EP3022750A1 - Lastwähler - Google Patents

Lastwähler

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Publication number
EP3022750A1
EP3022750A1 EP14734769.4A EP14734769A EP3022750A1 EP 3022750 A1 EP3022750 A1 EP 3022750A1 EP 14734769 A EP14734769 A EP 14734769A EP 3022750 A1 EP3022750 A1 EP 3022750A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuating
load selector
oil vessel
phase
control cam
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP14734769.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3022750B1 (de
Inventor
Klaus HÖPFL
Silke Wrede
Christian Kotz
Christian Pircher
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 EP3022750A1 publication Critical patent/EP3022750A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3022750B1 publication Critical patent/EP3022750B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • H01H9/0027—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
    • H01H9/0016—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 load selector.
  • the load selector includes a diverter switch insert having a one-axis rotatable switching tube, the diverter switch insert comprising a first phase, a second phase, and a third phase.
  • Each phase comprises at least one switching segment with at least two vacuum interrupters.
  • Each of the vacuum interrupters is associated with an actuating lever, which carries a respective roller at a first end and interacts with a second end, each with a vacuum interrupter.
  • An actuator assembly on an inner wall of the oil pan cooperates with the rollers of the actuating levers.
  • Such load selectors belong to on-load tap-changers (OLTC) and are well known and commonly used in the prior art They serve for the uninterrupted switching between different winding taps of tapped transformers.
  • OLTC on-load tap-changers
  • on-load tap-changers are actuated by a motor drive when switching over.
  • By the motor drive an output or input shaft is moved, which raises a power storage. Is the energy storage fully wound up, d. H. strained, it is unlatched, releases its energy abruptly and actuates in the period of milliseconds (ms) a diverter switch insert, which thereby performs a specific switching sequence during load switching.
  • ms milliseconds
  • different switch contacts and resistor contacts are actuated in a specific time sequence.
  • 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.
  • vacuum interrupters are used as switching elements for load switching. This is based on the fact that the use of vacuum interrupters for load switching prevents arcing in the oil and thus the oil pollution of the diverter switch oil, such as in German Patent DE 195 10 809 C1 and DE 40 1 1 019 C1 and German Patent Application DE 42 31 353 A1 and DE 10 2007 004 530 A1.
  • Load selectors of the type mentioned, as described for example in German Patent DE 28 33 126 C2, serve to switch the taps of the control windings of this stage transformers under load and thus compensate for voltage changes in the consumer targeted.
  • a load selector in the interior of which a switching shaft is arranged, to which at least two switching contacts and a diverting contact per phase are attached.
  • the actuation of the switching contacts via levers, which are pressed by cam rings, which are arranged in the interior of the load selector, in the direction of the switching shaft.
  • a load selector which consists of an insulating cylinder with contact elements. Inside the Last Strukturlers a switching shaft is arranged, on which at least one contact frame is fixed with switching contacts. Furthermore, a cam ring is arranged in the interior of the cylinder.
  • the levers which are mechanically connected on the one hand to the switching contacts and on the other hand with the cam ring, serve as actuating means for the switching contacts.
  • a disadvantage of the known from the prior art cam rings is their size. Here is a lot of material needed in the production of these cam rings. Since the cam rings are used as a load dissipation, they must be made of electrically conductive material, such as copper. against the background of rising raw material prices such large cam rings are very expensive. Since the switching sequences are also controlled in a targeted manner by the cam rings and the smallest units of time are important, tight manufacturing tolerances must be maintained. The production of such large parts with extreme accuracy is particularly expensive and time-consuming.
  • the object of the invention is therefore to provide a load selector that is simple in construction, cost-effective to manufacture and assemble while ensuring safe and reliable operation.
  • the load selector according to the invention for carrying out switching from one winding tapping to an adjacent winding tapping comprises a diverter switch insert with an axis-rotatable switching tube which is arranged in an oil vessel.
  • the diverter switch insert includes a first phase, a second phase, and a third phase.
  • Each phase comprises at least one switching segment with at least two vacuum interrupters.
  • Each vacuum interrupter is associated with an actuating lever, each carrying a roller at a first end and cooperating with a second end operatively connected to a vacuum interrupter.
  • An actuating arrangement on an inner wall of the oil vessel cooperates with the rollers of the actuating lever.
  • the actuator assembly includes at least two separate actuators that are physically separate from each other. Each actuator has an upper cam and a lower cam formed, with each cooperating a role of an actuating lever.
  • an actuation of a first vacuum interrupter takes place via the upper control cam and its associated actuating lever, and an actuation of a second vacuum interrupter via the lower control curve and its associated actuating lever.
  • Each actuator carries at least one stage contact and cooperates with a diverting / guiding ring.
  • the at least one step contact holds at least one holding element a respective actuating element on the inner wall of the oil vessel.
  • the discharge / guide ring is conductively connected in the first phase with an electrical connection element, so that the discharge / guide ring is a discharge ring.
  • the electrical connection element is guided through the oil vessel wall.
  • the electrical connection element associated holding element and at least one further holding element are connected to the oil vessel so as to additionally support the actuating element on the inner wall of the oil vessel.
  • the diverter / guide ring is connected in the other two phases via at least two retaining elements with the oil vessel, so that the respective actuating element is additionally supported on the inner wall of the oil vessel.
  • guide rollers may be provided which attach to an upper side and on a lower side of the diverting / guide ring and thus provide the necessary guidance.
  • the load selector is designed as a star point load selector
  • the second and the third phase lead-off / guide rings only have the function of a guide ring and can therefore be made of a non-electrically conductive material.
  • each actuating element has at least one bore with at least one positioning groove for fastening a stepped contact, wherein the stepped contact has at least one web corresponding to the positioning groove.
  • each actuator at least one breakthrough with a stop for attachment of the electrical connection element with holding element or the at least one further holding element for the diverter.
  • the actuating element is preferably made of a dimensionally stable plastic, wherein in the manufacturing process already the upper control cam and the lower control cam are introduced by appropriate forming, in particular without additional machining.
  • An advantage of the load selector, with an actuator assembly consisting of a plurality of physically separate actuators, is the ease of manufacture and the lower manufacturing costs through low cost materials. This is achieved by the material used, namely plastic instead of metal. Since the actuators are not connected continuously, in addition, less material is used as in a continuous rotating actuator assembly. In addition, the risk of distortion in the separate actuators of the actuator assembly is completely excluded, so that the Committee is significantly reduced. Due to the fact that the individual actuators are smaller than a one-piece actuation arrangement, it is possible to precisely and quickly, for example by injection molding, manufacture. The implementation of simple changes to individual actuators is not necessary so that manufacturing tolerances can be easily met.
  • Fig. 1 is a perspective view of a three-phase load selector
  • Fig. 2 is a sectional view of the load selector along the drawn in Fig. 1 section line
  • Fig. 3 is a perspective view of the diverter switch insert of the three-phase load selector of Fig. 1, showing the three switching segments attached to the switching tube and the high-mass element;
  • Fig. 4 is a further perspective view of the diverter switch insert of the three-phase
  • Section line B-B of Figure 2 with a switching segment Section line B-B of Figure 2 with a switching segment.
  • Fig. 6 is a detail of a sectional view taken along section line B-B of Fig. 2 with a
  • FIG. 9 is a perspective sectional view along the section line C-C of Fig. 6.
  • the load selector 1 shows a perspective view of a three-phase on-load tap changer or load selector 1 according to the invention.
  • the load selector 1 has a drive 3, such as an electric motor, with a gearbox 5, which tensions an energy accumulator (not shown). If the energy storage is fully wound up, ie strained, it is unlatched, gives its energy abruptly free and actuates a switching tube 15 of a diverter switch insert 14.
  • the rotating switching tube 15 is supported in an oil vessel 18.
  • the oil vessel 18 is closed at the top with a lid 19 and also carries a bottom 21st
  • the load selector 1 according to the invention has a first phase L1, a second phase L2 and a third phase L3, which are arranged one above the other in the oil vessel 18.
  • a preselector 37 Over the three phases L1, L2, L3 sits a preselector 37.
  • electrical connection elements 38 are provided for preselector contacts on the oil vessel wall 17 of the oil vessel 18.
  • Electrical connection elements 39 for step contacts 392 (see FIGS. 5, 6, 8, 9) of the three phases L1, L2, L3 are likewise arranged on the load selector 1 in such a way that they engage through the oil vessel wall 17 of the oil vessel 18.
  • Fig. 2 shows a sectional view along the line A-A of Fig. 1 of the load selector 1, wherein a plan view of the first phase L1 is shown.
  • a plurality of the contour of the inner wall 20 of the oil vessel 18 adapted actuating elements 50, which constitute an actuating arrangement 41, are arranged.
  • Electrical connection elements 39 for the step contacts 392 engage through the corresponding actuating elements 50 and through the oil vessel wall 17 of the oil vessel 18 to the outer wall 16.
  • Umbrella caps 30 on the outer wall 16 of the oil vessel 18 stop the For this purpose, the electrical connection elements 39 for the step contacts 392, not shown here, and the electrical connection elements 68 for the Ableitcard 391 not shown here via the shield caps 30 with the holding elements (not shown here) of the step contacts 392 and the holding element for the discharge contact of the first phase L1 together, so that the actuating elements 50 are mounted on the inner wall 20 of the oil vessel 18.
  • the umbrella caps 30 rest on the outer wall 16 of the oil vessel 18.
  • Each of the actuators 50 has at least two cams 51, 52 (see FIGS. 5, 6 and 7) which cooperate with corresponding actuating levers 45 provided with rollers 43 of the switching segment 25 of the corresponding phase L1, L2, L3.
  • the switching tube 15 carries in each phase L1, L2, L3 a holder 40 to which a massive element 36, the respective resistor assembly 27 and the respective switching segment 25 are mounted.
  • the switching segment 25 is mounted such that the rollers 43 of the actuating lever 45 with the corresponding control cams 51, 52 of the actuators 50 cooperate.
  • FIG. 3 and 4 show various perspective views of the diverter switch insert 14 of the three-phase load selector 1 according to FIG. 1.
  • Three switching segments 25 are attached to the switching tube 15 of the diverter switch insert 14, so that the load selector 1 is subdivided into the three phases L1, L2, L3.
  • resistance circuits 27, which are assigned to the individual phases L1, L2, L3 of the load selector 1 are likewise fastened to the switching tube 15.
  • movable contacts 29S for stage contacts or movable contacts 29A be connected directly for Ableitcredite, wherein the movable contacts 29S, 29A cooperate with corresponding and not shown here Ableitcard 391 and the likewise not shown stage contacts 392 (see Fig. 5 or 6).
  • a predetermined switching sequence is realized by means of the control cams 51, 52 (see FIGS. 5, 6 and 7) in which a plurality of vacuum interrupters 33, 34 (see FIG. 6) are opened or closed in the individual switching segments 25.
  • a flywheel mass 35 is mounted on the switching tube 15.
  • the switching tube 15 carries a massive element 36, as described below.
  • FIG. 5 shows a section of the rotated perspective sectional view of the line B-B from FIG. 2 with a switching segment 25, the vacuum interrupters 33, 34 not being visible in this view (see FIG. 6).
  • the switching segment 25 is mechanically connected to the switching tube 15 rotatably.
  • the actuating elements 50 are, as shown, arranged on the inner wall 20 of the oil vessel 18 and result in the entirety of the actuating arrangement 41.
  • Each actuating element 50 has an upper control cam 51 and a lower control curve 52.
  • the actuating element 50 is preferably formed from a plastic and is preferably produced by forming or by injection molding without mechanical processing. In the figure shown in Figure 5, the first phase L1 is shown.
  • a diverter / guide ring 391 which is designed as a discharge contact, is arranged in the interior of the load selector 1. This is connected to an electrical connection element 68 (see FIG. 9).
  • Each actuating element 50 is mounted on the inner wall 20 of the oil vessel 18 via the at least one step contact 392 in cooperation with the respective holding elements 31.
  • the diverter ring 391 is fastened via retaining elements 31 on the inner wall 20 of the oil vessel 18 by the actuating arrangement 41 of the plurality of actuators 50.
  • Each step contact 392 is alternately contacted by the movable contacts 29S for the step contacts 392 of the switching segment 25, depending on the stage selected. Outside the oil vessel 18, electrical connection elements 39 of the step contacts 392 are provided, so that an electric line (not shown) leading to a step winding can be attached thereto.
  • Both the diverter / guide ring 391 and the step contacts 392 are arranged in this example between the upper control cam 51 and the lower control curve 52 of the actuating elements 50.
  • FIG. 6 shows a detail of the sectional view along the line BB from FIG. 2, the vacuum interrupters 33, 34 assigned to the switching segment 25 being visible in this view.
  • Each vacuum interrupter 33, 34 is associated with an actuating lever 45.
  • a second end 45b of the actuating lever 45 is connected to the vacuum interrupters 33, 34.
  • a roller 43 is arranged in each case.
  • Each of the actuating elements 50 used according to the invention has an identical construction.
  • the actuating element 50 has at least one bore 60 for the assembly and the passage of the electrical connection elements 39 of the step contacts 392 (see FIGS. 5, 6).
  • At each bore 60 at least one positioning groove 61 is arranged in each case.
  • the web 64 prevents the step contact 392 from twisting during operation. Further, the web 64 facilitates the positionally accurate mounting of the step contacts 392 on the actuating element 50.
  • each actuating element 50 via two stage contacts 392, each having a holding element 31 and an electrical connection element 39 of the step contact 392 have (see Figure 7), connected to the oil vessel 18.
  • each actuator 50 at least one opening 62, each with a stop 63.
  • the openings 62 are used to carry out a holding element 31 or a holding element 31 with an electrical connection elements 68 for the discharge / guide ring 391, via which the discharge / guide ring 391 is fixed.
  • the stop 63 is designed such that the electrical connection element 68 with holding element 31 (see FIG. 9) or holding elements 31 (see FIGS. 5 and 6) alone correspond to such that they can not be rotated during mounting.
  • FIG. 8 shows a stepped contact 392 with the holding element 31, the electrical connection element 39 and at least one web 64. This corresponds to the positioning groove 61 (see FIG. 7) and ensures that the step contact 392 is aligned during assembly and during the Operation can not be turned.
  • the preferred embodiment of the first phase L1 of the load selector 1 has a diverting / guiding ring 391, which is connected in an electrically conductive manner to the electrical connection element 68 for the diverting ring 391.
  • the holding element 31 with the electrical connection element 68 extends through the opening 62 of the actuating element 50 to the outside.
  • the discharge / guide ring 391 is fixed in the interior of the oil container 18 by means of at least two holding elements 31, which in turn extend through the openings 62 of further actuating elements 50. In a load selector 1 with five actuators 50 thus not all openings 62 of the actuators 50 are used. The remaining openings 62 remain free.
  • the actuating elements 50 are each connected via the step contacts 392 in cooperation with the holding elements 31, here in each case two per actuating element 50, with the oil vessel 18. By two stage contacts 392 ensures that the actuators 50 are positioned clearly and against rotation. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)

Description

Lastwähler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lastwähler. Der Lastwähler umfasst einen Lastumschaltereinsatz mit einem um eine Achse drehbaren Schaltrohr, wobei der Lastumschaltereinsatz eine erste Phase, eine zweite Phase und eine dritte Phase umfasst. Jede Phase umfasst mindestens ein Schaltsegment mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren. Jeder der Vakuumschaltröhren ist ein Betätigungshebel zugeordnet, der an einem ersten Ende jeweils eine Rolle trägt und mit einem zweiten Ende betätigend mit jeweils einer Vakuumschaltröhre zusammenwirkt. Eine Betätigungsanordnung an einer Innenwand des Ölgefäßes wirkt mit den Rollen der Betätigungshebel zusammen.
Derartige Lastwähler gehören zu Laststufenschaltern (im Englischen „on-load tap-changers", abgekürzt OLTC) und sind im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Sie dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren.
Ganz allgemein werden Laststufenschalter bei der Umschaltung von einem Motorantrieb betätigt. Durch den Motorantrieb wird eine Abtriebs- beziehungsweise Eintriebswelle bewegt, die einen Kraftspeicher aufzieht. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt im Zeitraum von Millisekunden (ms) einen Lastumschaltereinsatz, der dabei einen spezifischen Schaltablauf während der Lastumschaltung vollführt. Dabei werden dann verschiedene Schaltkontakte und Widerstandskontakte in bestimmter zeitlicher Reihenfolge betätigt. 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. Vorteilhafterweise werden Vakuumschaltröhren als Schaltelemente zur Lastumschaltung eingesetzt. Dies beruht darauf, dass die Verwendung von Vakuumschaltröhren zur Lastumschaltung eine Lichtbogenbildung im Öl und damit die Ölverschmutzung des Lastumschalteröls verhindert, wie beispielsweise in den deutschen Patentschriften DE 195 10 809 C1 und DE 40 1 1 019 C1 sowie den deutschen Offenlegungsschriften DE 42 31 353 A1 und DE 10 2007 004 530 A1 beschrieben.
Lastwähler der eingangs genannten Gattung, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 28 33 126 C2 beschrieben, dienen dazu, die Anzapfungen der Regelwicklungen dieser Stufentransformatoren unter Last umzuschalten und damit Spannungsänderungen beim Verbraucher gezielt auszugleichen.
Aus der WO 2010/142680 A1 ist ein Lastwähler bekannt, in dessen Innerem eine Schaltwelle angeordnet ist, an der mindestens zwei Schaltkontakte und ein Ableitkontakt pro Phase befestigt sind. Die Betätigung der Schaltkontakte erfolgt über Hebel, die durch Nockenringe, die im Inneren des Lastwählers angeordnet sind, in Richtung der Schaltwelle gedrückt werden. Aus der WO 2012/003863 A1 ist ein Lastwähler bekannt, der aus einem Isolierstoffzylinder mit Kontaktelementen besteht. Im Inneren des Lastwählers ist eine Schaltwelle angeordnet, an der mindestens ein Kontaktrahmen mit Schaltkontakten befestigt ist. Weiterhin ist im Inneren des Zylinders ein Nockenring angeordnet. Die Hebel, die einerseits mit den Schaltkontakten und andererseits mit dem Nockenring mechanisch verbunden sind, dienen als Betätigungsmittel für die Schaltkontakte.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Nockenringen ist deren Größe. Hier wird sehr viel Material bei der Herstellung dieser Nockenringe benötigt. Da die Nockenringe als Lastableitung eingesetzt werden, müssen diese aus elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise Kupfer, ausgebildet sein. Vor dem Hintergrund steigender Rohstoffpreise sind derart große Nockenringe sehr teuer. Da durch die Nockenringe auch die Schaltabläufe gezielt gesteuert werden und es hier auf kleinste Zeiteinheiten ankommt, müssen enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Die Herstellung derart großer Teile mit extremer Genauigkeit ist besonders teuer und zeitintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Lastwähler bereitzustellen, der einfach aufgebaut ist, kostengünstig in der Herstellung und Montage ist und dabei einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen Lastwähler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Lastwähler zur Durchführung von Umschaltungen von einer Wicklungsanzapfung zu einer benachbarten Wicklungsanzapfung umfasst einen Lastumschaltereinsatz mit einem um eine Achse drehbaren Schaltrohr, das in einem Ölgefäß angeordnet ist. Der Lastumschaltereinsatz umfasst eine erste Phase, eine zweite Phase und eine dritte Phase. Jede Phase umfasst mindestens ein Schaltsegment mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren. Jeder Vakuumschaltröhre ist ein Betätigungshebel zugeordnet, der an einem ersten Ende jeweils eine Rolle trägt und der mit einem zweiten Ende betätigend mit jeweils einer Vakuumschaltröhre zusammenwirkt. Eine Betätigungsanordnung an einer Innenwand des Olgefäßes wirkt mit den Rollen der Betätigungshebel zusammen. Die Betätigungsanordnung umfasst mindestens zwei separate Betätigungselemente, die körperlich voneinander getrennt sind. Jedes Betätigungselement hat eine obere Steuerkurve und eine untere Steuerkurve ausgeformt, mit der jeweils eine Rolle eines Betätigungshebels zusammenwirkt.
In einer Ausführungsform erfolgt über die obere Steuerkurve und dem ihr zugeordneten Betätigungshebel eine Betätigung einer ersten Vakuumschaltröhre und über die untere Steuerkurve und dem ihr zugeordneten Betätigungshebel eine Betätigung einer zweiten Vakuumschaltröhre. Jedes Betätigungselement trägt mindestens einen Stufenkontakt und wirkt mit einem Ableit-/Führungsring zusammen. Der mindestens eine Stufenkontakt haltert mit mindestens einem Halteelement ein jeweiliges Betätigungselement an der Innenwand des Olgefäßes. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ableit-/Führungsring in der ersten Phase mit einem elektrischen Anschlusselement leitend verbunden, so dass der Ableit-/Führungsring ein Ableitring ist. Das elektrische Anschlusselement ist durch die Ölgefäßwand geführt. Das dem elektrischen Anschlusselement zugeordnete Halteelement und mindestens ein weiteres Halteelement sind mit dem Ölgefäß verbunden, um so das Betätigungselement zusätzlich an der Innenwand des Ölgefäßes zu haltern. Der Ableit-/Führungsring ist in den beiden übrigen Phasen über mindestens zwei Halteelemente mit dem Ölgefäß verbunden, so dass das jeweilige Betätigungselement zusätzlich an der Innenwand des Ölgefäßes gehaltert ist.
An den Schaltsegmenten der einzelnen Phasen können Führungsrollen vorgesehen sein, die an einer oberen Seite und an einer unteren Seite des Ableit-/Führungsrings ansetzen und so für die notwendige Führung sorgen. Für den Fall, dass der Lastwähler als Sternpunktlastwähler ausgeführt ist, haben die Ableit-/Führungsringe der zweiten und der dritten Phase lediglich die Funktion eines Führungsrings und können somit aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein.
Der Ableit-/Führungsring und der mindestens eine Stufenkontakt sind zwischen der oberen Steuerkurve und der unteren Steuerkurve eines jeden Betätigungselements angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform weist jedes Betätigungselement mindestens eine Bohrung mit mindestens einer Positionierungsnut zur Befestigung eines Stufenkontaktes auf, wobei der Stufenkontakt mindestens einen zur Positionierungsnut korrespondierenden Steg besitzt. Ebenso weist jedes Betätigungselement mindestens einen Durchbruch mit einem Anschlag zur Befestigung des elektrischen Anschlusselementes mit Halteelement oder des mindestens einen weiteren Halteelements für den Ableitring auf.
Das Betätigungselement ist bevorzugt aus einem formstabilen Kunststoff hergestellt, wobei beim Herstellungsprozess bereits die obere Steuerkurve und die untere Steuerkurve durch entsprechendes Umformen eingebracht werden, insbesondere ohne zusätzliche spanabhebende Bearbeitung.
Ein Vorteil des Lastwählers, mit einer Betätigungsanordnung, welche aus mehreren körperlich voneinander getrennten Betätigungselementen besteht, ist die Einfachheit der Herstellung und die niedrigeren Herstellungskosten durch kostengünstige Materialien. Dies wird durch das verwendete Material, nämlich Kunststoff anstatt Metall, erreicht. Da die Betätigungselemente nicht durchgehend verbunden sind, wird zusätzlich weniger Material verwendet als bei einer durchgehend umlaufenden Betätigungsanordnung. Hinzu kommt, dass die Verzugsgefahr bei den separaten Betätigungselementen der Betätigungsanordnung vollkommen ausgeschlossen ist, so dass der Ausschuss deutlich reduziert ist. Auf Grund der Tatsache, dass die einzelnen Betätigungselemente kleiner sind als eine einstückige Betätigungsanordnung, ist es möglich, diese präzise und schnell, beispielsweise durch Spritzgießen, herzustellen. Die Durchführung einfacher Änderungen an einzelnen Betätigungselementen ist nicht notwendig, so dass Fertigungstoleranzen einfach eingehalten werden können.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines dreiphasigen Lastwählers;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Lastwählers entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie
A-A;
Fig. 3 eine Perspektivansicht des Lastumschaltereinsatzes des dreiphasigen Lastwählers nach Fig. 1 , wobei die drei am Schaltrohr befestigten Schaltsegmente und das massereiche Element zu sehen sind;
Fig. 4 eine weitere Perspektivansicht des Lastumschaltereinsatzes des dreiphasigen
Lastwählers nach Fig. 1 , wobei die drei am Schaltrohr befestigten Widerstandsanordnungen und das massereiche Element zu sehen sind;
Fig. 5 einen Ausschnitt einer gedrehten perspektivischen Schnittansicht entlang der
Schnittlinie B-B aus Fig. 2 mit einem Schaltsegment;
Fig. 6 einen Ausschnitt einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus Fig. 2 mit einem
Schaltsegment mit Vakuumschaltröhren, jedoch ohne Darstellung des Schaltrohres;
Fig. 7 ein Betätigungselement des erfindungsgemäßen Lastwählers;
Fig. 8 einen Stufenkontakt mit mindestens einem Steg; und
Fig. 9 eine perspektivische Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C aus Fig. 6.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie der erfindungsgemäße Lastwähler sein kann und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen dreiphasigen Laststufenschalters beziehungsweise Lastwählers 1. Der Lastwähler 1 weist einen Antrieb 3, wie beispielsweise einen Elektromotor, mit einem Getriebe 5 auf, der einen nicht dargestellten Kraftspeicher aufzieht. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt ein Schaltrohr 15 eines Lastumschaltereinsatzes 14. Das rotierende Schaltrohr 15 ist dabei in einem Ölgefäß 18 gehaltert. Das Ölgefäß 18 ist nach oben hin mit einem Deckel 19 verschlossen und trägt ferner einen Boden 21 . Der erfindungsgemäße Lastwähler 1 besitzt eine erste Phase L1 , eine zweite Phase L2 und eine dritte Phase L3, die übereinander im Ölgefäß 18 angeordnet sind. Über den drei Phasen L1 , L2, L3 sitzt ein Vorwähler 37. In der hier dargestellten Ansicht sind elektrische Anschlusselemente 38 für Vorwählerkontakte an der Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 vorgesehen. Elektrische Anschlusselemente 39 für Stufenkontakte 392 (siehe Fig. 5, 6, 8, 9) der drei Phasen L1 , L2, L3 sind ebenfalls dabei derart am Lastwähler 1 angeordnet, dass sie durch die Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 greifen.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 1 des Lastwählers 1 , wobei eine Draufsicht auf die erste Phase L1 dargestellt ist. An einer Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 sind für die zweite Phase L2 mehrere an die Kontur der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 angepasste Betätigungselemente 50, die eine Betätigungsanordnung 41 darstellen, angeordnet. Elektrische Anschlusselemente 39 für die Stufenkontakte 392 (siehe Fig. 5, 6, 8 und 9) greifen durch die entsprechenden Betätigungselemente 50 und durch die Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 zu dessen Außenwand 16. Schirmkappen 30 an der Außenwand 16 des Ölgefäßes 18 halten die an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 angeordneten Betätigungselemente 50. Hierzu wirken die elektrischen Anschlusselemente 39 für die hier nicht dargestellten Stufenkontakte 392 und das elektrische Anschlusselemente 68 für den hier nicht dargestellten Ableitkontakt 391 über die Schirmkappen 30 mit den Halteelementen (hier nicht dargestellt) der Stufenkontakte 392 und dem Halteelement für den Ableitkontakt der ersten Phase L1 zusammen, so dass die Betätigungselemente 50 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 gehaltert sind. Die Schirmkappen 30 liegen auf der Außenwand 16 des Ölgefäßes 18 auf. Jedes der Betätigungselemente 50 hat mindestens zwei Steuerkurven 51 , 52 (siehe Fig. 5, 6 und 7) ausgebildet, die mit entsprechenden und mit Rollen 43 versehenen Betätigungshebeln 45 des Schaltsegments 25 der entsprechenden Phase L1 , L2, L3 zusammenwirken.
Das Schaltrohr 15 trägt in jeder Phase L1 , L2, L3 eine Halterung 40, an der ein massereiches Element 36, die jeweilige Widerstandsanordnung 27 und das jeweilige Schaltsegment 25 montiert sind. Das Schaltsegment 25 ist dabei derart montiert, dass die Rollen 43 der Betätigungshebel 45 mit den entsprechenden Steuerkurven 51 , 52 der Betätigungselemente 50 zusammenwirken.
Fig. 3 und 4 zeigen verschiedene Perspektivansichten des Lastumschaltereinsatzes 14 des dreiphasigen Lastwählers 1 nach Fig. 1. Am Schaltrohr 15 des Lastumschaltereinsatzes 14 sind drei Schaltsegmente 25 befestigt, so dass der Lastwähler 1 in die drei Phasen L1 , L2, L3 unterteilt ist. Neben den Schaltsegmenten 25 sind am Schaltrohr 15 ebenso Widerstandsanordnungen 27 befestigt, die den einzelnen Phasen L1 , L2, L3 des Lastwählers 1 zugeordnet sind. Durch ein Drehen des Schaltrohres 15 können bewegliche Kontakte 29S für Stufenkontakte oder bewegliche Kontakte 29A für Ableitkontakte direkt beschaltet werden, wobei die beweglichen Kontakte 29S, 29A mit entsprechenden und hier nicht dargestellten Ableitkontakten 391 beziehungsweise den ebenfalls nicht dargestellten Stufenkontakten 392 zusammenwirken (siehe hierzu Fig. 5 oder 6). Ein vorgegebener Schaltablauf wird mittels der Steuerkurven 51 , 52 (siehe hierzu Fig. 5, 6 und 7) realisiert, in dem eine Mehrzahl von Vakuumschaltröhren 33, 34 (siehe Fig. 6) in den einzelnen Schaltsegmenten 25 geöffnet beziehungsweise geschlossen werden.
Erfindungsgemäß ist eine Schwungmasse 35 am Schaltrohr 15 montiert. Zudem trägt das Schaltrohr 15 ein massereiches Element 36, wie nachfolgend beschrieben ist.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt der gedrehten perspektivischen Schnittansicht der Line B-B aus Fig. 2 mit einem Schaltsegment 25, wobei in dieser Ansicht die Vakuumschaltröhren 33, 34 nicht zu sehen sind (siehe Fig. 6). Das Schaltsegment 25 ist dabei mit dem Schaltrohr 15 drehfest mechanisch verbunden. Die Betätigungselemente 50 sind, wie dargestellt, an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 angeordnet und ergeben in der Gesamtheit die Betätigungsanordnung 41. Jedes Betätigungselement 50 weist eine obere Steuerkurve 51 und eine untere Steuerkurve 52 auf. Das Betätigungselement 50 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet und wird vorzugsweise durch Umformen oder durch Spritzguss ohne mechanische Bearbeitung hergestellt. Bei der in Figur 5 gezeigten Abbildung ist die erste Phase L1 dargestellt. Ein Ableit-/Führungsring 391 , der als Ableitkontakt ausgebildet ist, ist im Inneren des Lastwählers 1 angeordnet. Dieser ist mit einem elektrischen Anschlusselement 68 (siehe Fig. 9) verbunden. Jedes Betätigungselement 50 ist über den mindestens einen Stufenkontakt 392 in Zusammenwirkung mit den jeweiligen Halteelementen 31 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 montiert. Der Ableitring 391 ist über Halteelemente 31 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 durch die Betätigungsanordnung 41 aus den mehreren Betätigungselementen 50 befestigt. Jeder Stufenkontakt 392 wird von den beweglichen Kontakten 29S für die Stufenkontakte 392 des Schaltsegments 25 abwechselnd je nach gewählter Stufe kontaktiert. Außerhalb des Ölgefäßes 18 sind elektrische Anschlusselemente 39 der Stufenkontakte 392 vorgesehen, so dass eine elektrische Leitung (nicht dargestellt), die zu einer Stufenwicklung führt, daran befestigt werden kann.
Sowohl der Ableit-/Führungsring 391 als auch die Stufenkontakte 392 sind in diesem Beispiel zwischen der oberen Steuerkurve 51 und der unteren Steuerkurve 52 der Betätigungselemente 50 angeordnet.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt der Schnittansicht entlang der Line B-B aus Figur 2, wobei in dieser Ansicht die dem Schaltsegment 25 zugeordneten Vakuumschaltröhren 33, 34 zu erkennen sind. Jeder Vakuumschaltröhre 33, 34 ist ein Betätigungshebel 45 zugeordnet. Je ein zweites Ende 45b des Betätigungshebels 45 ist mit den Vakuumschaltröhren 33, 34 verbunden. Am ersten Ende 45a eines jeden Betätigungshebels 45 ist jeweils eine Rolle 43 angeordnet. Durch Drehung des Schaltrohres 15 und der mit diesem verbundenen Schaltsegmenten 25 werden die obere Steuerkurve 51 beziehungsweise untere Steuerkurve 52 durch jeweils eine Rolle 43 eines Betätigungshebels 45 abgefahren und durch dieses Zusammenwirken werden die Vakuumschaltröhren 33, 34 des Schaltsegments 25 in der vorbestimmten Weise betätigt. Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Betätigungselements 50. Jedes der erfindungsgemäß verwendeten Betätigungselemente 50 ist identisch aufgebaut. Das Betätigungselement 50 weist mindestens eine Bohrung 60 für die Montage und die Durchführung der elektrischen Anschlusselemente 39 der Stufenkontakte 392 (siehe Fig. 5, 6) auf. An jeder Bohrung 60 ist jeweils mindestens eine Positionierungsnut 61 angeordnet. Diese korrespondiert mit einem am jeweiligen Stufenkontakt 392 ausgebildeten Steg 64 (siehe Fig. 8). Der Steg 64 verhindert, dass sich der Stufenkontakt 392 während des Betriebes verdreht. Ferner erleichtert der Steg 64 die positionsgenaue Montage der Stufenkontakte 392 am Betätigungselement 50. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Betätigungselement 50 über zwei Stufenkontakte 392, die über jeweils ein Halteelement 31 und ein elektrisches Anschlusselement 39 des Stufen kontakts 392 verfügen (siehe Figur 7), mit dem Ölgefäß 18 verbunden.
Weiterhin weist jedes Betätigungselement 50 mindestens einen Durchbruch 62 mit jeweils einem Anschlag 63 auf. Die Durchbrüche 62 dienen der Durchführung eines Halteelementes 31 oder eines Halteelementes 31 mit einem elektrischen Anschlusselemente 68 für den Ableit-/Führungsring 391 , über die der Ableit-/Führungsring 391 fixiert wird. Der Anschlag 63 ist derart ausgebildet, dass das elektrische Anschlusselement 68 mit Halteelement 31 (siehe Fig. 9) beziehungsweise Halteelemente 31 (siehe Fig. 5 und 6) alleine derart dazu korrespondieren, dass diese beim Montieren nicht verdreht werden können. Figur 8 zeigt einen Stufenkontakt 392 mit dem Halteelement 31 , dem elektrischen Anschlusselement 39 sowie mit mindestens einem Steg 64. Dieser korrespondiert mit der Positionierungsnut 61 (siehe Fig. 7) und stellt sicher, dass der Stufenkontakt 392 bei der Montage ausgerichtet wird und während des Betriebes nicht mehr gedreht werden kann. Figur 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C aus Figur 6. Die bevorzugte Ausführungsform der ersten Phase L1 des Lastwählers 1 weist einen Ableit-/Führungsring 391 auf, der elektrisch leitend mit dem elektrischen Anschlusselement 68 für den Ableitring 391 verbunden ist. Das Halteelement 31 mit dem elektrischen Anschlusselement 68 erstreckt sich dabei durch den Durchbruch 62 des Betätigungselementes 50 nach außen. Weiterhin ist der Ableit-/Führungsring 391 mittels mindestens zweier Halteelemente 31 , die sich wiederum durch die Durchbrüche 62 weiterer Betätigungselemente 50 erstrecken, im Inneren des Ölgefäßes 18 fixiert. Bei einem Lastwähler 1 mit fünf Betätigungselementen 50 werden somit nicht alle Durchbrüche 62 der Betätigungselemente 50 genutzt. Die restlichen Durchbrüche 62 bleiben frei. Die Betätigungselemente 50 sind jeweils über die Stufenkontakte 392 in Zusammenwirken mit den Halteelementen 31 , hier jeweils zwei pro Betätigungselement 50, mit dem Ölgefäß 18 verbunden. Durch je zwei Stufenkontakte 392 wird sichergestellt, dass die Betätigungselemente 50 eindeutig und verdrehsicher positioniert sind. Bezugszeichenliste
1 Laststufenschalter, Lastwähler
3 Antrieb
5 Getriebe
14 Lastu mschalterei nsatz
15 Schaltrohr
16 Außenwand des Ölgefäßes
17 Ölgefäßwand
18 Ölgefäß
19 Deckel
20 Innenwand des Ölgefäßes
21 Boden
25 Schaltsegment
27 Widerstandsanordnung
29A beweglicher Kontakt für Ableitkontakt
29S beweglicher Kontakt für Stufenkontakt
30 Schirm kappe
31 Halteelement
33 Vakuumschaltröhre
34 Vakuumschaltröhre
35 Schwungmasse
36 massereiches Element
37 Vorwähler
38 elektrisches Anschlusselement für Vorwählerkontakt
39 elektrisches Anschlusselement für Stufenkontakt
391 Ableitkontakt, Ableit-/Führungsring
392 Stufenkontakt
40 Halterung
41 Betätigungsanordnung
43 Rolle
45 Betätigungshebel
45a erstes Ende
45b zweites Ende
50 Betätigungselement
51 obere Steuerkurve
52 untere Steuerkurve
53 elektrisch leitfähiges Verbindungselement
54 Verschraubung
55 elektrische Verbindung
60 Bohrung 61 Positionierungsnut
62 Durchbruch
63 Anschlag
64 Steg
65 Innenfläche des Betätigungselements
68 elektrisches Anschlusselement für Ableitkontakt/Ableitring
A-A Schnittline
B-B Schnittlinie
C-C Schnittline
L1 erste Phase
L2 zweite Phase
L3 dritte Phase

Claims

Ansprüche
1. Lastwähler (1 ) mit
einem Lastumschaltereinsatz (14) mit einem um eine Achse (A) drehbaren Schaltrohr (15), das in einem Ölgefäß (18) angeordnet ist, wobei
der Lastumschaltereinsatz (14) eine erste Phase (L1 ), eine zweite Phase (L2) und eine dritte Phase (L3) umfasst,
jede Phase (L1 , L2, L3) mindestens ein Schaltsegment (25) mit mindestens zwei Vakuumschaltröhren (33, 34) umfasst und
jeder Vakuumschaltröhre (33, 34) ein Betätigungshebel (45) zugeordnet ist, der an einem ersten Ende (45a) jeweils eine Rolle (43) trägt und mit einem zweiten Ende (45b) betätigend mit jeweils einer Vakuumschaltröhre (33, 34) zusammenwirkt; und
einer Betätigungsanordnung (41 ) an einer Innenwand (20) des Ölgefäßes (18), die mit den Rollen (43) der Betätigungshebel (45) zusammenwirkt;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungsanordnung (41 ) mindestens zwei separate Betätigungselementen (50) umfasst; und
dass jedes Betätigungselement (50) eine obere Steuerkurve (51 ) und eine untere Steuerkurve (52) ausgeformt hat, mit der jeweils eine Rolle (43) eines Betätigungshebels (45) zusammenwirkt.
2. Lastwähler (1 ) nach Anspruch 1 , wobei über die obere Steuerkurve (51 ) und dem ihr zugeordneten Betätigungshebel (45) eine Betätigung einer ersten Vakuumschaltröhre (33) und über die untere Steuerkurve (52) und dem ihr zugeordneten Betätigungshebel (45) eine Betätigung einer zweiten Vakuumschaltröhre (34) erfolgt.
3. Lastwähler (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedes Betätigungselement (50) mindestens einen Stufenkontakt (392) trägt und mit einem Ableit-/Führungsring (391 ) zusammenwirkt.
4. Lastwähler (1 ) nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine Stufenkontakt (392) mit mindestens einem Halteelement (31 ) das jeweilige Betätigungselement (50) an der Innenwand (20) des Ölgefäßes (18) haltert.
5. Lastwähler (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 4,
wobei der Ableit-/Führungsring (391 ) in der ersten Phase (L1 ) mit einem elektrischen Anschlusselement (68) leitend verbunden ist,
wobei das elektrische Anschlusselement (68) durch die Ölgefäßwand (17) geführt ist und wobei das dem elektrischen Anschlusselement (68) zugeordnete Halteelement (31 ) und mindestens ein weiteres Halteelement (31 ) mit dem Ölgefäß (18) verbunden sind, um so das
Betätigungselement (50) zusätzlich an der Innenwand (20) des Ölgefäßes (18) zu haltern. Lastwähler (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Ableit-/Führungsring (391 ) in den beiden übrigen Phasen (L2, L3) über mindestens zwei Halteelemente (31 ) mit dem Ölgefäß (18) verbunden ist, so dass das jeweilige Betätigungselement (50) zusätzlich an der Innenwand (20) des Ölgefäßes (18) gehaltert ist.
Lastwähler (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Ableit-/Führungsring (391 ) und der mindestens eine Stufenkontakt (392) zwischen der oberen Steuerkurve (51 ) und der unteren Steuerkurve (52) eines jeden Betätigungselements (50) angeordnet sind.
Lastwähler (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei jedes Betätigungselement (50) mindestens eine Bohrung (60) mit mindestens einer Positionierungsnut (61 ) zur Befestigung eines Stufenkontaktes (392) aufweist und wobei der Stufenkontakt (392) mindestens einen zur Positionierungsnut (61 ) korrespondierenden Steg (64) aufweist.
Lastwähler (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei jedes Betätigungselement (50) mindestens einen Durchbruch (62) mit einem Anschlag (63) zur Befestigung des elektrischen Anschlusselementes (68) mit Halteelement (31 ) oder des mindestens einen weiteren Halteelements (31 ) für den Ableitring (391 ) aufweist.
Lastwähler (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedes Betätigungselement (50) aus einem formstabilen Kunststoff hergestellt ist und wobei beim Herstellungsprozess durch Umformen die obere Steuerkurve (51 ) und die untere Steuerkurve (52) ohne zusätzliche spanabhebende Bearbeitung ausbildbar sind.
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