EP3427284A1 - Laststufenschalter - Google Patents

Laststufenschalter

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EP3427284A1
EP3427284A1 EP17709649.2A EP17709649A EP3427284A1 EP 3427284 A1 EP3427284 A1 EP 3427284A1 EP 17709649 A EP17709649 A EP 17709649A EP 3427284 A1 EP3427284 A1 EP 3427284A1
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EP
European Patent Office
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base plate
selector
diverter switch
changer
load tap
Prior art date
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EP17709649.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3427284C0 (de
EP3427284B1 (de
Inventor
Markus Meyer
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
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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
Priority to HRP20231216TT priority Critical patent/HRP20231216T1/hr
Publication of EP3427284A1 publication Critical patent/EP3427284A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3427284C0 publication Critical patent/EP3427284C0/de
Publication of EP3427284B1 publication Critical patent/EP3427284B1/de
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    • 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
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    • 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
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/0005—Tap change devices
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap changer according to the resistance principle.
  • On-load tap-changers according to the resistance principle are basically based on two alternative basic principles. Either as a so-called load selector or as a diverter switch with a selector.
  • DE 10 2013 107 545 A1 describes a load selector which performs the selection of the desired, new stage contact and the switchover from the current-current, old stage contact to the new stage contact in one go under load.
  • the change-over performing diverter switch insert on which the vacuum interrupters, the movable contacts and the resistors are mounted, rotatably disposed in a sealed oil vessel.
  • the invention proposes an on-load tap changer according to the resistance principle, comprising - a voter base plate;
  • a diverter switch comprising a transient resistor and mounted to the diverter switch base plate
  • a common drive shaft which actuates and / or drives the selector and the diverter switch.
  • the on-load tap-changer is cost-effective in production due to the plate design, easy to install and safe to operate.
  • the diverter switch is mounted with all its parts on the diverter switch base plate and the voter with all its parts on the voter base plate.
  • the drive shaft actuates and / or drives the diverter switch and the selector in common. Due to the particularly simple structure, it is possible to variably arrange both the selector and the diverter switch of a phase, as well as the respective phases among themselves, at a distance from each other, depending on the voltage requirements.
  • the selector base plate and the diverter switch base plate may be formed as desired in any manner, for example, an insulating material such as an insulating material.
  • an insulating material such as an insulating material.
  • Plastic or fiber-reinforced plastic in particular a mixture of polyamide or polyphthalamide with glass fibers.
  • the diverter switch base plate is arranged parallel to the selector base plate.
  • the drive shaft can be formed as desired in any manner, for example, such that it is constructed from one piece or from several parts.
  • the on-load tap changer can have a preselector which is likewise actuated and / or driven by the common drive shaft.
  • the preselector serves to switch a control winding in the same direction or in the opposite direction to a main winding.
  • the selection can be arranged on the selector base plate, on-load tap-changer baseplate or a separate selection baseplate.
  • the drive shaft can be driven directly by an electric motor. Between the electric motor and the drive shaft, a spring energy storage or an intermediate gear can be arranged.
  • the on-load tap-changer comprises a rod mechanically connecting the selector base plate and the diverter switch base plate together.
  • At least one additional rod or alternatively or in addition to the rods at least one spacer and / or at least one plate can be used.
  • the connection can also be realized by means of spacers which are sprayed onto the selector base plate and / or the diverter switch base plate.
  • the on-load tap-changer comprises
  • a first driver on a first side of the selector baseplate, a first driver
  • the drive shaft actuates and / or drives the two drivers.
  • the on-load tap-changer comprises
  • a first moving contact mechanically connected to the first Geneva wheel and selectively connectable to each of the fixed contacts on the first side;
  • a second moving contact which is mechanically connected to the second Geneva wheel and can be selectively connected to each of the fixed contacts on the second side.
  • the fixed contacts extend from the first page through the selector base plate to the second side.
  • the on-load tap-changer comprises
  • the on-load tap-changer comprises
  • a tilting lever is arranged between the moving contact and the cam disc
  • the on-load tap-changer comprises
  • the arrangement of the individual parts, in particular vacuum interrupter, resistor and switching element can be distributed as required to the first and / or the second side of the diverter switch base plate. Also, the operation of the vacuum interrupter and the switching element can be done directly or via gears, Geneva wheels or connecting rods.
  • the on-load tap-changer comprises
  • the drive shaft also drives the other voters and the other diverter switch.
  • the other voters such as the selector and / or the two other diverter switch are designed as the diverter switch. It may be specified that the on-load tap-changer comprises
  • each selection base plate is arranged parallel to the respective selector base plate and / or the respective diverter switch base plate.
  • At least one of the selector and at least one of the diverter switch and at least one of the optionally present preselector of at least one phase of a transformer are assigned.
  • the on-load tap-changer comprises
  • a bar that mechanically connects the voter base plates, the diverter switch base plates and the optional selector base plates to each other.
  • At least one additional rod or alternatively or in addition to the rods at least one spacer and / or at least one plate can be used.
  • the connection may also be realized by means of spacers sprayed onto the selector baseplates and / or the diverter switch base plates and / or the selector baseplates.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a three-phase on-load tap-changer after
  • FIG. 2 shows a first side of one of the selectors of the on-load tap-changer formed according to a preferred embodiment
  • FIG. 3 a second side of the selector
  • FIG. 4 the first page of the voter, with a wheel of Maltese removed
  • FIG. 5 shows a first side of one of the load changeover switches of the on-load tap-changer formed in accordance with a preferred embodiment
  • FIG. 6, a second side of the diverter switch;
  • FIG. 7 the selector and the diverter switch in assembled condition;
  • FIG. 8 shows a second embodiment of a three-phase on-load tap-changer according to the resistance principle.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of an on-load tap-changer 1 according to the resistance principle.
  • the on-load tap-changer 1 here has three selectors 20 and three load changeover switches 40.
  • Each selector 20 and each diverter switch 40 is associated with a particular phase of a tapped transformer (not shown).
  • a single-phase variant of the on-load tap-changer 1 according to the invention would therefore have only one load changeover switch 40 and only one selector 20.
  • Each selector 20 is mounted on a selector base 21 and each diverter switch 40 on a diverter switch base 41.
  • the individual plates 21, 41 are pushed onto at least one rod 15 and are held over this.
  • the attachment of the individual plates 21, 41 can also be done in other ways, e.g.
  • a common drive shaft 10 drives all the selectors 20 and diverter switch 40.
  • the drive shaft 10 extends through the individual plates 21, 41 to actuate the selectors 20 and the diverter switches 40.
  • the drive shaft 10 is preferably actuated via a bevel gear 12 by a motor 13.
  • the drive shaft 10 may also be formed directly actuated by a motor 13.
  • the drive shaft 10 may be formed from one or more parts.
  • FIG. 2 and FIG. 4 shows one of the selectors 20 of the on-load tap-changer 1 designed according to a preferred embodiment.
  • the voter base plate 21 is preferably made of an insulating material such as plastic or fiber reinforced plastic (eg, a mixture of polyamide or polyphthalamide with glass fibers).
  • the selector base plate 21 has a first side 22 and a second, opposite side 32 on.
  • On the first side 22 a plurality of fixed contacts 18 are arranged, which are connected via lines 19 with winding taps of a control winding of the tapped transformer.
  • the fixed contacts 18 extend from the first side 22 through the selector base plate 21 to the second side 32.
  • the fixed contacts 18 are preferably made of copper and are additionally silvered.
  • a first Geneva wheel 25 with a first movably mounted moving contact 23 is mounted on the first side 22.
  • the first Geneva wheel 25 is rotatably mounted about an axis 1 1 on a first bearing axis 26.
  • the bearing axis 26 is formed as a separate part mechanically connected to the selector base plate 21.
  • the bearing axis 26 can be sprayed with in the manufacture of the selector base plate 21 and formed with this as a unit.
  • a first driver 27 is arranged, which is actuated via the drive shaft 10 which extends through the selector base plate 20.
  • the first driver 27, a first cam 28 which engages in the first Geneva wheel 25 and this rotates.
  • the first driver 27 Upon actuation of the selector 20, the first driver 27 is rotated 360 °.
  • the first Geneva wheel 25 When interacting with the first Geneva wheel 25, the first Geneva wheel 25 is turned only piecemeal, that is, by the fraction of a complete rotation with a complete rotation of the first driver 27.
  • the continuous rotational movement of the first driver 27 is converted into a stepwise or piecewise rotation of the first Geneva wheel 25.
  • the combination of a Maltese wheel and a driver allows even in the idle state, ie before or after the operation of the voter, a blocking function of both parts against each other.
  • the first moving contact 23 Prior to the actuation of the first Geneva wheel 25, the first moving contact 23 always contacts one of the fixed contacts 18 and electrically conductively connects them to a terminal 29 of a first branch of the diverter switch 40.
  • the selector 20 When the selector 20 is actuated, the first Geneva wheel 25 is rotated and the first moving contact is thereby produced 23 switched from this fixed contact 18 to a neighboring fixed contact 18.
  • each fixed contact 18 takes place on the first side 22 at a first contact region 24 via the first moving contact 23.
  • the second side 32 of the selector 20 is shown. Again, the fixed contacts 18 are connected via lines 19 with winding taps of the control winding of the tapped transformer. Furthermore, on the second side 32, a second Maltese wheel Mounted 35 with a second moving contact 33.
  • the second Geneva wheel 35 is also rotatably mounted about the axis 1 1 on a second bearing axis 36.
  • a second driver 37 is disposed adjacent to the second Geneva wheel 35 and is actuated by the same drive shaft 10 as the first driver 27. In this case, the second driver 37, a second cam 38 which engages in the second Geneva wheel 35 and this rotates.
  • the first cam 28 is arranged offset to the second cam 38 and the drivers 27, 37 and thus the cams 28, 38 are arranged offset.
  • the staggered arrangement of the cams 28, 38 or drivers 27, 37 results in a time-shifted actuation of the Geneva wheels 25, 35 and thus of the moving contacts 23, 33.
  • the second moving contact 33 Prior to the actuation of the second Geneva wheel 35, the second moving contact 33 always contacts one of the fixed contacts 18 and electrically conductively connects it to a terminal 39 of a second branch of the diverter switch 40.
  • the selector 20 When the selector 20 is actuated, the second Geneva wheel 35 is rotated, thereby causing the second moving contact 33 switched from this fixed contact 18 to a neighboring fixed contact 18.
  • the moving contacts 23, 33 contact the same fixed contact 18. However, this may vary depending on the circuit. The contacting of each fixed contact 18 takes place on the second side 32 at a second contact region 34 via the second moving contact 33.
  • FIG. 5 illustrates one of the load changeover switches 40 of the on-load tap-changer 1 designed in accordance with a preferred embodiment.
  • the diverter switch base plate 41 is preferably made of an insulating material such as plastic or fiber reinforced plastic (eg, a mixture of polyamide or polyphthalamide with glass fibers) and has a first side 42 and a second, opposite side 52.
  • a vacuum interrupter 43 is arranged, which is fastened by means of holders 44 to the diverter switch base plate 41.
  • the vacuum interrupter 43 comprises a fixed contact 45 and a moving contact 46, via which the vacuum interrupter 43 is opened or closed.
  • a cam disk 47 is mounted on the first side 42.
  • a rocker arm 48 is rotatably mounted such that upon rotation of the cam plate 47, one end 50 of the rocker arm 48 a contour 49 of the cam 47 leaves and thereby the vacuum interrupter 43 is actuated, that closes or opens via the moving contact 46 ,
  • the moving contact 46 is guided during actuation in a holder.
  • the second side 52 of the diverter switch 40 is shown.
  • a resistor 53 is arranged on the second side 52.
  • a first gear 54 which corresponds to the cam disk 47 on the first side 42, rotatably supported on the second side 52.
  • the drive shaft 10 passes through the cam disk 47, the diverter switch base plate 41 and the first gear 54 and drives the cam disk 47 and the first gear 54. Furthermore, a switching element 55, which is driven via a combination of a second gear 56 and a connecting rod 57, mounted on the second side 52. By actuating the drive shaft 10, the switching element 55 is actuated via the individual gears 54, 56 and the connecting rod 57. Here, therefore, the rotational movement of the drive shaft 10 is converted into a linear movement of the switching element 55.
  • the switching element 55 is designed as a bridging switch.
  • the switching element 55 may also be designed as a rotary switch.
  • the arrangement of the individual parts, in particular the vacuum interrupter, the resistor and the switching element, can be distributed as required to the first and / or the second side of the diverter switch base plate.
  • the operation of the vacuum interrupter and the switching element can be done via gears, Geneva wheels, connecting rods.
  • FIG. 7 the selector 20 and the selector base 21 of FIG. 2 and 3 and the diverter switch 40 and diverter switch base 41 of FIG. Figures 5 and 6 associated with a phase are shown assembled.
  • the voter base plate 21 is connected via two rods 15 to the diverter switch base plate 41.
  • the drive shaft 10 passes through the drivers 27, 37, the cam plate 47 and the two base plates 21, 41st
  • FIG. 8 a second embodiment of the on-load tap-changer 1 is shown schematically.
  • the on-load tap-changer 1 has a preselector 60 for each phase, which is also actuated by the common drive shaft 10.
  • the preselector 60 serves to switch a control winding of the respective phase in the same direction or in the opposite direction to a corresponding main winding.
  • Each preselector 60 is mounted on a separate preselector base plate 61, but may also be mounted on the selector base plate 21 or the on-load tap-changer base plate 41 of the respective phase as needed.
  • the operation of the preselector 60 can be done directly via the drive shaft 10 or indirectly, for example via a transmission.
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Abstract

Ein Laststufenschalter (1) nach dem Widerstandsprinzip umfasst – eine Wählergrundplatte (21); – einen Wähler (20), der an der Wählergrundplatte (21) montiert ist; – eine Lastumschaltergrundplatte (41); – einen Lastumschalter (40), der an der Lastumschaltergrundplatte (41) montiert ist und einen Überschaltwiderstand (53) umfasst, – eine gemeinsame Antriebswelle (10), die den Wähler (20) und den Lastumschalter (40) betätigt.

Description

LASTSTUFENSCHALTER
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter nach dem Widerstandsprinzip.
Laststufenschalter nach dem Widerstandsprinzip sind grundsätzlich auf zwei alternativen Grundprinzipien aufgebaut. Entweder als sogenannte Lastwähler oder als Lastumschalter mit einem Wähler. DE 10 2013 107 545 A1 beschreibt einen Lastwähler, der das Wählen des gewünschten, neuen Stufen kontakts und das Umschalten vom aktuell stromführenden, alten Stufenkontakt auf den neuen Stufenkontakt in einem Rutsch unter Last durchführt. Dabei ist der die Umschaltung durchführende Lastumschaltereinsatz, an dem die Vakuumschaltröhren, die beweglichen Kontakte und die Widerstände angebracht sind, drehbar in einem abgeschlossenen Ölgefäß angeordnet.
DE 25 29 381 C3 beschreibt einen Laststufenschalter, bei dem zuerst das Wählen ohne Last relativ langsam durch einen Wähler und anschließend das Umschalten möglichst schnell unter Last durch einen Lastumschalter erfolgt. Wähler und Lastumschalter sind zwei räumlich getrennte Baueinheiten. Dabei ist der Lastumschalter mit seinen Über- schaltwiderständen und Schaltkontakten in einem separaten und dichten Ölgefäß untergebracht. Der Wähler, der aus einer Konstruktion aus Isolierstäben, die von zwei Käfigringen gehalten werden, besteht, ist unterhalb des Lastumschalters in dem Transformatorgehäuse angeordnet. Sowohl der Lastwähler als auch der Lastumschalter mit Wähler funktionieren nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip, gemäß dem der Kreisstrom, der beim Umschalten während der zwischenzeitlich gleichzeitigen Kontaktierung des alten und neuen Stufenkontakts fließt, dadurch begrenzt wird, dass er durch ohmsche Widerstände geführt wird. Je länger der Kreisstrom durch die Widerstände fließt, desto mehr heizen sich diese auf. Aus diesem Grund wird bei den Laststufenschaltern aus dem Stand der Technik die Umschaltung möglichst schnell mit Hilfe von Federenergiespeichern durchgeführt, die vorher von einem Motorantrieb aufgezogen wurden.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs vor. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen An- Sprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt einen Laststufenschalter nach dem Widerstandsprinzip vor, umfassend - eine Wählergrundplatte;
- eine Lastumschaltergrundplatte;
- einen Wähler, der an der Wählergrundplatte montiert ist;
- einen Lastumschalter, der einen Überschaltwiderstand umfasst und an der Lastumschaltergrundplatte montiert ist,
- eine gemeinsame Antriebswelle, die den Wähler und den Lastumschalter betätigt und/oder antreibt.
Der Laststufenschalter ist durch die Plattenbauweise kostengünstig in der Produktion, einfach in der Montage und sicher im Betrieb. Dabei ist der Lastumschalter mit seinen sämtlichen Teilen auf der Lastumschaltergrundplatte montiert und der Wähler mit seinen sämtlichen Teilen auf der Wählergrundplatte. Die Antriebswelle betätigt und/oder treibt den Lastumschalter und den Wähler gemeinsam an. Auf Grund des besonders einfachen Aufbaus ist es möglich, sowohl den Wähler und den Lastumschalter einer Phase, als auch die jeweiligen Phasen unter sich, im Abstand zueinander, je nach Spannungsanforderun- gen, variabel anzuordnen.
Dabei können die Wählergrundplatte und die Lastumschaltergrundplatte nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise aus einem isolierenden Material wie z.B. Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einer Mischung aus Polyamid oder Polyphthalamid mit Glasfasern. Vorzugsweise ist die Lastumschaltergrundplatte parallel zu der Wählergrundplatte angeordnet.
Die Antriebswelle kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet werden, beispielsweise derart, dass diese aus einem Stück oder aus mehreren Teilen aufgebaut ist.
Weiterhin kann der Laststufenschalter einen Vorwähler aufweisen, der ebenfalls von der gemeinsamen Antriebswelle betätigt und/oder angetrieben wird. Der Vorwähler dient dazu, eine Regelwicklung gleichsinnig oder gegensinnig zu einer Stammwicklung hinzu zu schalten. Der Vorwähler kann auf der Wählergrundplatte, der Laststufenschaltergrundplat- te oder einer separaten Vorwählergrundplatte angeordnet sein.
Die Antriebswelle kann direkt von einem Elektromotor angetrieben werden. Zwischen dem Elektromotor und der Antriebswelle kann ein Federenergiespeicher oder ein Zwischengetriebe angeordnet sein.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst - einen Stab, der die Wählergrundplatte und die Lastumschaltergrundplatte miteinander mechanisch verbindet.
Dabei kann wenigstens ein zusätzlicher Stab oder alternativ oder zusätzlich zu den Stäben wenigstens ein Distanzhalter und/oder wenigstens eine Platte benutzt werden. Die Verbindung kann auch mittels Abstandshaltern realisiert werden, die auf die Wählergrundplatte und/oder die Lastumschaltergrundplatte aufgespritzt sind.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- auf einer ersten Seite der Wählergrundplatte einen ersten Treiber;
- auf einer zweiten, gegenüberliegen Seite der Wählergrundplatte einen zweiten Treiber; wobei
- die Antriebswelle die beiden Treiber betätigt und/oder antreibt.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- auf der ersten Seite der Wählergrundplatte ein erstes Malteserrad;
- auf der zweiten Seite der Wählergrundplatte ein zweites Malteserrad;
- mehrere Festkontakte auf der ersten und zweiten Seite der Wählergrundplatte;
- einen ersten Bewegtkontakt, der mit dem ersten Malteserrad mechanisch verbunden ist und wahlweise mit jedem der Festkontakte auf der ersten Seite verbunden werden kann;
- einen zweiten Bewegtkontakt, der mit dem zweiten Malteserrad mechanisch verbunden ist und wahlweise mit jedem der Festkontakte auf der zweiten Seite verbunden werden kann.
Es kann spezifiziert sein, dass
- die Festkontakte sich von der ersten Seite durch die Wählergrundplatte zur zweiten Seite erstrecken.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- eine Nockenscheibe auf einer ersten Seite der Lastumschaltergrundplatte;
- ein erstes Zahnrad auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite der Lastumschaltergrundplatte;
wobei
- die Antriebswelle die Nockenscheibe und das erste Zahnrad betätigt und/oder antreibt. Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- auf der ersten Seite der Lastumschaltergrundplatte eine Vakuumschaltröhre mit einem Festkontakt und einem Bewegtkontakt;
wobei
- zwischen dem Bewegtkontakt und der Nockenscheibe ein Kipphebel angeordnet ist,
- durch Drehen der Nockenscheibe der Bewegtkontakt der Vakuumschaltröhre über den Kipphebel betätigt wird.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- auf der zweiten Seite der Lastumschaltergrundplatte einen Überschaltwiderstand und ein Schaltelement;
- zwischen dem ersten Zahnrad und dem Schaltelement ein zweites Zahnrad mit einem Pleuel;
wobei
- durch Drehen des ersten Zahnrades das Schaltelement über das zweite Zahnrad und den Pleuel betätigt wird.
Die Anordnung der einzelnen Teile, insbesondere Vakuumschaltröhre, Widerstand und Schaltelement, kann je nach Anforderung auf die erste und/oder die zweite Seite der Lastumschaltergrundplatte verteilt werden. Auch die Betätigung der Vakuumschaltröhre und des Schaltelements kann direkt oder über Zahnräder, Malteserräder oder Pleuelstangen erfolgen.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- zwei weitere Wähler und zwei weitere Lastumschalter;
wobei
- die Antriebswelle auch die weiteren Wähler und die weiteren Lastumschalter antreibt.
Vorzugsweise sind die weiteren Wähler wie der Wähler und/oder die zwei weiteren Lastumschalter wie der Lastumschalter ausgebildet. Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- für jeden Wähler und Lastumschalter einen Vorwähler, der an einer Vorwählergrundplatte oder an der jeweiligen Wählergrundplatte oder an der jeweiligen Lastumschaltergrundplatte montiert ist und von der Antriebswelle direkt oder indirekt betätigt und/oder angetrieben wird. Vorzugsweise ist jede Vorwählergrundplatte parallel zu der jeweiligen Wählergrundplatte und/oder der jeweiligen Lastumschaltergrundplatte angeordnet.
Es kann spezifiziert sein, dass - wenigstens einer der Wähler und wenigstens einer der Lastumschalter und wenigstens einer der gegebenenfalls vorhandenen Vorwähler wenigstens einer Phase eines Transformators zugeordnet sind.
Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
- einen Stab, der die Wählergrundplatten, die Lastumschaltergrundplatten und die gegebenenfalls vorhandenen Vorwählergrundplatten miteinander mechanisch verbindet.
Dabei kann wenigstens ein zusätzlicher Stab oder alternativ oder zusätzlich zu den Stäben wenigstens ein Distanzhalter und/oder wenigstens eine Platte benutzt werden. Die Verbindung kann auch mittels Abstandshalten realisiert werden, die auf die Wählergrundplatten und/oder die Lastumschaltergrundplatten und/oder die Vorwählergrundplatten aufgespritzt sind.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen verbunden und/oder kombiniert werden. Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen.
Die Zeichnungen zeigen in
FIG. 1 eine erste Ausführungsform eines dreiphasigen Laststufenschalters nach dem
Widerstandsprinzip;
FIG. 2 eine erste Seite eines der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Wählers des Laststufenschalters;
FIG. 3 eine zweite Seite des Wählers;
FIG. 4 die erste Seite des Wählers, wobei ein Malteserrad entfernt wurde;
FIG. 5 eine erste Seite eines der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Lastumschalters des Laststufenschalters;
FIG. 6 eine zweite Seite des Lastumschalters; FIG. 7 den Wähler und den Lastumschalter in zusammengebautem Zustand;
FIG. 8 eine zweite Ausführungsform eines dreiphasigen Laststufenschalters nach dem Widerstandsprinzip.
In FIG. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Laststufenschalter 1 nach dem Wider- Standsprinzip schematisch dargestellt. Der Laststufenschalter 1 weist hier drei Wähler 20 sowie drei Lastumschalter 40 auf. Jeder Wähler 20 und jeder Lastumschalter 40 ist einer bestimmten Phase eines Stufentransformators (nicht dargestellt) zugeordnet. Eine einphasige Variante des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 würde somit nur einen Lastumschalter 40 und nur einen Wähler 20 aufweisen. Jeder Wähler 20 ist auf einer Wählergrundplatte 21 und jeder Lastumschalter 40 auf einer Lastumschaltergrundplatte 41 montiert. Die einzelnen Platten 21 , 41 sind auf wenigstens einen Stab 15 aufgeschoben und werden über diesen gehaltert. Die Befestigung der einzelnen Platten 21 , 41 kann auch auf andere Weise erfolgen, z.B. über Abstandhalter, aufgespritzte Stege oder weitere Platten. Eine gemeinsame Antriebswelle 10 treibt alle Wähler 20 und Lastumschalter 40 an. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Antriebswelle 10 durch die einzelnen Platten 21 , 41 hindurch, um die Wähler 20 und die Lastumschalter 40 zu betätigen. Die Antriebswelle 10 wird vorzugsweise über ein Kegelgetriebe 12 von einem Motor 13 betätigt. Die Antriebswelle 10 kann jedoch auch direkt von einem Motor 13 betätigbar ausgebildet sein. Durch die gemeinsame Antriebswelle 10 werden die Wähler 20 und die Lastumschalter 40 derart betrieben, dass eine Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung zu einer benachbarten Stufenanzapfung durchgeführt wird.
Durch die Anordnung der Wähler 20 und der Lastumschalter 40 auf einzelnen, separaten Platten 21 , 41 und durch den Antrieb über eine gemeinsame Antriebswelle 10 ist es mög- lieh, sowohl den Wähler 20 und den Lastumschalter 20 einer Phase, als auch die Phasen unter sich in bestimmten Abstand zueinander, abhängig von den Spannungsanforderungen, variabel anzuordnen. Dabei kann die Antriebswelle 10 aus einem oder mehreren Teilen ausgebildet sein.
In FIG. 2 und FIG. 4 ist einer der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebilde- ten Wähler 20 des Laststufenschalters 1 dargestellt. Die Wählergrundplatte 21 besteht bevorzugt aus einem isolierenden Material wie z.B. Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff (z.B. eine Mischung aus Polyamid oder Polyphthalamid mit Glasfasern). Die Wählergrundplatte 21 weist eine erste Seite 22 und eine zweite, gegenüberliegende Seite 32 auf. Auf der ersten Seite 22 sind mehrere Festkontakte 18 angeordnet, die über Leitungen 19 mit Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung des Stufentransformators verbunden sind. Die Festkontakte 18 erstrecken sich von der ersten Seite 22 durch die Wählergrundplatte 21 zur zweiten Seite 32. Die Festkontakte 18 bestehen vorzugsweise aus Kupfer und sind zusätzlich versilbert. Weiterhin ist auf der ersten Seite 22 ein erstes Malteserrad 25 mit einem ersten, beweglich gelagerten Bewegtkontakt 23 angebracht. Das erste Malteserrad 25 ist um eine Achse 1 1 drehbar auf einer ersten Lagerachse 26 gelagert. Die Lagerachse 26 ist als separates, mit der Wählergrundplatte 21 mechanisch verbundenes Teil ausgebildet. Die Lagerachse 26 kann jedoch bei der Herstellung der Wäh- lergrundplatte 21 mit aufgespritzt werden und mit dieser als eine Einheit ausgebildet sein. Neben dem ersten Malteserrad 25 ist ein erster Treiber 27 angeordnet, der über die Antriebswelle 10, die sich durch die Wählergrundplatte 20 erstreckt, betätigt wird. Dabei weist der erste Treiber 27 eine erste Nocke 28 auf, die in das erste Malteserrad 25 eingreift und dieses dabei dreht. Beim Betätigen des Wählers 20 wird der erste Treiber 27 um 360° gedreht. Beim Zusammenwirken mit dem ersten Malteserrad 25 wird bei einer vollständigen Drehung des ersten Treibers 27 das erste Malteserrad 25 nur stückweise, also um den Bruchteil einer vollständigen Drehung gedreht. Durch die Kombination aus dem ersten Treiber 27 und dem ersten Malteserrad 25 wird die kontinuierliche Drehbewegung des ersten Treibers 27 in eine schrittweise bzw. stückweise Drehung des ersten Malteserrades 25 umgewandelt. Die Kombination aus einem Malteserrad und einem Treiber ermöglicht auch im Ruhezustand, also vor oder nach der Betätigung des Wählers, eine Sperrfunktion beider Teile gegeneinander.
Vor der Betätigung des ersten Malteserrades 25 kontaktiert der erste Bewegtkontakt 23 stets einen der Festkontakte 18 und verbindet diesen dabei elektrisch leitend mit einem Anschluss 29 eines ersten Zweigs des Lastumschalters 40. Beim Betätigen des Wählers 20 wird das erste Malteserrad 25 gedreht und dabei der erste Bewegtkontakt 23 von diesem Festkontakt 18 zu einem benachbarten Festkontakt 18 umgeschaltet.
Die Kontaktierung eines jeden Festkontaktes 18 erfolgt auf der ersten Seite 22 an einem ersten Kontaktbereich 24 über den ersten Bewegtkontakt 23.
In FIG. 3 ist die zweite Seite 32 des Wählers 20 dargestellt. Auch hier sind die Festkontakte 18 über Leitungen 19 mit Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators verbunden. Weiterhin ist auf der zweiten Seite 32 ein zweites Malteserrad 35 mit einem zweiten Bewegtkontakt 33 angebracht. Das zweite Malteserrad 35 ist ebenfalls um die Achse 1 1 drehbar auf einer zweiten Lagerachse 36 gelagert. Ein zweiter Treiber 37 ist neben dem zweiten Malteserrad 35 angeordnet und wird von derselben Antriebswelle 10 wie der erste Treiber 27 betätigt. Dabei weist der zweite Treiber 37 eine zweite Nocke 38 auf, die in das zweite Malteserrad 35 eingreift und dieses dabei dreht.
Die erste Nocke 28 ist versetzt zur zweiten Nocke 38 angeordnet bzw. die Treiber 27, 37 und damit die Nocken 28, 38 sind versetzt angeordnet. Beim Drehen der Antriebswelle 10 wird durch die versetzte Anordnung der Nocken 28, 38 bzw. Treiber 27, 37 eine zeitlich versetzte Betätigung der Malteserräder 25, 35 und damit der Bewegtkontakte 23, 33 er- reicht.
Vor der Betätigung des zweiten Malteserrades 35 kontaktiert der zweite Bewegtkontakt 33 stets einen der Festkontakte 18 und verbindet diesen dabei elektrisch leitend mit einem Anschluss 39 eines zweiten Zweigs des Lastumschalters 40. Beim Betätigen des Wählers 20 wird das zweite Malteserrades 35 gedreht und dabei der zweite Bewegtkontakt 33 von diesem Festkontakt 18 zu einem benachbarten Festkontakt 18 umgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform kontaktieren vor Beginn der Betätigung des Wählers 20, also im stationären Zustand, die Bewegtkontakte 23, 33 denselben Festkontakt 18. Dies kann jedoch je nach Schaltung variieren. Die Kontaktierung eines jeden Festkontaktes 18 erfolgt auf der zweiten Seite 32 an einem zweiten Kontaktbereich 34 über den zweiten Bewegtkontakt 33.
In FIG. 5 ist einer der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Lastumschalter 40 des Laststufenschalters 1 abgebildet. Die Lastumschaltergrundplatte 41 besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Material wie z.B. Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff (z.B. eine Mischung aus Polyamid oder Polyphthalamid mit Glasfa- sern) und weist eine erste Seite 42 und eine zweite, gegenüberliegende Seite 52 auf. Auf der ersten Seite 42 ist eine Vakuumschaltröhre 43 angeordnet, die mittels Haltern 44 an der Lastumschaltergrundplatte 41 befestigt ist. Die Vakuumschaltröhre 43 umfasst einen Festkontakt 45 und einen Bewegtkontakt 46, über den die Vakuumschaltröhre 43 geöffnet bzw. geschlossen wird. Weiterhin ist eine Nockenscheibe 47 auf der ersten Seite 42 an- gebracht. Zwischen der Nockenscheibe 47 und dem Bewegtkontakt 46 ist ein Kipphebel 48 derart drehbar gelagert, dass beim Drehen der Nockenscheibe 47 ein Ende 50 des Kipphebels 48 eine Kontur 49 der Nockenscheibe 47 abfährt und dadurch die Vakuumschaltröhre 43 betätigt, d.h. über deren Bewegtkontakt 46 schließt oder öffnet. Der Bewegtkontakt 46 wird beim Betätigen in einem Halter geführt. In FIG. 6 ist die zweite Seite 52 des Lastumschalters 40 dargestellt. Auf der zweiten Seite 52 ist ein Widerstand 53 angeordnet. Weiterhin ist ein erstes Zahnrad 54, welches mit der Nockenscheibe 47 auf der ersten Seite 42 korrespondiert, auf der zweiten Seite 52 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 10 geht in dem hier gezeigten Beispiel durch die Nocken- scheibe 47, die Lastumschaltergrundplatte 41 und das erste Zahnrad 54 hindurch und treibt die Nockenscheibe 47 und das erste Zahnrad 54 an. Weiterhin ist ein Schaltelement 55, welches über eine Kombination aus einem zweiten Zahnrad 56 und einem Pleuel 57 angetrieben wird, auf der zweiten Seite 52 angebracht. Durch Betätigung der Antriebswelle 10 wird das Schaltelement 55 über die einzelnen Zahnräder 54, 56 und den Pleuel 57 betätigt. Hier wird also die Drehbewegung der Antriebswelle 10 in eine lineare Bewegung des Schaltelements 55 umgewandelt. Das Schaltelement 55 ist als ein brückender Schalter ausgebildet. Das Schaltelement 55 kann auch als Drehschalter ausgebildet sein.
Die Anordnung der einzelnen Teile, insbesondere der Vakuumschaltröhre, des Widerstands und des Schaltelements, kann je nach Anforderung auf die erste und/oder die zweite Seite der Lastumschaltergrundplatte verteilt werden. Auch die Betätigung der Vakuumschaltröhre und des Schaltelements kann über Zahnräder, Malteserräder, Pleuelstangen erfolgen.
In FIG. 7 sind der Wähler 20 und die Wählergrundplatte 21 der FIG. 2 und 3 und der Lastumschalter 40 und die Lastumschaltergrundplatte 41 der FIG. 5 und 6, die einer Phase zugeordnet sind, in zusammengebautem Zustand dargestellt. Dabei ist die Wählergrundplatte 21 über zwei Stäbe 15 mit der Lastumschaltergrundplatte 41 verbunden. Die Antriebswelle 10 verläuft durch die Treiber 27, 37, die Nockenscheibe 47 und die beiden Grundplatten 21 , 41 .
In FIG. 8 ist eine zweite Ausführungsform des Laststufenschalters 1 schematisch darge- stellt. Bei dieser Ausführungsform weist der Laststufenschalter 1 für jede Phase einen Vorwähler 60 auf, der ebenfalls von der gemeinsamen Antriebswelle 10 betätigt wird. Der Vorwähler 60 dient dazu, eine Regelwicklung der jeweiligen Phase gleichsinnig oder gegensinnig zu einer entsprechenden Stammwicklung hinzu zu schalten. Jeder Vorwähler 60 ist auf einer separaten Vorwählergrundplatte 61 montiert, kann aber nach Bedarf auch auf der Wählergrundplatte 21 oder der Laststufenschaltergrundplatte 41 der jeweiligen Phase montiert sein. Die Betätigung des Vorwählers 60 kann direkt über die Antriebswelle 10 oder indirekt z.B. über ein Getriebe erfolgen. BEZUGSZEICHEN
1 Laststufenschalter
10 Antriebswelle
1 1 Achse
12 Kegelgetriebe
13 Motor
15 Stab
18 Festkontakt
19 Leitungen
20 Wähler
21 Wählergrundplatte
22 erste Seite von 21
23 erster Bewegtkontakt
24 erster Kontaktbereich
25 erstes Malteserrad
26 erste Lagerachse
27 erster Treiber
28 erste Nocke
29 Anschluss von 40
32 zweite Seite von 21
33 zweiter Bewegtkontakt
34 zweiter Kontaktbereich
35 zweites Malteserrad
36 zweite Lagerachse
37 zweiter Treiber
38 zweite Nocke
39 Anschluss von 40
40 Lastumschalter
41 Lastumschaltergrundplatte
42 erste Seite von 41
43 Vakuumschaltröhre
44 Halter
45 Festkontakt von 43
46 Bewegtkontakt von 43
47 Nockenscheibe Kipphebel
Kontur
Ende
zweite Seite von 41
Überschaltwiderstand erstes Zahnrad
Schaltelement zweites Zahnrad
Pleuel
Vorwähler
Vorwählergrundplatte

Claims

ANSPRÜCHE
1 . Laststufenschalter (1 ) nach dem Widerstandsprinzip, umfassend
- eine Wählergrundplatte (21 );
- einen Wähler (20), der an der Wählergrundplatte (21 ) montiert ist;
- eine Lastumschaltergrundplatte (41 );
- einen Lastumschalter (40), der an der Lastumschaltergrundplatte (41 ) montiert ist und einen Überschaltwiderstand (53) umfasst,
- eine gemeinsame Antriebswelle (10), die den Wähler (20) und den Lastumschalter (40) betätigt.
2. Laststufenschalter (1 ) nach dem vorigen Anspruch, umfassend
- auf einer ersten Seite (22) der Wählergrundplatte (21 ) einen ersten Treiber (27);
- auf einer zweiten, gegenüberliegen Seite (32) der Wählergrundplatte (21 ) einen zweiten Treiber (37);
wobei
- die Antriebswelle (10) die beiden Treiber (27, 37) betätigt.
3. Laststufenschalter (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- auf der ersten Seite (22) der Wählergrundplatte (21 ) ein erstes Malteserrad (25);
- auf der zweiten Seite (32) der Wählergrundplatte (21 ) ein zweites Malteserrad (35);
- mehrere Festkontakte (18) auf der ersten und zweiten Seite (22, 32) der Wählergrundplatte (21 );
- einen ersten Bewegtkontakt (23), der mit dem ersten Malteserrad (25) mechanisch verbunden ist und wahlweise mit jedem der Festkontakte (18) auf der ersten Seite (22) verbunden werden kann;
- einen zweiten Bewegtkontakt (33), der mit dem zweiten Malteserrad (25) mechanisch verbunden ist und wahlweise mit jedem der Festkontakte (18) auf der zweiten Seite (32) verbunden werden kann.
4. Laststufenschalter (1 ) nach dem vorigen Anspruch, wobei
- die Festkontakte (18) sich von der ersten Seite (22) durch die Wählergrundplatte (21 ) zur zweiten Seite (32) erstrecken.
5. Laststufenschalter (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- eine Nockenscheibe (52) auf einer ersten Seite (42) der Lastumschaltergrundplatte (41 );
- ein erstes Zahnrad (54) auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite (52) der Lastumschaltergrundplatte (41 );
wobei
- die Antriebswelle (10) die Nockenscheibe (47) und das erste Zahnrad (54) betätigt.
6. Laststufenschalter (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- auf der ersten Seite (42) der Lastumschaltergrundplatte (41 ) eine Vakuumschaltröhre (43) mit einem Festkontakt (45) und einem Bewegtkontakt (46);
wobei
- zwischen dem Bewegtkontakt (46) und der Nockenscheibe (47) ein Kipphebel (48) angeordnet ist;
- durch Drehen der Nockenscheibe (47) der Bewegtkontakt (46) der Vakuumschaltröhre (43) über den Kipphebel (48) betätigt wird.
7. Laststufenschalter (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- auf der zweiten Seite (52) der Lastumschaltergrundplatte (41 ) einen Überschaltwiders- tand (53) und ein Schaltelement (55);
- zwischen dem ersten Zahnrad (54) und dem Schaltelement (55) ein zweites Zahnrad (56) mit einem Pleuel (57);
wobei
- durch Drehen des ersten Zahnrades (54) das Schaltelement (55) über das zweite Zahnrad (56) und den Pleuel (57) betätigt wird.
8. Laststufenschalter (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- zwei weitere Wähler (20) und zwei weitere Lastumschalter (40);
wobei
- die Antriebswelle (10) die Wähler (20) und die Lastumschalter (40) antreibt.
9. Laststufenschalter (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- für jeden Wähler (20) und Lastumschalter (40) einen Vorwähler (60), der an einer Vorwählergrundplatte (61 ) oder an der jeweiligen Wählergrundplatte (21 ) oder an der jeweiligen Lastumschaltergrundplatte (41 ) montiert ist und von der Antriebswelle (10) betätigt wird.
10. Laststufenschalter (1 ) nach dem vorigen Anspruch, umfassend
- einen Stab (15), der die Wählergrundplatten (21 ), die Lastumschaltergrundplatten (41 ) und die Vorwählergrundplatten (61 ) miteinander mechanisch verbindet.
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