EP2815413A1 - Laststufenschalter mit mindestens zwei vakuumschaltröhren und antrieb für einen lastumschalter mit mindestens zwei vakuumschaltröhren - Google Patents

Laststufenschalter mit mindestens zwei vakuumschaltröhren und antrieb für einen lastumschalter mit mindestens zwei vakuumschaltröhren

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EP2815413A1
EP2815413A1 EP13700559.1A EP13700559A EP2815413A1 EP 2815413 A1 EP2815413 A1 EP 2815413A1 EP 13700559 A EP13700559 A EP 13700559A EP 2815413 A1 EP2815413 A1 EP 2815413A1
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EP
European Patent Office
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cam
spindle
changer
movable contact
load tap
Prior art date
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EP13700559.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2815413B1 (de
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Klaus HÖPFL
Silke Wrede
Christian Kotz
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
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.)
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
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    • H01H9/0027—Operating mechanisms
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/42—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using cam or eccentric

Definitions

  • the present invention relates to an on-load tap changer having at least two vacuum sheath tubes.
  • the on-load tap changer comprises a selector for selecting a respective winding tap of a tapped transformer, a diverter switch for switching from the connected winding tap to the preselected winding tap, a rotatable drive shaft mechanically coupled to the selector, and a transmission for actuating a movable contact of a respective vacuum interrupter.
  • the invention further relates to a drive for a diverter switch with at least two Vakuumschaitube.
  • On-load tap-changers of the type described in the introduction are well-known and commonly used in the prior art. They are used for uninterrupted switching between different winding taps of tapped transformers.
  • Such on-load tap changer consist of a diverter switch and a selector arranged underneath.
  • the selector is used for powerless selection of the respective new winding tapping of the tapped transformer to be switched to.
  • the diverter switch is used for subsequent, rapid and uninterrupted changeover from the connected to the new, preselected winding tap.
  • the entire on-load tap-changer is operated by a motor drive during the Umschaitung.
  • a rotating drive shaft continuously moves the selector, at the same time a power supply of the diverter switch is raised. Is the energy storage fully wound up, d. H. strained, he is unlatched, releases his energy abruptly and operates in the period of milliseconds (ms) the diverter switch.
  • the diverter switch performs a specific switching sequence, ie different switching contacts and resistance contacts are actuated in a certain time sequence in succession or overlapping.
  • the switch contacts serve for direct connection of the respective winding tap with the load dissipation, the resistor contacts for short-term shading, ie bridging means of one or more switching resistors.
  • vacuum sight tubes are used as switching elements for load switching. This is due to the fact that the use of vacuum shunt tubes for load switching arc formation in the oil and thus prevents the oil pollution of the diverter switch, as described for example in German Patent DE 195 10 809 C1 and DE 40 11 019 C1 and the German patents DE 42 31 353 A1 and DE 10 2007 004 530 A1.
  • a diverter switch carries a drive shaft with at least one cam.
  • the cam has a plurality of control cams, wherein two arranged on the cam front control cams have a deviating from a circular contour in the manner of cams on the contact a respective connected via a rocker arm with a vacuum interrupter roller is performed, the profiled contour of the respective control cam taps.
  • the object of the invention is therefore to provide a space-saving on-load tap-changer with at least two vacuum interrupters, which simultaneously ensures a forementionedsunan 1971e, safe and fast load switching and allows long-lasting operation.
  • the object of the invention is also to provide a drive for a diverter switch with at least two vacuum interrupters, which ensures an error-free, safe and fast load switching. This object is achieved by a drive for a diverter switch with at least two vacuum interrupters according to claim 9.
  • the on-load tap-changer with at least two vacuum interrupters comprises a selector for selecting a respective winding tap of a stage transformer and a load changeover switch for switching from the connected winding tap to the preselected winding tap.
  • the on-load tap changer has a rotatable drive shaft mechanically coupled to the selector and a transmission for actuating a movable contact of a respective vacuum interrupter.
  • a spindle which is movable in the direction of the axis and coupled to the movable contact is provided which can be actuated via the transmission.
  • the movable contact consists of an upper plunger and other components for electrical transmission.
  • each vacuum interrupter on a lower plunger Ie.
  • the transmission has at least one cam, a spindle nut and at least one driver formed on the spindle nut in the direction of the axle.
  • the spindle nut is axially fixed, but rotatably mounted.
  • the at least one driver also called pin or driving pin in mechanical engineering, is designed on the spindle nut in such a way that, during a rotational movement, it also causes the spindle nut to rotate, ie takes it along.
  • the spindle nut in turn converts the rotary movement into an axial movement of the spindle.
  • the at least one cam plate carries at least one cam, i. H.
  • the cam has a contour deviating from its circular shape.
  • a first cam carries a first cam and a second cam a second cam.
  • the first cam interacts with the at least one first driver and the second cam with the at least one second driver of the spindle nut.
  • the transmission described in the two embodiments is a cam gear.
  • At least one bearing for the spindle and the spindle nut is provided, which is designed as a rolling bearing, sliding screw and / or ball screw.
  • the at least one bearing is a ball screw.
  • Ball screws are characterized in that roll between the spindle nut and the spindle rolling elements in the form of balls in grooves and thus secure movements with high efficiency. Compared to conventional sliding screws, or so-called Wälzschraubtrieben, is reduced by the point system of the balls, the drive power, reduces wear of the WälzSystemterrorismen, increased achievable travel speed and higher
  • an anti-rotation device which secures the spindle against rotation.
  • This rotation can, for example, be a roller bearing or an axial lock as a sleeve. It is obvious to the person skilled in the art that other anti-rotation devices are also conceivable, since various safeguards against twisting of a spindle are disclosed in the prior art.
  • a compression spring is disposed between the spindle and the movable contact, which mechanically biases the movable contact in the direction of the axis of the diverter switch. This is due to the fact that with a load switching between the movable contact and the spindle numerous small discharges take place, so that it comes to the two components to a mutual material removal, also called contact or electrode burn.
  • the compression spring is intended to compensate for the material removal caused by the change in the distance between the contacts and thus create constant conditions for a diverter switch.
  • an axial clearance between the bearing unit and the movable contact is also provided in a bearing unit for supporting the movable contact.
  • An advantage of the on-load tap changer according to the invention is that only one axial movement of each movable contact and each coupled thereto spindle are to perform at a load switching. Thus, a faster, safer and tilt-free stroke for opening and closing the vacuum interrupters is possible. At the same time a fast stroke is also ensured by the above-described increased speed of the spindle.
  • Another advantage of the on-load tap-changer according to the invention is that due to the axial arrangement of each movable contact and spindle, further components of mechanical switches, such as rocker arms, breakers, etc. can be dispensed with.
  • the inventive drive for a diverter switch with at least two vacuum interrupters comprises a rotatable drive shaft and a transmission for actuating a movable contact of a respective vacuum interrupter.
  • a spindle is mechanically coupled to the movable contact, wherein the spindle is rotatable via the transmission, so that a movement of the contact in the direction of an axis of the diverter switch is effected.
  • the gear has at least one cam, each carrying at least one cam, a spindle nut and at least one formed on the spindle nut in the direction of the axis driver, which cooperates with the at least one cam of the respective cam.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of the load tap changer according to the invention in an open circuit:
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of the on-load tap-changer according to FIG. 1 with a closed circuit
  • Figure 3 is a side view of a diverter switch of the on-load tap-changer of the present invention in an open circuit, with a compression spring interposed between a spindle and the movable contact.
  • Fig. 4 is a side view of the diverter switch of FIG. 3 in a closed circuit.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of the on-load tap-changer 1 according to the invention.
  • the on-load tap-changer 1 shows only one vacuum interrupter 3, but the on-load tap-changer 1 always has at least two vacuum interrupters 3.
  • a selector 7 is used to select a respective winding tap n, n + 1 of a tapped transformer 9.
  • a diverter switch 5 causes the switching from the connected winding tap n to the respective preselected winding tap n + 1.
  • the on-load tap-changer 1 has a rotatable drive shaft 1 1.
  • a gear 15, which is connected to the drive shaft 1 1, serves to actuate a movable contact 17 (shown in more detail in FIGS.
  • the drive shaft 11 is mechanically coupled to the selector 7 and moves it continuously. At the same time an energy storage 13 of the diverter switch 5 is mounted. If the energy accumulator 13 is fully wound up, it is unlatched, releases its energy abruptly and actuates the diverter switch 5 in the ms range via the drive shaft 11.
  • the transmission 15 has in this embodiment a first cam 21 A and a second cam 21 B, a spindle nut 23 and three on the spindle nut 23 formed in the direction of the axis A driver 25A, 25B. It is also conceivable, however, that further embodiments have more than just two cams 21 A, 21 B or more or less than three catches 25 A, 25 B formed on the spindle nut 23.
  • the first and the second cam 21 A, 21 B respectively carry a first and second cam 27 A, 27 B.
  • Other embodiments may also include more than one cam 27A, 27B on each cam 21A, 21B.
  • the first cam 27A of the first cam 21A thus interacts with at least one of the two drivers 25A and the second cam 27B of the second cam 21 B with the second driver 25B of the spindle nut 23.
  • Each driver 25A, 25B is taken so long in the respective cam 27A, 27B in a rotational movement ⁇ of the first and second cam 21 A, 21 B, until it emerges again from the respective cam 27A, 27B.
  • At least one bearing 29 for the spindle 19 and the spindle nut 23 is provided.
  • the bearing 29 is a ball screw.
  • Ball screws are characterized in that between the spindle nut 23 and the spindle 19, rolling elements (not shown) roll in the form of balls in grooves 31 and thus secure axial movements with high efficiency.
  • a further embodiment of the on-load tap-changer 1 according to the invention provides an anti-rotation device 33, so that the spindle 19 is against a
  • Fig. 2 shows a schematic perspective view of the on-load tap-changer 1 according to Fig. 1 in a closed circuit. This is due to the fact that the spindle 19 is in the direction of the axis A in comparison to FIG. 1 at the level of the plane E. Ie. the movable contact 17 is mechanically coupled to the lower plunger 39 of the vacuum interrupter 3 (see Fig. 4). Thus, the circuit is closed and current flows.
  • FIG. 3 shows a side view of a diverter switch 5 of the on-load tap-changer 1 according to the invention (see Fig. 1) in an open circuit, wherein a compression spring 37 is arranged between a spindle 19 and the movable contact 17.
  • the compression spring 37 is provided so that the movable contact 17 is mechanically biased in the direction of the axis A of the diverter switch 5 and an electrical erosion is avoided.
  • the electrical contact 17 is formed from an upper plunger 37 and further components (not shown) for electrical transmission. A more detailed description of the electrical contact 17 has been omitted due to designs known in the art.
  • FIG. 3 also shows that a lower plunger 39 is formed in each vacuum switch tube 3.
  • the movable contact 17 is spaced from the lower plunger 39 of the vacuum interrupter 3, the circuit is open.
  • Fig. 4 shows a side view of the diverter switch 5 of FIG. 3 in a closed circuit, since the movable contact 17 with the lower plunger 39 of the vacuum interrupter 3 is mechanically coupled.
  • electricity flows.
  • a contact erosion change of the Axialweges that covers each movable contact 17 in its initiated by the spindle 19 force flow axial movement is in a bearing unit 41 for supporting the movable contact 17, an axial play 43 between the bearing unit 41 and the movable contact 17 provided.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Ein Laststufenschalter (1) mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren (3) ist offenbart. Der Laststufenschalter umfasst einen Wähler (7) zur Anwahl einer jeweiligen Wicklungsanzapfung (n,n+1) eines Stufentransformators (9), einen Lastumschalter (5) zur Umschaltung von der beschalteten Wicklungsanzapfung (n) auf die jeweils vorgewählte Wicklungsanzapfung (n+1), eine drehbare Antriebswelle (11), die mit dem Wähler (7) mechanisch gekoppelt ist und ein Getriebe (15) zur Betätigung eines beweglichen Kontakts (17) einer jeweiligen Vakuumschaltröhre (3). Über das Getriebe (15) ist jeweils eine in Richtung der Achse (A) bewegliche und mit dem beweglichen Kontakt (17) gekoppelte Spindel (19) betätigbar. Die Erfindung betrifft ferner einen Antrieb für einen Lastumschalter mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren.

Description

Laststufenschalter mit mindestens zwei Vakuumschaitröhren und Antrieb für einen Lastumschalter mit mindestens zwei Vakuumschaitröhren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laststufenschalter mit mindestens zwei Vakuumschaitröhren. Der Laststufenschalter umfasst einen Wähler zur Anwahl einer jeweiligen Wicklungsanzapfung eines Stufentransformators, einen Lastumschalter zur Umschaitung von der beschalteten Wicklungsanzapfung auf die jeweils vorgewählte Wicklungsanzapfung, eine drehbare Antriebswelle, die mit dem Wähler mechanisch gekoppelt ist und ein Getriebe zur Betätigung eines beweglichen Kontakts einer jeweiligen Vakuumschaltröhre. Die Erfindung betrifft ferner einen Antrieb für einen Lastumschalter mit mindestens zwei Vakuumschaitröhren.
Laststufenschalter der eingangs beschrieben Art sind im Stand der Technik allseits be- kannt und gebräuchlich. Sie dienen zur unterbrechungslosen Umschaitung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren.
Solche Laststufenschalter bestehen aus einem Lastumschalter und einem darunter angeordneten Wähler. Der Wähler dient zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen neuen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll. Der Lastumschalter dient zur nachfolgenden, schnellen und unterbrechungslosen Umschaitung von der beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der gesamte Laststufenschalter wird von einem Motorantrieb bei der Umschaitung betätigt. Eine sich drehende Antriebswelle bewegt kontinuierlich den Wähler, gleichzeitig wird ein Kraftspei- eher des Lastumschalters aufgezogen. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt im Zeitraum von Millisekunden (ms) den Lastumschalter.
Bei der beschriebenen Lastumschaltung vollführt der Lastumschalter eine spezifische Schaltsequenz, d. h. verschiedene Schaltkontakte und Widerstandskontakte werden in bestimmter zeitlicher Reihenfolge nacheinander bzw. überlappend betätigt. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschattung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Vorteilhafterweise werden Vakuumschaitröhren als Schaltelemente zur Lastumschaltung eingesetzt. Dies beruht darauf, dass die Verwendung von Vakuumschaitröhren zur Lastumschaltung eine Licht- bogenbildung im Öl und damit die Ölverschmutzung des Lastumschalteröles verhindert, wie beispielsweise in den deutschen Patentschriften DE 195 10 809 C1 und DE 40 11 019 C1 sowie den deutschen Offenlegungsschriften DE 42 31 353 A1 und DE 10 2007 004 530 A1 beschrieben.
Ein derartiger Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren ist auch in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 043 171 A1 offenbart. Hier trägt ein Lastumschalter eine Antriebswelle mit mindestens einer Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe weist mehrere Steuerkurven auf, wobei zwei an der Kurvenscheibe stirnseitig angeordnete Steuerkurven eine von einer Kreisform abweichende Kontur nach Art von Nocken aufweisen, an der kontaktschlüssig jeweils eine über einen Kipphebel mit einer Vakuumschaltröhre verbundene Rolle geführt wird, die die profilierte Kontur der jeweiligen Steuerkurve abgreift.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen platzsparenden Laststufenschalter mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren zu schaffen, der gleichzeitig eine störungsunanfällige, sichere und schnelle Lastumschaltung gewährleistet und einen langlebigen Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter mindestens zwei Vakuumschaltröhren nach Anspruch 1 gelöst.
Aufgabe der Erfindung ist ferner, einen Antrieb für einen Lastumschalter mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren zu schaffen, der eine fehlerfreie, sichere und schnelle Lastumschaltung gewährleitet. Diese Aufgabe wird durch einen Antrieb für einen Lastumschalter mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren nach Anspruch 9 gelöst.
Der erfindungsgemäße Laststufenschalter mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren umfasst einen Wähler zur Anwahl einer jeweiligen Wicklungsanzapfung eines Stufe n- transformators und einen Lastumschalter zur Umschaltung von der beschalteten Wicklungsanzapfung auf die jeweils vorgewählte Wicklungsanzapfung. Ferner weist der Laststufenschalter eine drehbare Antriebswelle, die mit dem Wähler mechanisch gekoppelt ist, und ein Getriebe zur Betätigung eines beweglichen Kontakts einer jeweiligen Vakuumschaltröhre auf. Erfindungsgemäß ist jeweils eine in Richtung der Achse bewegliche und mit dem beweglichen Kontakt gekoppelte Spindel vorgesehen, die über das Getriebe betätigbar ist. Anzumerken ist, dass der bewegliche Kontakt aus einem oberen Stößel und weiteren zur elektrischen Übertragung bestehenden Bauteilen besteht. Zudem weist jede Vakuumschaltröhre einen unteren Stößel auf. D. h. , die Axialbewegung der Spindel wird auf den beweglichen Kontakt übertragen, so dass der bewegliche Kontakt mit dem unteren Stößel koppelbar ist. Somit ist dann eine elektrische Leitfähigkeit gegeben und der Stromkreis ist geschlossen. Eine Öffnung des Stromkreises erfolgt entgegengesetzt, d. h. beweglicher Kontakt und unterer Stößel in jeder Vakuumschaltröhre sind beabstandet zueinander. Auf eine nähere Beschreibung und Darstellung des beweglichen Kontakts und des unteren Stößels in jeder Vakuumschaltröhre wurde verzichtet, da diese im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich sind.
Das Getriebe weist mindestens eine Kurvenscheibe, eine Spindelmutter und mindestens einen auf der Spindelmutter in Richtung der Achse ausgebildeten Mitnehmer auf. Die Spindelmutter ist axial fest, aber drehbar gelagert. Der mindestens eine Mitnehmer, im Maschinenwesen auch Stift bzw. Mitnehmerstift genannt, ist derart auf der Spindelmutter ausgebildet, dass er bei einer Drehbewegung die Spindelmutter ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt, also mitnimmt. Die Spindelmutter wiederum setzt die Drehbewegung in eine Axialbewegung der Spindel um.
Um eine kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle in interemittierende Drehbewe- gungen bzw. die Zahl der Drehbewegungen der Spindelmutter bei einer Lastumschaltung einer jeweiligen Vakuumschaltröhren entsprechend zu ändern, trägt in einer ersten Ausführungsform die mindestens eine Kurvenscheibe mindestens eine Nocke, d. h. die Kurvenscheibe weist dabei eine von ihrer Kreisform abweichende Kontur auf. Somit wirkt bei einer Drehbewegung einer Kurvenscheibe mindestens ein Mitnehmer mit der Nocke zu- sammen, nämlich derart, dass der mindestens eine Mitnehmer bei einer Drehbewegung der Kurvenscheibe in die Nocke greift. Der Mitnehmer wird derart lange in der Nocke mitgenommen bis er wieder aus der Nocke austritt.
In einer weiteren Ausführungsform, um die Drehbewegungen bei Lastumschaltungen zu ändern, trägt eine erste Kurvenscheibe eine erste Nocke und eine zweite Kurvenscheibe eine zweite Nocke. Die erste Nocke wirkt dabei mit dem mindestens einen ersten Mitnehmer und die zweite Nocke mit dem mindestens einen zweiten Mitnehmer der Spindelmutter zusammen.
Insbesondere ist das in den beiden Ausführungsformen beschriebene Getriebe ein Kurvenschrittgetriebe.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine Lagerung für die Spindel und die Spindelmutter vorgesehen, die als ein Wälzlager, Gleitgewindetrieb und/oder Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Lagerung ein Kugelgewindetrieb. Kugelgewindetriebe zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen der Spindelmutter und der Spindel sich Wälzkörper in Form von Kugeln in Laufrillen abrollen und so Bewegungen mit einem hohen Wirkungsgrad sichern. Im Vergleich zu konventionellen Gleitgewindetrieben, oder sogenannten Wälzschraubtrieben, wird durch die Punktanlage der Kugeln die Antriebsleistung reduziert, ein Verschleiß der Wälzkörperlaufbahnen verringert, eine erreichbare Verfahrgeschwindigkeit gesteigert und eine höhere
Positioniergenauigkeit ermöglicht. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, die die Spindel gegen ein Verdrehen sichert. Diese Verdrehsicherung kann beispielsweise ein Rollenlager oder eine Axialsicherung als Hülse sein. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass auch andere Verdrehsicherungen denkbar sind, da verschiedene Sicherungen gegen ein Verdrehen einer Spindel im Stand der Technik offenbart sind.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist eine Druckfeder zwischen der Spindel und dem beweglichen Kontakt angeordnet, die den beweglichen Kontakt in Richtung der Achse des Lastumschalters mechanisch vorspannt. Dies beruht darauf, dass bei einer Lastumschaltung zwischen dem beweglichen Kontakt und der Spindel zahlreiche kleine Entladungen stattfinden, so dass es an den beiden Bauteilen zu einem wechselseitigen Materialabtrag, auch Kontakt- oder Elektrodenabbrand genannt, kommt. Die Druckfeder soll dabei die durch den Materialabtrag bedingte Veränderung des Abstandes zwischen den Kontakten ausgleichen und somit für einen Lastumschalter konstante Bedingungen schaffen. Zum Ausgleich der durch den Kontaktabbrand entstehenden Veränderung des Axialweges, den jeder bewegliche Kontakt bei seiner durch die Spindel eingeleiteten Kraftfluss bewirkten Axialbewegung zurücklegt, ist in einer Lagereinheit zur Lagerung des beweg li- chen Kontakts ferner ein Axialspiel zwischen der Lagereinheit und dem beweglichen Kontakt vorgesehen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Laststufenschalters besteht darin, dass bei einer Lastumschaltung lediglich axiale Bewegungen jedes beweglichen Kontakts und jeder mit diesem gekoppelte Spindel auszuführen sind. Somit ist ein schneller, sicherer und verkantungsfreier Hub zum öffnen und Schließen der Vakuumschaltröhren möglich. Gleichzeitig ist durch die oben beschriebene gesteigerte Verfahrgeschwindigkeit der Spindel ebenfalls ein schneller Hub gewährleistet. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Laststufenschalters ist, dass durch die axiale Anordnung von jedem beweglichen Kontakt und Spindel, weitere Bauelemente von mechanischen Schaltern, wie beispielsweise Kipphebel, Unterbrecher, etc. entfallen können.
Der erfindungsgemäße Antrieb für einen Lastumschalter mit mindestens zwei Vakuum- schaltröhren umfasst eine drehbare Antriebswelle und ein Getriebe zur Betätigung eines beweglichen Kontakts einer jeweiligen Vakuumschaltröhre. Jeweils eine Spindel ist mit dem beweglichen Kontakt mechanisch gekoppelt, wobei die Spindel über das Getriebe drehbar ist, so dass eine Bewegung des Kontakts in Richtung einer Achse des Lastumschalters bewirkbar ist. Das Getriebe weist mindestens eine Kurvenscheibe, die jeweils mindestens eine Nocke trägt, eine Spindelmutter und mindestens einen auf der Spindelmutter in Richtung der Achse ausgebildeten Mitnehmer auf, der mit der mindestens einen Nocke der jeweiligen Kurvenscheibe zusammenwirkt. Vorteilhafterweise ist durch die axiale Anordnung von jedem beweglichen Kontakt und Spindel, d. h. es müssen keine Kräfte mehr über weitere mechanische Schalter umgeleitet werden, eine fehlerfreie, si- chere und schnelle Lastumschaltung möglich.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters bei einem offenen Stromkreis:
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht des Laststufenschalters nach Fig. 1 bei einem geschlossenen Stromkreis;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Lastumschalters des erfindungsgemäßen Laststufenschalters bei einem offenen Stromkreis, wobei eine Druckfeder zwischen einer Spindel und dem beweglichen Kontakt angeordnet ist; und
Fig. 4 eine Seitenansicht des Lastumschalters nach Fig. 3 bei einem geschlossenen Stromkreis.
In den Figuren sind für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 . Der Laststufenschalter 1 zeigt hier aus Übersichtlichkeitsgründen nur eine Vakuumschaltröhre 3, wobei der Laststufenschalter 1 aber stets mindestens zwei Vakuumschaltröhren 3 aufweist. Ein Wähler 7 dient zur Anwahl einer jeweiligen Wicklungsanzapfung n, n+1 eines Stufentransformators 9. Ein Lastumschalter 5 bewirkt die Umschaltung von der beschalteten Wicklungsanzapfung n auf die jeweils vorgewählte Wicklungsanzapfung n+1. Ferner weist der Laststufenschalter 1 eine drehbare Antriebswelle 1 1 auf. Ein Getriebe 15, das mit der Antriebswelle 1 1 verbunden ist, dient zur Betätigung eines beweglichen Kontakts 17 (in Fig. 3 und Fig. 4 detaillierter dar- gestellt), der in einer jeweiligen Vakuumschaltröhre 3 realisiert ist. Die Antriebswelle 11 ist mit dem Wähler 7 mechanisch gekoppelt und bewegt diesen kontinuierlich. Zugleich wird ein Kraftspeicher 13 des Lastumschalters 5 aufgezogen. Ist der Kraftspeicher 13 vollständig aufgezogen, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt im ms-Bereich über die Antriebswelle 11 den Lastumschalter 5.
Erfindungsgemäß ist jeweils eine in Richtung der Achse A bewegliche und mit dem beweglichen Kontakt 17 gekoppelte Spindel 19 vorgesehen, die über das Getriebe 15 betätigbar ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, ragt die Spindel 19 in Richtung der Achse A im Vergleich zu Fig. 2 über eine Ebene E hinaus, so dass der beweglichen Kontakt 17 zu einem unteren Stößel 39 der Vakuumschaltröhre 3 beabstandet ist (s. hierzu Fig. 3). Somit ist der Stromkreis offen und es fließt kein Strom.
Das Getriebe 15 weist in dieser Ausführungsform eine erste Kurvenscheibe 21 A und eine zweite Kurvenscheibe 21 B, eine Spindelmutter 23 und drei auf der Spindelmutter 23 in Richtung der Achse A ausgebildete Mitnehmer 25A, 25B auf. Denkbar ist aber auch, dass weitere Ausführungsformen mehr als nur zwei Kurvenscheiben 21 A, 21 B oder mehr oder weniger als drei auf der Spindelmutter 23 ausgebildete Mitnehmer 25A, 25 B aufweisen. Um kontinuierliche Drehbewegungen der Antriebswelle 1 1 in Drehbewegungen der Spindelmutter 23 bei einer Lastumschaltung zu ändern, tragen die erste und die zweite Kurvenscheibe 21A, 21 B jeweils eine erste bzw. zweite Nocke 27A, 27B. Andere Ausführungsformen können auch mehr als nur eine Nocke 27A, 27B an jeder Kurvenscheibe 21A, 21 B aufweisen.
Bei einer Drehbewegung ω wirkt somit die erste Nocke 27A der ersten Kurvenscheibe 21A mit mindestens einem der zwei Mitnehmer 25A und die zweite Nocke 27B der zweiten Kurvenscheibe 21 B mit dem zweiten Mitnehmer 25B der Spindelmutter 23 zusammen. Jeder Mitnehmer 25A, 25B wird derart lange in der jeweiligen Nocke 27A, 27B bei einer Drehbewegung ω der ersten und zweiten Kurvenscheibe 21 A, 21 B mitgenommen, bis er wieder aus jeweiligen Nocke 27A, 27B austritt.
Ferner ist mindestens eine Lagerung 29 für die Spindel 19 und die Spindelmutter 23 vorgesehen. Vorteilhaftweise ist die Lagerung 29 ein Kugelgewindetrieb. Kugelgewindetriebe zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen der Spindelmutter 23 und der Spindel 19 sich Wälzkörper (nicht dargestellt) in Form von Kugeln in Laufrillen 31 abrollen und so Axialbewegungen mit einem hohen Wirkungsgrad sichern.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 , wie auch in Fig. 1 gezeigt, sieht eine Verdrehsicherung 33 vor, so dass die Spindel 19 gegen ein
Verdrehen gesichert ist. Da einem Fachmann Verdrehsicherungen 33 für eine Spindel 19 bekannt sind, wird auf eine Beschreibung dieser verzichtet. Fig. 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht des Laststufenschalters 1 nach Fig. 1 bei einem geschlossenen Stromkreis. Dies beruht darauf, dass die Spindel 19 in Richtung der Achse A im Vergleich zu Fig. 1 auf Höhe der Ebene E ist. D. h. der bewegliche Kontakt 17 ist mit dem unteren Stößel 39 der Vakuumschaltröhre 3 mechanisch gekoppelt (s. hierzu Fig. 4). Somit ist der Stromkreis geschlossen und es fließt Strom.
Weitere in dieser Darstellung zu entnehmenden Merkmale einschließlich ihrer Bezugszeichen sind identisch mit dem Laststufenschalter 1 nach Figur 1 und sind dieser daher zu entnehmen. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Lastumschalters 5 des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 (s. Fig. 1 ) bei einem offenen Stromkreis, wobei eine Druckfeder 37 zwischen einer Spindel 19 und dem beweglichen Kontakt 17 angeordnet ist. Die Druckfeder 37 ist dafür vorgesehen, dass der bewegliche Kontakt 17 in Richtung der Achse A des Lastumschalters 5 mechanisch vorspannt ist und ein Elektroabbrand vermieden wird.
Wie bereits beschrieben, ist der elektrische Kontakt 17 aus einem oberen Stößel 37 und weiteren zur elektrischen Übertragung bestehenden Bauteilen (nicht dargestellt) ausgebildet. Auf eine genauere Beschreibung des elektrischen Kontakts 17 wurde aufgrund im Stand der Technik bekannter Bauweisen verzichtet. Fig. 3 zeigt auch, dass in jeder Va- kuumschaltröhre 3 ein unterer Stößel 39 ausgebildet ist. Da hier der beweglichen Kontakt 17 zu dem unteren Stößel 39 der Vakuumschaltröhre 3 beabstandet ist, ist der Stromkreis offen.
Weitere hier zu entnehmenden Merkmale einschließlich ihrer Bezugszeichen sind iden- tisch mit den vorherigen Figuren 1 und 2 und sind dieser daher zu entnehmen.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Lastumschalters 5 nach Fig. 3 bei einem geschlossenen Stromkreis, da der bewegliche Kontakt 17 mit dem unteren Stößel 39 der Vakuumschaltröhre 3 mechanisch gekoppelt ist. Somit fließt Strom. Zum Ausgleich der durch einen Kontaktabbrand entstehenden Veränderung des Axialweges, den jeder bewegliche Kontakt 17 bei seiner durch die Spindel 19 eingeleiteten Kraftfluss bewirkten Axialbewegung zurücklegt, ist in einer Lagereinheit 41 zur Lagerung des beweglichen Kontakts 17 ein Axialspiel 43 zwischen der Lagereinheit 41 und dem beweglichen Kontakt 17 vorgesehen. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachste- henden Ansprüche zu verlassen. Die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.
Bezugszeichenliste:
I Laststufenschalter
3 Vakuumschaltröhre
5 Lastumschalter
7 Wähler
9 Stufentransformator
I I Antriebswelle
13 Kraftspeicher
15 Getriebe
17 beweglicher Kontakt
19 Spindel
21 A, 21 B erste, zweite Kurvenscheibe
23 Spindelmutter
25A, 25B Mitnehmer
27A, 27B erste, zweite Nocke
29 Lagerung
31 Laufrille
33 Verdrehsicherung
35 Druckfeder
37 oberer Stößel
39 unterer Stößel
41 Lagereinheit
43 Axialspiel
A Achse
E Ebene
ω Drehbewegung
n beschaltete Wicklungsanzapfung n+1 vorwählbare Wicklungsanzapfung

Claims

Laststufenschalter (1) mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren (3),
einem Wähler (7) zur Anwahl einer jeweiligen Wicklungsanzapfung (n, n+1 ) eines
Stufentransformators (9),
einem Lastumschalter (5) zur Umschaltung von der beschalteten Wicklungsanzapfung (n) auf die jeweils vorgewählte Wicklungsanzapfung (n+1 ),
einer drehbaren Antriebswelle (11), die mit dem Wähler (7) mechanisch gekoppelt ist und einem Getriebe (15) zur Betätigung eines beweglicher Kontakte (17) einer jeweiligen Vakuumschaltröhre (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils eine in Richtung der Achse (A) bewegliche und mit dem beweglichen Kontakt (17) gekoppelte Spindel (19) vorgesehen ist, die über das Getriebe (15) betätigbar ist.
Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Getriebe (15) mindestens eine Kurvenscheibe (21 A, 21 B), eine Spindelmutter (23) und mindestens einen auf der Spindelmutter (23) in Richtung der Achse (A) ausgebildeten Mitnehmer (25A, 25B) aufweist.
Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Kurvenscheibe (21 A, 21 B) mindestens eine Nocke (27A, 27B) trägt, so dass bei einer Drehbewegung (ω) einer Kurvenscheibe (21 A, 21 B) mindestens ein Mitnehmer (25A, 25B) mit der Nocke (27A, 27B) zusammenwirkt.
Lastumschalter (1 ) nach Anspruch 2, wobei eine erste Kurvenscheibe (21 A) eine erste Nocke (27A) und eine zweite Kurvenscheibe (21 B) eine zweite Nocke (27B) trägt, wobei die erste Nocke (27A) mit dem mindestens einen ersten Mitnehmer (25A) und die zweite Nocke (27B) mit dem mindestens einen zweiten Mitnehmer (25B) der Spindelmutter (23) zusammenwirkt.
Laststufenschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (15) ein Kurvenschrittgetriebe ist.
Laststufenschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindes- tens eine Lagerung (29) für die Spindel (19) und die Spindelmutier (23) vorgesehen ist, die als ein Wälzlager, Gleitgewindetrieb und/oder Kugelgewindetrieb ausgebildet ist.
7. Laststufenschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine
Verdrehsicherung (33) vorgesehen ist, die die Spindel (19) gegen ein Verdrehen sichert.
8. Laststufenschalter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine
Druckfeder (35) zwischen der Spindel (19) und dem beweglichen Kontakt (17) angeordnet ist, die den beweglichen Kontakt (17) in Richtung der Achse (A) des Lastumschalters (5) mechanisch vorspannt.
9. Antrieb für einen Lastumschalter (5) mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren (3), einer drehbaren Antriebswelle (11 ) und einem Getriebe (15) zur Betätigung eines beweglichen Kontakts (17) einer jeweiligen Vakuumschaltröhre (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils eine Spindel (19) mit dem beweglichen Kontakt (17) mechanisch gekoppelt ist, wobei die Spindel (19) über das Getriebe (15) drehbar ist, so dass eine Bewegung des Kontakts (17) in Richtung einer Achse (A) des Lastumschalters (5) bewirkbar ist.
10. Antrieb nach Anspruch 9, wobei das Getriebe (15) mindestens eine Kurvenscheibe (21 A, 21 B), die jeweils mindestens einer Nocke (27A, 27B) trägt, eine Spindelmutter (23) und mindestens einen auf der Spindelmutter (23) in Richtung der Achse (A) ausgebildeten Mitnehmer (25A, 25B) aufweist, der mit der mindestens einen Nocke (27A, 27B) der jeweiligen Kurvenscheibe (2 A, 21 B) zusammenwirkt.
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