EP2839493B1 - Laststufenschalter - Google Patents

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EP2839493B1
EP2839493B1 EP13712755.1A EP13712755A EP2839493B1 EP 2839493 B1 EP2839493 B1 EP 2839493B1 EP 13712755 A EP13712755 A EP 13712755A EP 2839493 B1 EP2839493 B1 EP 2839493B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
load tap
tap changer
selector
contact
contacts
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13712755.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2839493A1 (de
Inventor
Alfred Bieringer
Christian Hammer
Rolf Strempel
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
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.)
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 EP2839493A1 publication Critical patent/EP2839493A1/de
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Publication of EP2839493B1 publication Critical patent/EP2839493B1/de
Not-in-force 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
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0011—Voltage selector switches
    • 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
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • 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
    • 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
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing

Definitions

  • the present invention relates to an on-load tap changer for uninterrupted switching between different winding taps of a tapped transformer according to the preamble of the first claim.
  • On-load tap-changers have been in worldwide use for many years for uninterrupted switching between different winding taps of tapped transformers in large numbers. So-called reactor switches, which are particularly common in North America, have a switching reactance, which allows a slow, continuous switching.
  • On-load tap changers according to the resistance fast-switching principle usually consist of a selector for powerless selection of the respective winding tap of the tapped transformer to be switched to, and a diverter switch for the actual switching from the previous to the new, preselected winding tapping.
  • the diverter switch usually has switching contacts and resistance contacts.
  • the switch contacts are used for direct connection of the respective winding tap with the load dissipation, the resistor contacts for short-term wiring, d. H. Bridging by means of one or more switching resistors.
  • a diverter switch carries a drivable by a power storage 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 contour on the type of cam on the contact one each connected via a rocker arm with a vacuum interrupter roller is performed, the profiled contour of the respective control cam taps.
  • tap changers are based on the principle of the resistance fast circuit for uninterrupted switching from one tapping of a tapped transformer to another constructed such that each solid step contacts electrically connected to the taps of the stepped windings are circularly arranged on one insulating skeleton or cylinders in one or more horizontal planes and by concentric drive shafts actuated rotatable contact bridges are connected.
  • load selectors in which the step selection and the actual load switching are combined, the actuation of the contact bridges takes place abruptly after triggering a wound up by the drive shaft of the switch energy storage, usually spring energy storage.
  • DE 42 37 165 C1 forms the basis for the preamble of claim 1 and, unlike these conventional constructions, describes a tap changer with linear contact actuation, wherein the fixed step contacts extend along a track into the interior of the switch and are connectable by a displaceable switching mechanism, in turn, of the Drive shaft is driven.
  • the vertically displaceable switching mechanism consists of a continuously driven by the drive shaft elevator carriage, which selects the new fixed stage contact, and a windable by the elevator carriage by means of an energy storage driven part, which jumps after triggering jump the elevator carriage and thereby the actual load switching of the previous tap Step winding on the selected new tap completes.
  • the required switching elements are part of the stripping section.
  • WO 2004 088 693 A1 describes a tap changer, which includes as a drive a torque motor that operates both the diverter switch and the fine selector directly.
  • Object of the present invention is therefore to provide an on-load tap-changer, which dispenses with the complex construction of a force accumulator and thus provides a significantly simplified structural design while increasing operational safety.
  • the general inventive idea is to operate both the selector contact unit, as well as the switching means for uninterrupted load switching by means of a common motor drive without the interposition of an energy storage.
  • the vacuum interrupters are arranged directly on a sliding carriage of the respective selector contact unit and the motor drive drives by means of a helical gear to a central threaded spindle, which is in operative connection with a plurality of slides, each slide has a spindle nut and the threaded spindle cooperates with the spindle nut of each slide and converting the rotary motion into a synchronous longitudinal displacement of the sliding carriages such that thereby both the movable selector contacts and the vacuum interrupters are operable.
  • the on-load tap-changer has a transmission module attached to the underside of the transformer cover, which is connected to the on the opposite outer side of the transformer cover arranged motor drive cooperates.
  • the gear module has for this purpose a flange-like sealing module, which is arranged directly on the underside of the transformer cover and releasably connected to the motor drive, in particular screwed, is.
  • the gear module On the transmission module, the entire diverter switch is also attached.
  • the gear module has both the task of holding the on-load tap-changer, as well as seal by means of the sealing module with respect to the outside of the transformer. Twists of the transformer cover during transport of the transformer are thus not transmitted to the on-load tap-changer.
  • a connection flange with overfilled sealing surface on the transformer cover can be dispensed with.
  • this type of proposed attachment provides a simple for the transformer manufacturer mounting the on-load tap-changer within the transformer tank.
  • the movable selector contacts are each received in a contact carrier and cooperate with arranged on a support plate fixed selector contacts, such that the individual fixed selector contacts by a longitudinal displacement of the movable selector contacts together with slide, so the selector contact unit, along the guide rod are connectable.
  • the selector contact unit By the back and forth movement of the selector contact unit, the individual fixed selector contacts are connected and thus go through the control range of the on-load tap-changer.
  • FIG. 1 is an inventive on-load tap-changer 1 is shown in a perspective view, which is arranged directly below a transformer cover, not shown, a stepped transformer, not shown.
  • a step transformer which is well known in the prior art, comprises a transformer tank filled with insulating oil, in which at least one winding is arranged on an iron yoke. This winding is divided into a master and a control winding, at the multiple winding taps are provided, which form the control area.
  • the on-load tap-changer 1 has a transmission module 2 fastened to the underside of the transformer cover, which cooperates with a motor drive 3 arranged on the opposite outer side of the transformer cover.
  • the motor drive 3 can be formed for example as a commercial stepper motor.
  • the transmission module 2 comprises a flange-like sealing module 4, which is arranged directly on the underside of the transformer cover and releasably connected to the motor drive 3, in particular screwed, is. At the transmission module 2 so that the entire on-load tap-changer 1 is fixed.
  • the gear module 2 fulfills both the task of holding the on-load tap-changer 1, as well as hermetically sealing by means of the sealing module 4 with respect to the outside of the transformer. Twists of the transformer cover during transport of the transformer are not transmitted to the on-load tap-changer 1.
  • the on-load tap-changer 1 provides vacuum interrupters 6.1 ... 6.6, with two vacuum interrupters 6.1 and 6.2, or 6.3 and 6.4, or 6.5 and 6.6 each associated with one phase of the on-load tap changer 1 and with a corresponding selector contact unit 7.1 ... 7.3 interact.
  • the vacuum interrupters 6.1 ... 6.6 are known from the prior art switching means with a movable switching contact 8.1 ...
  • Each voter contact unit 7.1 ... 7.3 each includes a plurality of connectable fixed selector contacts 10.1 ... 10.5, which are electrically connected to the winding taps of the control winding of the tapped transformer, a contact carrier 11.1 ... 11.3, each with two spring-mounted, movable selector contacts 12.1 and 12.2 and in each case two vacuum interrupters 6.1... 6.6, which are arranged directly on a corresponding sliding carriage 13.1... 13.3 of the respective selector contact unit 7.1.
  • middle positions in which a movable selector contact, for example, the movable selector contact 12.1, the first fixed selector contact, for example, the fixed selector contact 10.1, and the other movable selector contact, for example movable selector contact 12.2, the second fixed selector contact adjacent to the first fixed selector contact, for example, the fixed selector contact 10.2, connected, as a stationary operating position the on-load tap-changer 1 permissible.
  • a movable selector contact for example, the movable selector contact 12.1
  • the first fixed selector contact for example, the fixed selector contact 10.1
  • the other movable selector contact for example movable selector contact 12.2
  • the second fixed selector contact adjacent to the first fixed selector contact for example, the fixed selector contact 10.2
  • each voter contact unit 7.1, 7.2 and 7.3 is connected to a separate phase, ie winding, of the tapped transformer.
  • the contact carrier 11.1 ... 11.3 of each phase is mechanically fixed to a slide 13.1 ... 13.3 and forms together with this a structural unit.
  • the sliding carriage 13.1... 13.3 is received on a rail 14 and on a threaded spindle 15, which is arranged parallel to the rail 14, in such a way that the individual fixed selector contacts 10.1 ... 10.5 are displaced by a longitudinal displacement of the movable contacts 12.1 together sliding carriage 13.1 ... 13.3 along the rail 14 are connected.
  • the on-load tap changer 1 according to the invention, the switching means for uninterrupted switching, so the vacuum interrupters 6.1 ... 6.6, directly to the corresponding slide 13.1 .. 13.3 of the respective selector contact unit 7.1 ... 7.3 arranged and formed along this along the threaded spindle 15 movable ,
  • Each dial contact unit 7.1 ... 7.3 has its own, not visible in this illustration, spindle nut in the corresponding slide 13.1 ... 13. 3 arranged so that the selector contact units 7.1 ... 7.3 so along the threaded spindle 15 synchronously are formed displaceable.
  • the threaded spindle 15 is assembled from several sections and has between the corresponding sections each one of electrically insulating material molded coupling tube 17.1 ... 17.2.
  • an angle gear 18 is provided to pass the rotational movement of the motor drive 3 on the threaded spindle 15. Between the motor drive 3 and the angle gear 18, an insulating shaft 19 is disposed of dielectric material, which initiates the rotational movement of the motor drive 3 in the angle gear 18.
  • the fixed contacts of the arranged on the corresponding slide 13.1 ... 13.3 vacuum interrupters 6.1 ... 6.6 are each screwed by means of strands 20.1 ... 20.6 on the support plate 5 and electrically connected to not shown overshoot reactors or Kochschaltwideretcn. Overload reactors are designed according to the reactor switching principle and switching resistors according to the resistance switching principle.
  • 6.6 are with a rocker arm assembly 21.1 ... 21.6 in mechanical Operative connection, each having a roller 22.1 ... 22.6.
  • the movable switching contacts 8.1 ... 8.6 of the vacuum interrupters 6.1 ... 6.6 are electrically connected to the movable selector contacts 12.1 ... 12.2 of the associated phase.
  • the corresponding rollers 22.1 ... 22.6 roll in a longitudinal displacement of the sliding carriage 13.1 ... 13.3 on the profiling of a link rail 23.1 ... 23.3. along, so that so that the respective rocker arm assembly 21.1 ... 21.6 the corresponding movable switching contact 8.1 ... 8.6 of the associated vacuum interrupter 6.1 ...
  • the fixed selector contacts 10.1 ... 10.5, of which one sees in this illustration only the fixed selector contacts 10.3 ... 10.5, are here arranged directly on the support plate 5 and on the opposite side not shown here, the support plate 5 electrically to the corresponding winding taps of the control winding of the tapped transformer connected.
  • the on-load tap-changer 1 according to the invention can thus be used both according to the reactor switching principle and according to the resistance rapid-switching principle.
  • 9 stationary operating positions are allowed at fixed contactors 10.1 ... 10.5 shown here according to the reactor switching principle, while only 5 stationary operating positions are permitted in a constructed according to the resistance switching principle according to the invention on-load tap-changer.
  • the on-load tap-changer according to the invention can be used particularly advantageously on distribution transformers for voltage regulation of local networks.

Landscapes

  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Slide Switches (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
  • Laststufenschalter sind seit vielen Jahren zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren in großen Zahlen weltweit im Einsatz. Sogenannte Reaktorschalter, die besonders in Nord-Amerika verbreitet sind, besitzen eine Umschaltreaktanz, die eine langsame, kontinuierliche Umschaltung ermöglicht. Laststufenschalter nach dem Widerstandsschnellschalt-Prinzip bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der bisherigen auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der Lastumschalter weist dazu üblicherweise Schaltkontakte und Widerstandskontakte auf. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Die Entwicklungen der letzten Jahre führten jedoch weg von Lastumschaltern mit mechanischen Schaltkontakten im Isolieröl. Stattdessen werden vermehrt Vakuumschaltzellen als Schaltelemente eingesetzt.
  • Ein derartiger Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren ist beispielsweise aus der DE 10 2009 043 171 A1 offenbart. Hier trägt ein Lastumschalter eine von einem Kraftspeicher antreibbare 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.
  • Bei einer besonderen Gattung von Laststufenschaltern, den so genannten Lastwählern, sind die beschriebenen Mittel zur Anwahl einer neuen Wicklungsanzapfung und die Mittel zur eigentlichen Lastumschaltung baulich vereinigt und werden gemeinsam betätigt. Üblicherweise sind Stufenschalter nach dem Prinzip der Widerstandsschnellschaltung zur unterbrechungslosen Umschaltung von einer Anzapfung eines Stufentransformators zu einer anderen so aufgebaut, dass die jeweils mit den Ausleitungen der Stufenwicklungen elektrisch in Verbindung stehenden festen Stufenkontakte in einer oder mehreren horizontalen Ebene bzw. Ebenen kreisförmig an einem Isolierstoffgerüst oder -zylinder angeordnet sind und durch von konzentrischen Antriebswellen betätigte drehbare Kontaktbrücken beschaltbar sind. Bei Lastwählern, bei denen die Stufenwahl und die eigentliche Lastumschaltung kombiniert sind, erfolgt die Betätigung der Kontaktbrücken dabei sprungartig nach Auslösung eines von der Antriebswelle des Schalters aufgezogenen Energiespeichers, meist Federkraftspeichers.
  • DE 42 37 165 C1 bildet die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 und beschreibt, abweichend von diesen üblichen Konstruktionen, einen Stufenschalter mit linearer Kontaktbetätigung, wobei die festen Stufenkontakte längs einer Bahn sich in das Innere des Schalters erstrecken und von einem verschiebbaren Schaltmechanismus beschaltbar sind, der wiederum von der Antriebswelle angetrieben wird. Der vertikal verschiebbare Schaltmechanismus besteht dabei aus einem kontinuierlich von der Antriebswelle antreibbaren Aufzugsschlitten, der den neuen festen Stufenkontakt vorwählt, und einem durch den Aufzugsschlitten mittels eines Energiespeichers aufziehbarem Abtriebsteil, das nach Auslösung sprungartig dem Aufzugsschlitten nachläuft und dabei die eigentliche Lastumschaltung von der bisherigen Anzapfung der Stufenwicklung auf die vorgewählte neue Anzapfung vollzieht. Die dazu erforderlichen Schaltelemente sind Bestandteil des Abtriebsteiles.
  • Aus der DE 198 47 745 C1 ist ein weiterer, auf die Anmelderin zurückgehender, Laststufenschalter mit linear angeordneten Wählerkontakten bekannt geworden. Oberhalb der Wählerkontakte, also örtlich getrennt, befinden sich die den jeweiligen Wählerkontakten einer jeden Phase zugeordneten feststehenden Vakuumschaltröhren zur eigentlichen, sprungartigen Lastumschaltung. Zur Betätigung dieses Laststufenschalters ist ein Federenergiespeicher notwendig, der während seiner Aufzugsbewegung die Wählerkontakte betätigt, als auch die Vakuumschaltelemente durch seine sprungartige Abtriebsbewegung antreibt.
  • Unabhängig vom konstruktiven Aufbau des Laststufenschalters, also mit rotierendem oder linear bewegbarem Kontaktsystem, bedarf es bei aus dem Stand der Technik bekannten Laststufenschaltern eines Federenergiespeichers zum sprungartigen Umschalten mittels des Kontaktsystems. Aus dem Stand der Technik bekannte Kraftspeicher werden zu Beginn jeder Betätigung des Laststufenschalters von einer Antriebswelle aufgezogen, d. h. gespannt. Die bekannten Kraftspeicher bestehen im Wesentlichen aus einem Aufzugsschlitten und einem Sprungschlitten, zwischen denen Kraftspeicherfedern als Energiespeicher angeordnet sind. Derartige Kraftspeicher sind beispielsweise der DE 198 55 860 C1 sowie der DE 28 06 282 B1 entnehmbar.
  • Es wird eine anfängliche langsame Drehbewegung der Antriebswelle genutzt, um einen Aufzugsschlitten translatorisch aufzuziehen, um nachfolgend die wiederum translatorische Bewegung des Sprungschlittens in eine rotatorische Hauptbewegung der Abtriebswelle und in eine damit verbundene eigentliche Kontaktbetätigung zu überführen. Diese aufwändige Wandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung und wieder zurück in eine Drehbewegung erfordert einen hohen Platzbedarf der Kraftspeicherkonstruktion innerhalb des Laststufenschalters und zudem eine Vielzahl komplexer einzelner Baugruppen.
  • WO 2004 088 693 A1 beschreibt einen Stufenschalter, der als Antrieb einen Torque-Motor umfasst, der sowohl den Lastumschalter als auch den Feinwähler direkt betätigt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Laststufenschalter anzugeben, der auf die aufwändige Konstruktion eines Kraftspeichers verzichtet und damit einen deutlich vereinfachten konstruktiven Aufbau bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit bietet.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, sowohl die Wählerkontakteinheit, als auch die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Lastumschaltung mittels eines gemeinsamen Motorantriebes ohne Zwischenschaltung eines Energiespeichers zu betätigen.
  • Nach der Erfindung sind die Vakuumschaltröhren direkt an einem Gleitschlitten der jeweiligen Wählerkontakteinheit angeordnet und der Motorantrieb treibt mittels eines Winkelgetriebes eine zentrale Gewindespindel an, die mit mehreren Gleitschlitten in Wirkverbindung steht, wobei jeder Gleitschlitten eine Spindelmutter aufweist und die Gewindespindel mit der Spindelmutter eines jeden Gleitschlittens zusammenwirkt und die Drehbewegung in eine synchrone Längsverschiebung der Gleitschlitten umwandelt, derart, dass dadurch sowohl die beweglichen Wählerkontakte als auch die Vakuumschaltröhren betätigbar sind.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Laststufenschalter ein an der Unterseite des Transformatordeckels befestigtes Getriebemodul auf, das mit dem an der gegenüberliegenden Außenseite des Transformatordeckels angeordneten Motorantrieb zusammenwirkt. Das Getriebemodul weist hierfür ein flanschartiges Dichtmodul auf, das direkt an der Unterseite des Transformatordeckels angeordnet ist und mit dem Motorantrieb lösbar verbunden, insbesondere verschraubt, ist. An dem Getriebemodul ist zudem der gesamte Lastumschalter befestigt. Damit hat das Getriebemodul sowohl die Aufgabe, den Laststufenschalter zu halten, als auch mittels des Dichtmoduls gegenüber der Außenseite des Transformators abzudichten. Verwindungen des Transformatordeckels beim Transport des Trafos werden somit nicht an den Laststufenschalter übertragen. Zudem kann damit ein Anschlussflansch mit überfräster Dichtfläche am Transformatordeckel entfallen. Darüber hinaus bietet diese Art der vorgeschlagenen Befestigung eine für den Transformatorbauer einfache Montage des Laststufenschalters innerhalb des Transformatorkessels.
  • Nach einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die beweglichen Wählerkontakte jeweils in einem Kontaktträger aufgenommen und wirken mit an einer Trägerplatte angeordneten festen Wählerkontakten zusammen, derart, dass die einzelnen festen Wählerkontakte durch eine Längsverschiebung der beweglichen Wählerkontakte samt Gleitschlitten, also der Wählerkontakteinheit, entlang der Führungsstange beschaltbar sind. Durch die Hin- und/oder Herbewegung der Wählerkontakteinheit werden die einzelnen festen Wählerkontakte beschaltet und damit der Regelbereich des Laststufenschalters durchlaufen.
  • Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
    • FIG. 1
    eine seitliche Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters;
    FIG. 2
    eine Detailansicht der seitlichen Perspektivansicht nach FIG. 6a.
  • In FIG. 1 ist ein erfindungsgemäßer Laststufenschalter 1 in einer Perspektivansicht gezeigt, der direkt unterhalb eines nicht gezeigten Transformatordeckels eines ebenfalls nicht näher dargestellten Stufentransformators angeordnet ist. Eine genauere Beschreibung der Bauteile des Laststufenschalters 1 und deren Funktion ist der unten stehenden Beschreibung entnehmbar. Ein derartiger Stufentransformator, der aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, umfasst einen mit Isolieröl befüllten Transformatorkessel, in dem an einem Eisenjoch wenigstens eine Wicklung angeordnet ist. Diese Wicklung unterteilt sich in eine Stamm- und eine Regelwicklung, an der mehrere Wicklungsanzapfungen vorgesehen sind, die den Regelbereich bilden. Zudem weist der Laststufenschalter 1 ein an der Unterseite des Transformatordeckels befestigtes Getriebemodul 2 auf, das mit einem an der gegenüberliegenden Außenseite des Transformatordeckels angeordneten Motorantrieb 3 zusammenwirkt. Der Motorantrieb 3 kann dabei beispielsweise als handelsüblicher Schrittmotor ausgebildet sein. Das Getriebemodul 2 umfasst ein flanschartiges Dichtmodul 4, das direkt an der Unterseite des Transformatordeckels angeordnet ist und mit dem Motorantrieb 3 lösbar verbunden, insbesondere verschraubt, ist. An dem Getriebemodul 2 ist damit der gesamte Laststufenschalter 1 gefestigt. Das Getriebemodul 2 erfüllt sowohl die Aufgabe, den Laststufenschalter 1 zu halten, als auch mittels des Dichtmoduls 4 gegenüber der Außenseite des Transformators hermetisch abzudichten. Verwindungen des Transformatordeckels beim Transport des Transformators werden dadurch nicht an den Laststufenschalter 1 übertragen.
  • Mit dem Getriebemodul 2 mechanisch verbunden ist eine Trägerplatte 5 aus dielektrischem Material, an der die einzelnen Baugruppen des Laststufenschalter 1 befestigbar sind. Die Trägerplatte 5 ist dabei aus elektrisch isolierendem Material gefertigt und dazu ausgebildet, alle wesentlichen Bauteile des Laststufenschalters 1 aufzunehmen. Als Schaltmitteln zur unterbrechungslosen Umschaltung sieht der erfindungsgemäße Laststufenschalter 1 Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6 vor, wobei jeweils zwei Vakuumschaltröhren 6.1 und 6.2, bzw. 6.3 und 6.4, bzw. 6.5 und 6.6 jeweils einer Phase des Laststufenschalters 1 zugeordnet sind und mit einer entsprechenden Wählerkontakteinheit 7.1 ... 7.3 zusammenwirken. Bei den Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6 handelt es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Schaltmittel mit einem beweglichen Schaltkontakt 8.1 ... 8.6 sowie einem nicht näher dargestellten Festkontakt. Eine jede Wählerkontakteinheit 7.1 ... 7.3 umfasst jeweils mehrere beschaltbare feste Wählerkontakte 10.1 ... 10.5, die elektrisch mit den Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators verbunden sind, einen Kontaktträger 11.1 ... 11.3 mit jeweils zwei federnd gelagerten, beweglichen Wählerkontakten 12.1 und 12.2 sowie jeweils zwei Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6, die direkt an einem entsprechenden Gleitschlitten 13.1 ... 13.3 der jeweiligen Wählerkontakteinheit 7.1 ... 7.3 angeordnet sind. Abhängig vom Umschaltprinzip, also nach dem Reaktor- oder Widerstandsschnellschalt-Prinzip, sind dabei Mittelstellungen, in denen der eine bewegliche Wählerkontakt, beispielsweise der bewegliche Wählerkontakt 12.1, den ersten festen Wählerkontakt, beispielweise den festen Wählerkontakt 10.1, und der andere bewegliche Wählerkontakt, beispielsweise der bewegliche Wählerkontakt 12.2, den zum ersten festen Wählerkontakt benachbarten zweiten festen Wählerkontakt, beispielsweise den festen Wählerkontakt 10.2, beschaltet, als stationäre Betriebsstellung des Laststufenschalters 1 zulässig. Damit sind nach dem Rekatorschaltprinzip bei hier 5 dargestellten festen Wählerkontakten 8.1 ... 8.5 neun stationäre Betriebsstellungen möglich, während es bei einem Laststufenschalter 1 nach dem Widerstandschnellschalt-Prinzip, bei dem keine Mittelstellungen zulässig sind, nur 5 stationäre Betriebsstellungen gibt.
  • In der Abbildung der FIG. 1 gibt es beispielhaft drei Wählerkontakteinheiten 7.1, 7.2 und 7.3; eine jede Wählerkontakteinheit 7.1, 7.2 und 7.3 ist dabei mit einer separaten Phase, also Wicklung, des Stufentransformators verbunden. Der Kontaktträger 11.1 ... 11.3 einer jeden Phase ist dabei an einem Gleitschlitten 13.1 ... 13.3 mechanisch fixiert und bildet zusammen mit diesem eine bauliche Einheit. Aufgenommen wird der Gleitschlitten 13.1 ... 13.3 an einer Schiene 14 sowie an einer, zu der Schiene 14 parallel angeordneten, Gewindespindel 15, derart, dass die einzelnen festen Wählerkontakte 10.1 ... 10.5 durch eine Längsverschiebung der beweglichen Kontakte 12.1 ... 12.3 samt Gleitschlitten 13.1 ... 13.3 entlang der Schiene 14 beschaltbar sind.
  • Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 sind die Schaltmittel zur unterbrechungslosen Umschaltung, also die Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6, direkt an dem entsprechenden Gleitschlitten 13.1 .. 13.3 der jeweiligen Wählerkontakteinheit 7.1 ... 7.3 angeordnet und samt diesem entlang der Gewindespindel 15 verfahrbar ausgebildet. Eine jede Wählerkontakteinheit 7.1 ... 7.3 hat bei dieser Ausführungsform ihre eigene, in dieser Darstellung nicht sichtbare, Spindelmutter in dem entsprechenden Gleitschlitten 13.1 ... 13. 3 angeordnet, so dass die Wählerkontakteinheiten 7.1 ... 7.3 damit entlang der Gewindespindel 15 synchron verschiebbar ausgebildet sind. Die Gewindespindel 15 ist aus mehreren Teilstücken zusammengebaut und weist zwischen den entsprechenden Teilstücken jeweils ein aus elektrisch isolierendem Material geformtes Kupplungsrohr 17.1 ... 17.2 auf. Zudem ist ein Winkelgetriebe 18 vorgesehen, um die Drehbewegung des Motorantriebs 3 auf die Gewindespindel 15 weiterzugeben. Zwischen dem Motorantrieb 3 und dem Winkelgetriebe 18 ist eine Isolierwelle 19 aus dielektrischem Material angeordnet, die die Drehbewegung des Motorantriebs 3 in das Winkelgetriebe 18 einleitet. Die Festkontakte der an dem entsprechenden Gleitschlitten 13.1 ... 13.3 angeordneten Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6 sind jeweils mittels Litzen 20.1 ... 20.6 an der Trägerplatte 5 verschraubt und mit nicht dargestellten Überschaltdrosseln bzw. Überschaltwiderständen elektrisch verbunden. Überschaltdrosseln sind nach dem Reaktorschaltprinzip und Überschaltwiderständen nach Widerstandsschnellschaltprinzip vorgesehen. Die beweglichen Schaltkontakte 8.1 ... 8.6 der Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6 stehen mit einer Kipphebelanordnung 21.1 ... 21.6 in mechanischer Wirkverbindung, die jeweils eine Rolle 22.1 ... 22.6 aufweisen. In eingebauten Zustand der Laststufenschalters 1 sind die beweglichen Schaltkontakte 8.1 ... 8.6 der Vakuumschaltröhren 6.1 ... 6.6 mit den beweglichen Wählerkontakten 12.1 ... 12.2 der zugehörigen Phase elektrisch verbunden. Die entsprechenden Rollen 22.1 ... 22.6 wälzen sich bei einer Längsverschiebung des Gleitschlittens 13.1 ... 13.3 an der Profilierung einer Kulissenschiene 23.1 ... 23.3. entlang, so dass damit die jeweilige Kipphebelanordnung 21.1 ... 21.6 den entsprechenden beweglichen Schaltkontakt 8.1 ... 8.6 der dazugehörigen Vakuumschaltröhre 6.1 ... 6.6 abhängig von der Profilierung der Kulissenschiene 23.1 ... 23.3 beschaltet, d.h. öffnet oder schließet. Die festen Wählerkontakte 10.1 ... 10.5, von denen man in dieser Darstellung nur die festen Wählerkontakte 10.3 ... 10.5 sieht, sind hier direkt an der Trägerplatte 5 angeordnet und auf der hier nicht dargestellten, gegenüberliegenden Seite, der Trägerplatte 5 elektrisch mit den entsprechenden Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators verbunden.
  • Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der erfindungsgemäße Laststufenschalter 1 damit sowohl nach dem Reaktorschaltprinzip, als auch nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip einsetzbar ist. Abhängig vom zu Grunde liegenden Umschaltprinzip sind bei hier 5 dargestellten festen Wählerkontakten 10.1 ... 10.5 nach dem Reaktorschaltprinzip 9 stationäre Betriebsstellungen zulässig, während bei einem nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip aufgebauten erfindungsgemäßen Laststufenschalter 1 lediglich 5 stationäre Betriebsstellungen zulässig sind.
  • Der erfindungsgemäße Laststufenschalter kann besonders vorteilhaft an Verteiltransformatoren zur Spannungsregelung von Ortsnetzen verwendet werden.
    • BEZUGSZEICHEN
    • 1
    Laststufenschalter
    2
    Getriebemodul
    3
    Motorantrieb
    4
    Dichtmodul
    5
    Trägerplatte
    6.1 ... 6.6
    Vakuumschaltröhre
    7.1 ... 7.3
    Wählerkontakteinheit
    8.1 ... 8.6
    bewegliche Schaltkontakte
    9.1 ... 9.6
    Festkontakte
    10.1 ... 10.5
    feste Wählerkontakte
    11.1 ... 11.3
    Kontaktträger
    12.1, 12.2
    bewegliche Wählerkontakte
    13.1 ... 13.3
    Gleitschlitten
    14
    Schiene
    15
    Gewindespindel
    17.1 ... 7.2
    Kupplungsrohr
    18
    Winkelgetriebe
    19
    Isolierwelle
    20.1 ... 20.6
    Litze
    21.1 ... 21.6
    Kipphebelanordnung
    22.1 ... 22.6
    Rollen
    23.1 ... 23.3
    Kulissenschiene

Claims (15)

  1. Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, wobei
    - mindestens eine Wählerkontakteinheit (7.1, 7.2, 7.3) mit jeweils mehreren festen Wählerkontakten (10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5), die jeweils mit den einzelnen Wicklungsanzapfungen elektrisch in Verbindung stehen, längs einer Linie angeordnet ist;
    - die festen Wählerkontakte (10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5) durch zwei längs verschiebbare bewegliche Wählerkontakte (12.1,12.2) betätigbar sind;
    - zur unterbrechungslosen Umschaltung für jede Phase zwei Vakuumschaltröhren (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6) vorgesehen sind;
    - ein Motorantrieb (3) zur Einleitung einer Antriebbewegung in den Laststufenschalter (1) vorgesehen ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Wählerkontakteinheiten (7.1 ... 7.3) und die Vakuumschaltröhren (6.1 ... 6.6) mittels des gemeinsamen Motorantriebes (3) betätigbar sind, derart, dass die Einleitung der Antriebbewegung des Motorantriebes (3) auf die Wählerkontakteinheiten (7.1 ... 7.3) und die Vakuumschaltröhren (6.1 ... 6.6) ohne Zwischenschaltung eines mechanischen Energiespeichers erfolgt;
    - pro Phase jeweils zwei Vakuumschaltröhren (6.1 und 6.2, 6.3 und 6.4, 6.5 und 6.6) direkt an dem entsprechenden Gleitschlitten (13.1 ... 13.3) der jeweiligen Wählerkontakteinheit (7.1 ... 7.3) angeordnet sind;
    - der Motorantrieb (3) mittels eines Winkelgetriebes (18) eine zentrale Gewindespindel (15) antreibt;
    - jeder Gleitschlitten (13.1 ... 13.3) eine separate Spindelmutter aufweist;
    - die Gewindespindel (15) mit der Spindelmutter eines jeden Gleitschlittens (13.1 ... 13.3) zusammenwirkt und die Drehbewegung in eine synchrone Längsverschiebung der Gleitschlitten (13.1 ... 13.3) umgewandelt wird, derart, dass dadurch sowohl die beweglichen Wählerkontakte (12.1, 12.2) als auch die Vakuumschaltröhren (6.1 ... 6.6) betätigbar sind.
  2. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen Anspruch, wobei
    - der gesamte Lastumschalter (1) mittels eines Getriebemoduls (2) an der Unterseite eines Transformatordeckels angeordnet ist.
  3. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen Anspruch, wobei
    - das Getriebemodul (2) ein flanschartiges Dichtmodul (4) aufweist.
  4. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - eine Trägerplatte (5) aus einem dielektrischen Material vorgesehen ist, an der die Wählerkontakteinheiten (7.1 ... 7.3) und die Vakuumschaltröhren (6.1 ... 6.6) angeordnet sind.
  5. Lastumschalter nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - die Wählerkontakteinheiten (7.1 ... 7.3) jeweils einen Gleitschlitten (13.1 ... 13.3), einen Kontaktträger (11.1 ... 11.3) sowie bewegliche Wählerkontakte (12.1 ... 12.2) umfasst, die mit mindestens einem festen Wählerkontakt (10.1 ... 10.5) zusammenwirken.
  6. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche und Anspruch 4, wobei
    - die beweglichen Wählerkontakte (12.1, 12.2) jeweils in einem Kontaktträger (11.1 ... 11.3) aufgenommen werden und mit an der Trägerplatte (5) angeordneten festen Wählerkontakten (10.1 ... 10.5) zusammenwirken.
  7. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - die beweglichen Wählerkontakte (12.1 ... 12.2) einer Phase in jeder stationären Betriebsstellung mindestens einen festen Wählerkontakt (10.1 ... 10.5) derselben Phase des Laststufenschalters (1) beschalten.
  8. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - jeweils zwei bewegliche Wählerkontakte (12.1, 12.2) in einem Kontaktträger (11.1 ... 11.3) federnd gelagert aufgenommen werden.
  9. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche und Anspruch 2, wobei
    - die Gewindespindel (15) mehrteilig aufgebaut ist.
  10. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - die mehreren Teile der Gewindespindel (15) mittels Kupplungsrohren (17.1, 17.2) drehfest untereinander verbunden sind.
  11. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - die Kupplungsrohre (17.1, 17.2) aus dielektrischen Werkstoffen bestehen.
  12. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - der bewegliche Schaltkontakt (8.1 ... 8.6) der entsprechenden Vakuumschaltröhre (6.1 ... 6.6) mittels einer Rolle (22.1 ... 22.6), die an einer entsprechenden Kipphebelanordnung (21.1 ... 21.6) vorgesehen ist, mit der Profilierung einer Kulissenschiene (23.1 ... 23.3) in Wirkverbindung steht, derart, dass sich durch eine Längsverschiebung der Wählerkontakteinheit (7.1 ... 7.3) die entsprechende Rolle (22.1 ... 22.6) kontaktschlüssig an der Profilierung der Kulissenschiene (23.1 ... 23.3) entlang rollt, so dass die Kipphebelanordnung (21.1 ... 21.6) die entsprechende Vakuumschaltröhre (6.1 ... 6.6) beschaltet.
  13. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen Anspruch und Anspruch 4, wobei
    - die Kulissenschiene (23.1 ... 23.3) direkt an der Trägerplatte (5) angeordnet ist.
  14. Laststufenschalter (1) nach einem der zwei vorigen Ansprüche und Anspruch 4, wobei
    - die Kulissenschiene (23.1 ... 23.3) und die Trägerplatte (6) als ein Bauteil ausgebildet sind.
  15. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche zur Verwendung der Spannungsregelung eines Verteiltransformators.
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