastwähler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kontaktträger (103) axial längsverschiebbar an der Schaltwelle (102) angelenkt ist.
  4. Lastwähler nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kontakte (17, 18) aus mindestens einem oberen Kontaktteil (17.1, 18.1) und mindestens einem unteren Kontaktteil (17.2, 18.2) besteht
    und wobei jedes Kontaktteil (17.1, 18.1; 17.2, 18.2) gegen die Kraft mindestens einer Feder (23, 24, 25, 26) gegeneinander gedrückt wird, derart, daß beim Beschalten eines festen Stufenkontaktes (16) dieser mechanisch beidseitig umschlossen und elektrisch kontaktiert wird.
  5. Lastwähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die festen Stufenkontakte (16) im Inneren des Isolierstoffzylinders (1) eine horizontale Ausdehnung besitzen, die nicht an die Innenkontur des Isolierstoffzylinders (1) angepaßt ist, sondern insbesondere gerade verläuft.
  6. Lastwähler nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Wandung des Isolierstoffzylinders (1) für jede zu schaltende Phase und damit für jede horizontale Ebene fester Stufenkontakte (16) ein Steuerring (45) angeordnet ist, der eine obere Steuerkontur (46) sowie eine untere Steuerkontur (47) aufweist,
    daß auf jedem Kontaktträger (3) für jede der beiden Vakuumschaltzellen (27, 28) ein um einen Drehpunkt (43, 44) gelagerter Hebel (37, 38) angeordnet ist
    und daß jeder Hebel (37, 38) mit jeweils einem seiner beiden freien Enden auf einen Betätigungsstößel (35, 36) einer Vakuumschaltzelle (27, 28) wirkt und mit seinem jeweils anderen freien Ende auf jeweils einer der Steuerkonturen (46, 47) läuft, derart, daß abhängig von der räumlichen Form der jeweiligen Steuerkontur (46, 47) die jeweilige Vakuumschaltzelle (27, 28) betätigbar ist.
  7. Lastwähler nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß jede Lastableitung aus einem an der inneren Wandung des Isolierstoffzylinders (1) angeordneten konzentrischen Ableitkontaktring (48) besteht, der ein nach außen geführtes Anschlußelement (49) aufweist und der durch einen auf dem jeweiligen Kontaktträger (3) angeordneten Ableitkontakt (50) der mit den jeweiligen Vakuumschaltzellen (27, 28) auf diesem Kontaktträger (3) elektrisch in Verbindung steht, kontaktierbar ist.
  8. Lastwähler nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kontaktträger (3) zwei weitere Rollen (55, 56) aufweist, die beidseitig auf dem korrespondierenden Ableitkontaktring (48) abrollen, derart, daß der jeweilige Kontaktträger (3) zwangsgeführt wird.
  9. Lastwähler nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß Steuerring (45) und Ableitkontaktring (48) jeder Phase jeweils zu einem einzigen Bauteil vereinigt sind.
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