EP2666172A1 - Stufenschalter - Google Patents

Stufenschalter

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EP2666172A1
EP2666172A1 EP12700547.8A EP12700547A EP2666172A1 EP 2666172 A1 EP2666172 A1 EP 2666172A1 EP 12700547 A EP12700547 A EP 12700547A EP 2666172 A1 EP2666172 A1 EP 2666172A1
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EP
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contact
switching
contact unit
carriers
pins
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EP12700547.8A
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Christian Böger
Toni Hottner
Martin Jatta
Philipp Lederer
Sebastian Rehkopf
Klaus Schlepp
Rolf Strempel
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01H9/0005—Tap change devices
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
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    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
    • H01H2009/0022—Mounting of the fixed contacts or taps on cylindrical wall of oil vessel containing the tap changer; Details of screening

Definitions

  • the present invention relates to a tap-changer for uninterruptible
  • On-load tap-changers have been used in transformers for many years to adjust the voltage, active and reactive power of electrical networks by changing the transmission ratio under load.
  • the setting of the gear ratio is done in stages;
  • the transformer is equipped with a tap winding whose taps are connected by the tap changer.
  • Insulating tape to be wrapped.
  • Shift shaft must be accessible.
  • this method of attachment has not been able to prevail by wrapping. This is partly due to the fact that with this type of attachment a relatively large amount of space around the switch column around must be present in order to wrap the insulating tape around them and possibly to be able to soak with resin. On the other hand, it is not in this attachment possible, without much effort, the contact carrier to be released from the shift shaft, during maintenance, for example. In this case, the Isolierstoffwicklung is inevitably destroyed and must be reapplied in each case.
  • a load selector or a tap selector for a tapped transformer which consists of a Isolierstoffzylinder, on the inside of fixed stepped contacts are arranged, as well as an arranged inside, rotatable by known drive means, switching shaft.
  • drive means, switching shaft At the shift shaft are one or more
  • Attached contact units each having at least one switching contact.
  • Each of the contact units is by a two-piece, flange
  • the shift shaft include a flange and braced by outside the shift shaft extending clamping means with each other. Furthermore, at least one centering aid is provided on the outer surface of the switching shaft, with the two-piece clamping ring
  • the switching shaft usually made of glass fiber reinforced plastic must be reworked in the known solution mandatory, especially turned off, which brings a significant time and cost.
  • this is absolutely necessary because the two-piece and flange-shaped clamping ring as a support surface requires a well-defined diameter of the shift shaft for a permanent and fixed fixation.
  • a rotation is used in DE 44 14 951 just inserted into a blind hole centering.
  • this proposed by the applicant solution has proven in practice impractical, since the centering pin is unsuitable to transmit forces, but at the same time exposed to high mechanical shear forces when turning the shift shaft. Overall, this results in a potential for improvement from a manufacturing and cost perspective.
  • Object of the present invention is therefore to provide a simple and inexpensive to manufacture contact unit, which also durable and stable with the
  • Switching shaft can be connected and still does not require the
  • Screw contact unit with the switching shaft This object is achieved by a tap changer with the features of the first claim.
  • the subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
  • the general inventive idea consists in proposing a contact unit of a plurality of identically constructed contact carriers, which can be mounted to each other by simply plugging together to form a finished contact unit, wherein the individual contact carrier, each with a strap clamp to the shift shaft are fixable and further as anti-rotation on each contact carrier , on the shift shaft
  • At least two geometrically specially shaped pins are provided which can be brought into engagement with provided in the shift shaft blind holes in engagement, such that the entire contact unit is thus secured against rotation.
  • the finished contact unit consists of several identically constructed contact carrier, which only have to be plugged together in different directions, this saves the manufacturer enormous manufacturing effort and thus costs. Also accompanied by a simpler spare parts delivery for the manufacturer, since fewer items must be kept for the entire assembly. Instead of a two-piece, flange-like clamping ring to use multiple clamps, has proven to be the
  • FIG. 1 shows a contact unit according to the invention for a tap changer in a side view
  • FIG. 1 shows a contact unit 2 according to the invention constructed from a plurality of identical contact carriers 1 for a step switch not shown in detail, because it is known.
  • the individual contact carrier 1, and thus the entire contact unit 2, are by means of Clamp clamps 3 on one, for reasons of clarity, also not shown, shift shaft mountable.
  • the clamp clips 3 are designed such that they easily adapt to the geometric shape of the switching shaft, in particular permanently and stably adhere to the outer peripheral surface.
  • the respective ends of the clamp clips 3 are provided in provided on the contact carriers 1, having a through hole, blocks 4 and secured by means of fasteners 5, here, for example, with nuts, permanently secured against accidental removal.
  • the contact carriers 1 each have a receiving plate 7 provided with a plurality of bores 6 for switching means, not shown here.
  • the switching means may in particular also be known from the prior art
  • Roll contacts act, which are positioned between the individual mounting plates 7. For reasons of mechanical strength, the receiving plates 7 with
  • Strut sections 8 reinforced. On both side surfaces of the contact carrier 1 are each upwardly and downwardly directed and also in number alternating
  • Latches 9 attached each offset by a few 10ths of a mm, based on their height, are arranged. This is because in each case a bolt 10 can be hammered during assembly of the contact unit 2, which is slightly mechanically deformed by the displaced arrangement of the locking lugs 9 and thus secured against accidental falling out, which in the embodiments of Figures 2a and b will be explained in more detail.
  • Figures 2a and 2b show a single contact carrier 1 according to the invention in a bottom view and a top view.
  • the contact carrier 1 formed from electrically non-conductive material has on both sides, ie both the upper side and the lower side, a plurality of pins 11 and blind holes 12, which are positioned in such a way that
  • the pins 11 engage the respective top of a contact carrier 1 in the blind holes 12 of the corresponding bottom of another contact carrier 1 and vice versa. In this way, any number of contact carriers 1 to a contact unit 2 can be plugged together. Furthermore, the locking lugs 9 protrude so far beyond the lateral wall of the respective contact carrier 1, that during mating of two or a plurality of individual contact carriers 1 in the overlapping region then corresponding locking lugs 19, a bolt 10 can be beaten to hook, which is also apparent in Figure 1. Overall, then there are two or more
  • the contact carrier 1 On the opposite side of the receiving plate 7, the contact carrier 1 has a half-shell portion 13, on which also laterally the blocks 4 for receiving the
  • Clamp clamps 3 are attached. With this half shell 13, the respective contact carrier 1 is arranged on the switching shaft, not shown, a contact-fit. As a rotation and for permanent mechanical fixation, a plurality of geometrically specially shaped pins 14 are mounted on the inside of the half-shell 13, ie on the side facing the shift shaft, which are supported over a large area in provided on the shift shaft blind holes.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, eine Kontakteinheit aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträgern vorzuschlagen, die untereinander durch einfaches Zusammenstecken zu einer fertigen Kontakteinheit montierbar sind, wobei die einzelnen Kontaktträger mit jeweils einer Bügelschelle an der Schaltwelle fixierbar sind und wobei weiterhin als Verdrehsicherung an jedem Kontaktträger, auf der der Schaltwelle zugewandten Seite, mindestens zwei geometrisch speziell geformte Zapfen vorgesehen sind, die mit in der Schaltwelle vorgesehenen Sackbohrungen in Eingriff gebracht werden können, derart, dass die gesamte Kontakteinheit damit gegen Verdrehung gesichert ist.

Description

Stufenschalter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen
Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
Stufenschalter werden seit vielen Jahren in Transformatoren eingebaut, um durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last die Spannung, Wirk- und Blindleistung von elektrischen Netzen einstellen zu können.
Bekannte Stufenschalter sind in zwei prinzipiellen Bauformen bekannt: Bei der einen
Bauform bestehen sie aus den getrennten Baugruppen Stufenwähler und Lastumschalter, bei der zweiten Bauform sind diese beiden Baugruppen zu einem Lastwähler vereinigt, der beide Funktionen ausführt. Der im nachfolgenden verwendete Begriff "Stufenschalter" soll beide vorgenannten Bauformen umfassen.
Die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt in Stufen; hierzu ist der Transformator mit einer Stufenwicklung ausgerüstet, deren Anzapfungen vom Stufenschalter beschaltbar sind.
Solche Lastwähler bzw. Stufenwähler sind aus der DE 38 27 385 hinreichend bekannt. Hierin wird eine Befestigung von Kontaktträgern an einer Schaltwelle beschrieben, die ohne Bohrungen in der Schaltwelle dadurch erfolgen soll, dass sowohl ein Flansch des
Kontaktträgers als auch die Schaltwelle mit einem harzgetränkten selbsthärtenden
Isolierstoffband umwickelt werden.
Durch diese Umwickelung werden nicht nur wie ausgeführt, Bohrungen in der Schaltwelle, die aus elektrischen als auch aus Festigkeitsgründen unerwünscht sind, vermieden, sondern es ist auch nicht erforderlich, dass Befestigungsmittel, z. B. Muttern, im Inneren der
Schaltwelle zugänglich sein müssen.
Trotzdem hat sich diese Befestigungsmethode durch Umwickeln nicht durchsetzen können. Dies liegt zum einen daran, dass bei dieser Art der Befestigung relativ viel Platz um die Schaltersäule herum vorhanden sein muss, um das Isolierstoffband um diese herum wickeln und ggf. noch mit Harz tränken zu können. Zum anderen ist es bei dieser Befestigung nicht möglich, ohne größeren Aufwand den Kontaktträger wieder von der Schaltwelle zu lösen, bei Wartungsarbeiten etwa. Hierbei wird die Isolierstoffwicklung zwangsläufig zerstört und muss jeweils erneut aufgebracht werden. Aus der DE 44 14 951 ist ein Lastwähler oder ein Stufenwähler für einen Stufentransformator bekannt, der aus einem Isolierstoffzylinder, an dessen Innenseite feste Stufenkontakte angeordnet sind, sowie einer im Inneren angeordneten, durch bekannte Antriebsmittel drehbaren, Schaltwelle besteht. An der Schaltwelle sind dabei ein oder mehrere
Kontakteinheiten befestigt, der bzw. die wiederum jeweils mindestens einen Schaltkontakt aufweisen. Jeder der Kontakteinheiten ist durch einen zweiteiligen, flanschartig
ausgebildeten Klemmring an der Schaltwelle befestigt, derart, dass die Kontakteinheit fest mit einem Teil des zweigeteilten Klemmrings verbunden ist und beide Teile des Klemmrings die Schaltwelle flanschartig umfassen und durch außerhalb der Schaltwelle verlaufende Spannmittel miteinander verspannt sind. Weiterhin ist an der Außenfläche der Schaltwelle mindestens eine Zentrierhilfe vorgesehen, die mit dem zweiteiligen Klemmring
korrespondiert und eine eindeutige Lagezuordnung der Kontakteinheit und zugleich eine zusätzliche Verdrehsicherung gewährleistet.
Die in der Regel aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellte Schaltwelle muss bei der bekannten Lösung zwingend nachbearbeitet, insbesondere abgedreht, werden, was einen nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand mit sich bringt. Technisch ist dies deshalb zwingend erforderlich, weil der zweiteilig und flanschartig ausgebildete Klemmring als Auflagefläche einen genau definierten Durchmesser der Schaltwelle für eine dauerhalte und feste Fixierung benötigt. Als Verdrehsicherung dient in der DE 44 14 951 eben ein in eine Sackbohrung eingesteckter Zentrierstift. Diese von der Anmelderin vorgeschlagene Lösung hat sich jedoch in der Praxis als unpraktikabel erwiesen, da der Zentrierstift ungeeignet ist, Kräfte zu übertragen, gleichzeitig jedoch beim Drehen der Schaltwelle eben hohen mechanischen Scherkräften ausgesetzt ist. Insgesamt betrachtet ergibt sich damit ein Verbesserungspotential aus fertigungstechnischer sowie kostenseitiger Sichtweise.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine einfach und kostengünstig herzustellende Kontakteinheit anzugeben, die zudem dauerhaft und stabil mit der
Schaltwelle verbunden werden kann und es dennoch nicht erforderlich macht, die
Kontakteinheit mit der Schaltwelle zu verschrauben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, eine Kontakteinheit aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträgern vorzuschlagen, die untereinander durch einfaches Zusammenstecken zu einer fertigen Kontakteinheit montierbar sind, wobei die einzelnen Kontaktträger mit jeweils einer Bügelschelle an der Schaltwelle fixierbar sind und wobei weiterhin als Verdrehsicherung an jedem Kontaktträger, auf der der Schaltwelle
zugewandten Seite, mindestens zwei geometrisch speziell geformte Zapfen vorgesehen sind, die mit in der Schaltwelle vorgesehenen Sackbohrungen in Eingriff gebracht werden können, derart, dass die gesamte Kontakteinheit damit gegen Verdrehung gesichert ist.
Indem die fertige Kontakteinheit aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträger besteht, die nur in unterschiedlichen Richtungen zusammengesteckt werden müssen, erspart dies dem Hersteller enormen fertigungstechnischen Aufwand und damit Kosten. Ebenfalls einher geht damit eine für den Hersteller einfachere Ersatzteillieferung, da weniger Einzelteile für die gesamte Baugruppe vorgehalten werden müssen. Statt eines zweiteilig ausgebildeten, flanschartigen Klemmrings mehrere Bügelschellen zu verwenden, hat sich als die
mechanisch dauerhaft beanspruchbarere Lösung erwiesen. Nicht zuletzt auch deshalb, weil mit den mehreren Bügelschellen eine größere mechanische Auflagefläche an der äußeren Umfangsfläche der Schaltwelle und damit ein größerer Kraftschluss geschaffen wird.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Figuren noch beispielhaft näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Kontakteinheit für einen Stufenschalter in einer seitlichen Darstellung
Figur 2a und 2b einen Kontaktträger einer erfindungsgemäßen Kontakteinheit in
unterschiedlichen Ansichten.
Figur 1 zeigt eine aus mehreren identischen Kontaktträgern 1 aufgebaute erfindungsgemäße Kontakteinheit 2 für einen nicht näher dargestellten, weil bekannten, Stufenschalter. Die einzelnen Kontaktträger 1 , und damit die gesamte Kontakteinheit 2, sind mittels Bügelschellen 3 an einer, aus Übersichtlichkeitsgründen ebenfalls nicht dargestellten, Schaltwelle montierbar. Die Bügelschellen 3 sind derart ausgebildet, dass sie sich an die geometrische Form der Schaltwelle einfach anpassen, insbesondere an deren äußeren Umfangsfläche dauerhaft und stabil anhaften. Die jeweiligen Enden der Bügelschellen 3 werden in an den Kontaktträgern 1 vorgesehenen, eine Durchgangsbohrung aufweisende, Klötzen 4 aufgenommen und mittels Befestigungsmitteln 5, hier beispielsweise mit Muttern, vor einem ungewollten Herausziehen dauerhaft gesichert. Damit entsteht, anders als beim bekannten Stand der Technik, keine punktuelle Auflagefläche an der Schaltwelle, sondern ein großflächiger mechanischer Kontaktschluss an beinahe dem gesamten äußeren Umfang der Schaltwelle unter Zuhilfenahme der mehreren Bügelschellen 3 und damit ein größerer Kraftschluss als bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung.
Zudem weisen die Kontaktträger 1 jeweils eine mit mehreren Bohrungen 6 versehene Aufnahmeplatte 7 für hier nicht näher dargestellte Schaltmittel auf. Bei den Schaltmitteln kann es sich dabei insbesondere um ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte
Rollenkontakte handeln, die zwischen den einzelnen Aufnahmeplatten 7 positioniert werden. Aus Gründen der mechanischen Festigkeit sind die Aufnahmeplatten 7 mit
Strebenabschnitten 8 verstärkt. An beiden Seitenflächen der Kontaktträger 1 befinden sich jeweils nach oben und unten gerichtete und zudem in der Anzahl sich abwechselnde
Rastnasen 9 angebracht, die untereinander jeweils um wenige 10tel mm versetzt, bezogen auf ihre Höhe, angeordnet sind. Dies deshalb, weil damit bei der Montage der Kontakteinheit 2 jeweils ein Bolzen 10 eingeschlagen werden kann, der sich durch die versetze Anordnung der Rastnasen 9 leicht mechanisch verformt und damit vor einem ungewollten Herausfallen gesichert wird, was in den Ausführungen zu den Figuren 2a und b noch näher erläutert wird.
Die Figuren 2a und 2b zeigen einen einzelnen erfindungsgemäßen Kontaktträger 1 in einer Unteransicht und einer Oberansicht. Der aus elektrisch nicht leitendem Material gebildete Kontaktträger 1 weist auf beiden Seiten, also sowohl der Oberseite als auch der Unterseite, mehrere Stifte 11 und Sackbohrungen 12 auf, die derart positioniert sind, dass beim
Zusammenstecken von zwei oder mehreren Kontaktträgern 1 , wie in Figur 1 ersichtlich, die Stifte 11 der jeweiligen Oberseite des einen Kontaktträgers 1 in die Sackbohrungen 12 der entsprechenden Unterseite eines weiteren Kontaktträgers 1 eingreifen und umgekehrt. Auf diese Art und Weise sind eine beliebige Anzahl von Kontaktträgern 1 zu einer Kontakteinheit 2 zusammensteckbar. Des Weiteren ragen die Rastnasen 9 derart weit über die seitliche Wandung des jeweiligen Kontaktträgers 1 , dass beim Zusammenstecken von zwei oder mehreren einzelnen Kontaktträgern 1 in den überlappenden Bereich dann entsprechend korrespondierender Rastnasen 19 ein Bolzen 10 zum verhaken geschlagen werden kann, was ebenfalls in Figur 1 ersichtlich ist. Insgesamt sind dann damit zwei oder mehr
Kontaktträger 1 mechanisch dauerhaft fixiert.
An dem der Aufnahmeplatte 7 gegenüberliegenden Bereich, weist der Kontaktträger 1 einen Halbschalenbereich 13 auf, an dem auch seitlich die Klötze 4 zur Aufnahme der
Bügelschellen 3 befestigt sind. Mit dieser Halbschale 13 wird der jeweilige Kontaktträger 1 an der nicht dargestellten Schaltwelle kontaktschlüssig angeordnet. Als Verdrehsicherung und zur dauerhaften mechanischen Fixierung sind an der Innenseite der Halbschale 13, also an der der Schaltwelle zugewandten Seite, mehrere geometrisch speziell geformte Zapfen 14 angebracht, die sich in an der Schaltwelle vorgesehene Sackbohrungen großflächig abstützen.

Claims

Patentansprüche
1. Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
aufweisend einen Isolierstoffzylinder, an dessen Innenseite feste, beschaltbare
Stufenkontakte angeordnet sind,
sowie mindestens eine im Inneren angeordnete Schaltwelle, die durch Antriebsmittel drehbar ist und an der eine Kontakteinheit oder übereinander für mehrere Phasen mehrere
Kontakteinheiten befestigbar sind, die wiederum mindestens einen Schaltkontakt aufweisen, mittels dem bzw. der die festen Stufenkontakte beschaltbar sind, wobei jede Kontakteinheit formschlüssig lagefixiert und durch ein außerhalb der Schaltwelle verlaufendes
Befestigungsmittel an dieser befestigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontakteinheit (2) aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträgern (1) gebildet wird,
dass die einzelnen Kontaktträger (1) jeweils mit einer Bügelschelle (3) an der Schaltwelle fixierbar sind,
und dass die Kontaktträger (1), auf der Schaltwelle zugewandten Seite, mindestens zwei Zapfen (14) aufweisen, die sich in an der Schaltwelle vorgesehenen Sackbohrungen großflächig abstützen, derart, dass die gesamte Kontakteinheit (2) damit vor Verdrehung gesichert ist.
2. Stufenschalter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Kontaktträger (1) jeweils mehrere Stifte (11) und Sackbohrungen (12) aufweisen, die derart zueinander positioniert sind, dass die Stifte ( 1 ) der jeweiligen
Oberseite des einen Kontaktträgers (1) mit den Sackbohrungen (12) der entsprechenden Unterseite eines weiteren Kontaktträgers (1) in Eingriff gebracht werden können.
3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweiligen Enden der Bügelschellen (3) in an den Kontaktträgern (1) vorgesehenen Klötzen (4) aufgenommen und mittels Befestigungsmitteln (5) dauerhaft gesichert werden.
4. Stufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass an beiden Seitenflächen eines jeden Kontaktträgers (1) nach oben und unten gerichtete Rastnasen (9) vorgesehen sind, die untereinander um wenige 10tel mm versetzt angeordnet sind.
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Inventor name: LEDERER, PHILIPP

Inventor name: STREMPEL, ROLF

Inventor name: REHKOPF, SEBASTIAN

Inventor name: BOEGER, CHRISTIAN

Inventor name: JATTA, MARTIN

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