EP4252264B1 - Laststufenschalter - Google Patents

Laststufenschalter

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Publication number
EP4252264B1
EP4252264B1 EP21807072.0A EP21807072A EP4252264B1 EP 4252264 B1 EP4252264 B1 EP 4252264B1 EP 21807072 A EP21807072 A EP 21807072A EP 4252264 B1 EP4252264 B1 EP 4252264B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
changer
load tap
load
drive shaft
Prior art date
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Active
Application number
EP21807072.0A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP4252264C0 (de
EP4252264A1 (de
Inventor
Robert Hiltner
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 EP4252264A1 publication Critical patent/EP4252264A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4252264B1 publication Critical patent/EP4252264B1/de
Publication of EP4252264C0 publication Critical patent/EP4252264C0/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
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a load tap changer for uninterrupted switching between winding taps of a tap transformer.
  • On-load tap changers allow the transformation ratio of transformers to be changed under load and are well known in the art. They typically comprise a load switch and a selector.
  • the load switch is equipped for no-load switching with switching elements, such as vacuum interrupters, and switching resistors, which are arranged in a cylindrical, oil-filled vessel.
  • the selector is usually located below the load switch vessel and consists of a multitude of rods arranged in a circle. Contacts are arranged on these rods at different levels, serving as connections for a control winding. Inside the selector, two selector arms are attached to a switching column. These arms make contact with the contacts on the rods.
  • the load switch and selector are connected to each other via a gearbox.
  • the motor drive is located externally on the tap changer and is connected to the on-load tap changer via a linkage.
  • load selector which differs structurally from the load tap changers described in the previous paragraph but is equally well-known, the functions of selecting and switching are combined in a single switch. This means that the selector and load switch are not spatially separated, but rather located in a common oil reservoir.
  • the load changeover switch or load selector can be removed from the oil reservoir for necessary repairs or maintenance. This is done from above via a cover on the transformer housing.
  • a disadvantage of load tap changers with a separate selector is that work on the selector is very difficult, as the selector is located below the load changeover switch insert and immersed in the transformer oil.
  • a load tap changer for seamless switching between winding taps of a tap transformer.
  • the load tap changer comprises a selector unit for power-free preselection to a selected winding tap, a load switching unit for the actual load switching from the previous winding tap to the preselected winding tap, and a drive shaft driven by a motor drive that actuates the selector unit and the load switching unit.
  • the selector unit and the load switching unit are arranged on a plate.
  • the load tap changer comprises a support frame that includes at least one support rod.
  • At least one guide is provided in the edge area of the plate, which is designed to receive the support rod in such a way that the plate can be fixed to the support frame via the at least one guide.
  • the plate including the selector and load tap changer unit, which typically comprises the components relevant for service and/or repair, to be quickly replaced.
  • the support rod is released from its guide by a simple pivoting and/or linear movement of the plate, thus easily removing the plate from the support frame.
  • the plate can be removed, for example, through an opening in a side wall of the transformer housing. Consequently, it is no longer necessary to completely remove the entire transformer housing for necessary repairs or maintenance on individual components of the load tap changer. Instead, the plates with the affected components can be removed individually from the housing.
  • the plate can be formed in any way, for example as a plate-shaped injection-molded part.
  • the plate can be made of plastic, for example thermoplastic or glass-fiber reinforced plastic, or any other electrically insulating material.
  • the load transfer unit can be designed in any way and may, for example, include mechanical and/or power electronic switching devices, one or more bridge switches, and one or more current-limiting elements.
  • Switching elements can be, for example, vacuum tubes and/or IGBTs and/or thyristors.
  • the bridge switch can be actuated by a linear or rotary movement.
  • the current-limiting elements can be resistors and/or inductors and/or varistors.
  • the selector unit can be configured in any way and may, for example, have one or more movable selector contacts.
  • a movable selector contact can be configured in any way, for example, as a contact finger that moves radially.
  • the actuation of the movable selector contacts can also be achieved in any way, for example, via a Maltese wheel or a gear.
  • the selector has several fixed contacts that can be connected to the winding taps of the step-down transformer. These can be arranged on the plate in any way such that they can be contacted by the movable selector contact or contacts.
  • the fixed contacts can be arranged radially on the plate.
  • the selector unit and the load switching unit are actuated by the drive shaft via a drive unit, which is also arranged on the plate and can be connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner.
  • the drive unit can be designed in any way and, for example, consist of at least one actuating element.
  • the drive shaft and the actuating element can be designed as a single piece or in multiple parts.
  • the actuating element can be a gear, cam profile, partially toothed gear, driver, or dual driver.
  • actuating elements can be arranged on or attached to the drive shaft. These multiple actuating elements can be designed as a single piece or in multiple parts. The actuating elements can be connected to each other, for example, by gluing, screwing, or plugging them together.
  • the guide is designed as a U-shaped recess and is configured such that the at least one support rod is at least partially surrounded by the guide in a form-fitting manner.
  • a form-fitting surround means that the guide surrounds the support rod on at least three sides in a form-fitting manner, i.e., with a precise fit.
  • the support rod can be inserted into and removed from the guide via the open side. become.
  • the plate is attached to the at least one support rod in the guide area via a snap connection, for example by utilizing the deformation properties of thermoplastic materials.
  • a snap connection for example by utilizing the deformation properties of thermoplastic materials.
  • cams, ridges, or hooks can also be provided on the support rod, which engage positively in corresponding undercuts in the guide.
  • the support rod can be secured in the guide by means of fixing devices, for example pins and/or screws, which extend through the at least one support rod into the plate in the area of the guide.
  • the support structure comprises at least three further support bars and a top plate.
  • the support bars are attached to the top plate at one end.
  • the end plate can be designed in any way.
  • the plate can be made of any electrically insulating material, such as plastic, or an electrically conductive material, such as aluminum.
  • the support rods can also be made of plastic, for example thermoplastic or glass fiber reinforced plastic, or any other electrically insulating material.
  • the end plate for attaching the support rods has sleeves into which the first end of each support rod is inserted and fixed by suitable means.
  • suitable means include, for example, bolts and/or screws and/or equivalent connecting elements.
  • the sleeves and the plate can be made of one or more parts.
  • the plate has at least three further guides in the edge area, each guide being designed to receive a support rod.
  • a sealing flange is arranged on the end plate, by means of which the support frame can be mounted on a housing of the step-down transformer, in particular on a transformer cover.
  • the drive shaft extends from a first
  • the drive shaft and the plate are arranged perpendicular to each other.
  • the drive shaft can be a single piece or made of multiple parts. In the case of a multi-part design, the parts can be connected to each other via couplings.
  • the drive shaft and the plate are detachably connected.
  • Detachably means specifically that the drive shaft can be easily removed by pulling it out of the plate and the sealing flange, either as a whole or in parts, particularly by pulling it upwards.
  • the drive shaft can be connected to the motor drive via the sealing flange.
  • the load tap changer for the second and third phases of the tap transformer comprises a second and third selector unit, a second and third load-switching unit, a second plate on which the second selector unit and the second load-switching unit are mounted, and a third plate on which the third selector unit and the third load-switching unit are mounted.
  • the plates are arranged longitudinally L along the drive shaft of the load tap changer and are held in position by means of the support frame.
  • FIG 1 schematically illustrates an exemplary embodiment of a load tap changer 10 for a tap-changer 1.
  • the tap-changer 1 has a main winding 3 and a variable winding 4 with different winding taps N1 , ..., NJ , ..., NN , which are switched on and off by the load tap changer 10.
  • the load tap changer comprises a selector 30, which can contact the different winding taps N1 , ..., NJ , ..., NN of the variable winding 4 by means of two movable selector contacts, and a load changeover switch 40, which performs the actual load switching from the currently connected to the new, preselected winding tap.
  • the load changeover switch is a control switch 30, which can contact the different winding taps N1, ..., NJ, ..., NN of the variable winding 4 by means of two movable selector contacts.
  • Figure 1 In the position of the load switch 40 shown, the load current flows from the currently connected winding tap N J+1 via the respective selector contact and the load switch 40 to a load drain 11.
  • Figure 1 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a load tap changer according to the improved concept.
  • the load tap changer 10 has a plate 50 made of a plastic, for example, glass fiber reinforced plastic, or another electrically insulating material.
  • the plate 50 is either milled or injection molded.
  • a selector unit 30, a load changeover unit 40, and a current limiting element 41 are arranged on it.
  • Fixed contacts 32 of the selector are preselected without load via the selector unit 30. These fixed contacts are electrically connected to the winding taps of the tap-changer (not shown).
  • the fixed contacts 32 extend to a side wall 55 through which the selector terminals 31 of the fixed contacts 32, which are provided for connection to the winding taps (not shown), pass.
  • a drive unit 61 is arranged on the plate 50, essentially between the selector unit 30 and the load switching unit 40.
  • the drive unit 61 is rotationally fixed to a drive shaft 60, which is designed as a hollow or solid square shaft made of plastic.
  • the drive shaft 60 extends from a first side 53 of the plate 50 to a second side 54 of the plate 50, which is opposite the first side.
  • the drive shaft 60 is arranged perpendicular to the plate 50 and is detachably connected to it. Detachable here specifically means that the drive shaft 60 can be pulled out of the plate 50.
  • the drive shaft 60, and thus also the drive unit 61 is driven by a motor drive 70.
  • the load tap changer 10 further comprises a support frame 20 consisting of a total of four support bars 21 and a cover plate 23.
  • Each support bar 21 is held in a guide 51 in the form of a U-shaped recess provided in the cover plate 50 and is positively enclosed on three sides by this guide 51.
  • Each guide thus has one open side.
  • the side wall 55 is therefore not continuous but formed in several parts so that the cover plate 50 can be easily removed from the support bars 21.
  • the cover plate 50 is secured to the support frame 20 by pins (not shown) that extend through the support bars 21 into the cover plate 50 in the area of the guides 51.
  • pins not shown
  • each support bar 21 is attached to the end plate 23 at a first end 22.
  • Sleeves 24 are arranged on the end plate 23 for this purpose, into which the ends 22 of the support bars 21 are inserted.
  • the support frame 20 is mounted to a housing 2 of the step-down transformer 1 by means of a sealing flange 25, which is arranged on the end plate 23.
  • the drive shaft 60 is connected to the motor drive 70 via the sealing flange 25. If the plate 50 is to be removed for service or repair work, the drive shaft 60 must first be pulled out of the plate 50 and through the end plate 23 and the sealing flange 25.
  • Figure 3 shows a detailed cross-sectional view of an exemplary embodiment of the load tap changer according to the improved concept.
  • the first side 53 of plate 50 is shown in a top view.
  • the essential components of the load tap changer 10 arranged on plate 50 have already been described in the section on Figure 2 explained, so this will not be discussed again.
  • the guides 51 or the U-shaped ones Recesses are arranged in an edge region 52 of the plate 50.
  • Three of the U-shaped recesses are designed such that their open sides face the same direction, namely towards the selector terminals 31.
  • One of the guides 51 in this case the guide located in the immediate vicinity of the current-limiting element 41, has its open side facing opposite to the other guides.
  • the support rod 21 located in this guide must first be removed from the support frame 20 before the plate 50 can be removed from the other three support rods 21, and thus from the support frame 20, by moving it in a transverse direction Q of the load tap changer 10. This requires that the drive shaft 60 has been removed beforehand.
  • Figure 4 shows a perspective view of another exemplary embodiment of a load tap changer according to the improved concept.
  • load tap changer 10 from Figure 4 refers to the preceding explanations regarding the Figures 2 and 3 Reference is made in an analogous manner, and only the differences are discussed below.
  • the load tap changer 10 is designed for three phases and has a second and third plate 50, each corresponding to the one described in Figure 2 and 3
  • the plates 50 are formed as shown in the plate.
  • the plates 50 are arranged one above the other and spaced apart from each other in a longitudinal direction L of the load tap changer 10 along the drive shaft 60 and are held in this position by means of the support frame 20.
  • the drive shaft 60 also extends along the longitudinal direction L of the load tap changer 10 and drives all three phases of the load tap changer 10 equally.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
  • Laststufenschalter ermöglichen die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses von Transformatoren unter Last und sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Sie weisen in der Regel einen Lastumschalter und einen Wähler auf. Der Lastumschalter ist zum lastlosen Umschalten mit Schaltmitteln, beispielsweise Vakuumschaltröhren, und Überschaltwiderständen ausgestattet, welche in einem zylinderförmigen, mit Öl gefüllten Gefäß angeordnet sind. Der Wähler ist üblicherweise unterhalb des Lastumschaltergefäßes angeordnet und aus einer Vielzahl von im Kreis angeordneten Stäben aufgebaut. An diesen Stäben sind in unterschiedlichen Ebenen Kontakte angeordnet, die als Anschlüsse für eine Regelwicklung dienen. Innerhalb des Wählers sind zwei Wählerarme an einer Schaltsäule befestigt. Diese kontaktieren die Kontakte an den Stäben. Lastumschalter und Wähler sind über ein Getriebe miteinander verbunden. Der Motorantrieb ist außen am Stufentransformator angeordnet und über ein Gestänge mit dem Laststufenschalter verbunden.
  • Bei einer weiteren, sich konstruktiv von den im vorigen Absatz beschriebenen Laststufenschaltern unterscheidenden, jedoch ebenso bekannten Bauweise von Laststufenschaltern, dem sogenannten Lastwähler, sind die Funktionen Wählen und Schalten in einem Schalter vereint. Das bedeutet, dass Wähler und Lastumschalter nicht räumlich getrennt voneinander, sondern in einem gemeinsamen Ölgefäß angeordnet sind.
  • Für beide Bauweisen gilt, dass bei anstehenden Reparatur- oder Wartungsarbeiten der Lastumschalter bzw. der Lastwähler aus dem Ölgefäß entnommen werden kann. Dies erfolgt von oben über einen Deckel des Transformatorgehäuses. Nachteilig bei Laststufenschaltern mit separatem Wähler ist jedoch, dass Arbeiten am Wähler nur mit sehr hohem Aufwand möglich sind, da der Wähler unterhalb des Lastumschaltereinsatzes und im Transformatoröl angeordnet ist.
  • Zudem gibt es mittlerweile neuartige Bauformen von Stufenschaltern, die einen grundlegend anderen Aufbau ohne Ölgefäß aufweisen und somit auch eine neue Herangehensweise bei der Wartung oder Reparatur erfordern. Die Druckschrift DE102016104500 B3 offenbart einen Laststufenschalter, der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept für Reparatur- und Wartungsarbeiten an Laststufenschaltern und/oder Baugruppen von Laststufenschaltern ohne Ölgefäß anzugeben, welches einen schnellen und einfachen Austausch des Laststufenschalters und/oder von servicerelevanten oder reparaturbedürftigen Baugruppen des Laststufenschalters ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch den jeweiligen Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators angegeben. Der Laststufenschalter umfasst eine Wählereinheit zur leistungslosen Vorwahl auf eine ausgewählte Wicklungsanzapfung, eine Lastumschaltereinheit zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung, und eine Antriebswelle, die von einem Motorantrieb angetrieben wird und die Wählereinheit und die Lastumschaltereinheit betätigt. Die Wählereinheit und die Lastumschaltereinheit sind auf einer Platte angeordnet. Des Weiteren umfasst der Laststufenschalter ein Traggerüst, das wenigstens einen Tragstab umfasst.
  • Im Randbereich der Platte ist wenigstens eine Führung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Tragstab aufzunehmen derart, dass die Platte über die wenigstens eine Führung an dem Traggerüst fixierbar ist.
  • Dadurch ist die Platte einschließlich der Wähler- und Lastumschaltereinheit, welche in der Regel die service- und/oder reparaturrelevanten Bauteile umfassen, schnell austauschbar, indem der Tragstab durch eine einfache Schwenkbewegung und/oder Linearbewegung der Platte aus der Führung gelöst und auf diese Weise die Platte einfach von dem Traggerüst entfernt wird. Das Entnehmen der Platte kann beispielsweise über eine Öffnung in einer Seitenwand des Transformatorgehäuses erfolgen. Folglich ist es nicht mehr notwendig bei fälligen Reparatur- oder Wartungsarbeiten an einzelnen Bauteilen des Laststufenschalters diesen komplett aus dem Transformatorgehäuse zu entfernen. Stattdessen können die Platten mit den betroffenen Bauteilen einzeln aus dem Gehäuse entnommen werden.
  • Die Platte kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als plattenförmiges Spritzgussteil. Die Platte kann aus Kunststoff, beispielsweise thermoplastischem oder glasfaserverstärktem Kunststoff, oder einem weiteren beliebigen elektrisch isolierenden Material bestehen.
  • Die Lastumschaltereinheit kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise mechanische und/oder leistungselektronische Schaltmittel, einen oder mehrere Brückenschalter und einen oder mehrere strombegrenzende Elemente aufweisen. Die Schaltmittel können beispielsweise als Vakuumschaltröhren und/oder IGBT's und/oder Thyristoren ausgebildet sein. Der Brückenschalter kann durch eine lineare oder rotatorische Bewegung betätigt werden. Die strombegrenzenden Elemente können als Widerstand und/oder als Induktivität und/oder als Varistor ausgebildet sein.
  • Die Wählereinheit kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen oder mehrere bewegliche Wählerkontakte aufweisen. Ein beweglicher Wählerkontakt kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Kontaktfinger, der radial bewegt wird. Die Betätigung der beweglichen Wählerkontakte kann ebenfalls auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise über ein Malteserrad oder ein Zahnrad. Weiterhin weist der Wähler mehrere Festkontakte auf, die mit den Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators verbindbar sind. Diese können auf beliebige Art und Weise auf der Platte angeordnet sein, derart, dass sie von dem beweglichen Wählerkontakt oder den mehreren beweglichen Wählerkontakten kontaktierbar sind. Beispielsweise sind die Festkontakte radial auf der Platte angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Wählereinheit und die Lastumschaltereinheit von der Antriebswelle über eine Antriebseinheit betätigt, die ebenfalls auf der Platte angeordnet und drehfest mit der Antriebswelle verbindbar ist.
  • Die Antriebseinheit kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise aus mindestens einem Betätigungselement bestehen. Die Antriebswelle und das Betätigungselement können ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Betätigungselement kann als Zahnrad, Nockenkontur, teilverzahntes Zahnrad, Treiber oder Doppeltreiber ausgestaltet sein.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform können mehrere Betätigungselemente auf oder an der Antriebswelle angeordnet sein. Die mehreren Betätigungselemente können einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Die Betätigungselemente können beispielsweise miteinander durch Kleben, Schrauben oder Stecken verbunden werden.
  • Gemäß der Erfindung ist die Führung als U-förmige Aussparung ausgebildet und derart ausgestaltet, dass der wenigstens eine Tragstab zumindest teilweise formschlüssig von der Führung umgeben ist.
  • Im Wesentlichen bedeutet das formschlüssige Umgeben, dass die Führung den Tragstab zumindest an drei Seiten formschlüssig, das heißt passgenau, umgibt. Über die offene Seite der Führung kann der Tragstab in die Führung eingeschoben und herausgezogen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Platte im Bereich der Führung über eine Schnappverbindung an dem wenigstens einen Tragstab befestigt, indem beispielsweise die Verformungseigenschaften von thermoplastischen Kunststoffen ausgenutzt werden. Beispielsweise können auch Nocken, Wülste oder Haken an dem Tragstab vorgesehen sein, die formschlüssig in entsprechende Hinterschneidungen in der Führung einrasten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sicherung des Tragstabes in der Führung über Fixiermittel, beispielsweise Stifte und/oder Schrauben, die durch den wenigstens einen Tragstab hindurch in dem Bereich der Führung in die Platte hineinreichen, erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Traggerüst wenigstens drei weitere Tragstäbe und eine Abschlussplatte. Die Tragstäbe sind mit einem ersten Ende an der Abschlussplatte befestigt.
  • Die Abschlussplatte kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein. Die Platte kann aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, oder einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Aluminium bestehen.
  • Die Tragstäbe können ebenfalls aus Kunststoff, beispielsweise thermoplastischem oder glasfaserverstärktem Kunststoff, oder einem weiteren beliebigen elektrisch isolierenden Material bestehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abschlussplatte zur Befestigung der Tragstäbe Hülsen auf, in welche jeweils das erste Ende der Tragstäbe eingesetzt und mittels geeigneter Mittel fixiert wird. Geeignete Mittel sind beispielsweise Bolzen und/oder Schrauben und/oder gleichwirkende Verbindungsmittel. Die Hülsen und die Platte können ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Platte in dem Randbereich wenigstens drei weitere Führungen auf, wobei jede Führung zur Aufnahme jeweils eines Tragstabes ausgebildet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der Abschlussplatte ein Dichtflansch angeordnet, mittels dem das Traggerüst an einem Gehäuse des Stufentransformators, insbesondere an einem Transformatordeckel, montierbar ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Antriebswelle von einer ersten Seite der Platte durch die Platte hindurch zu einer zweiten Seite der Platte. Die Antriebswelle und die Platte sind senkrecht zueinander angeordnet.
  • Die Antriebswelle kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sind. Im Falle einer mehrteiligen Ausbildung können die Teile über Kupplungen miteinander verbunden sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Antriebswelle und die Platte lösbar miteinander verbunden. Lösbar bedeutet konkret, dass die Antriebswelle einfach demontierbar ist, indem sie im Ganzen oder in Teilen, insbesondere nach oben aus der Platte und dem Dichtflansch herausziehbar ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Antriebswelle über den Dichtflansch mit dem Motorantrieb verbindbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt des verbesserten Konzepts umfasst der Laststufenschalter für eine zweite und dritte zu regelnde Phase des Stufentransformators eine zweite und dritte Wählereinheit, eine zweite und dritte Lastumschaltereinheit, eine zweite Platte, an der die zweite Wählereinheit und die zweite Lastumschaltereinheit angeordnet sind, und eine dritte Platte, an der die dritte Wählereinheit und die dritte Lastumschaltereinheit angeordnet sind. Die Platten sind in einer Längsrichtung L des Laststufenschalters entlang der Antriebswelle angeordnet und werden mittels dem Traggerüst in Position gehalten.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    eine beispielhafte Ausführungsform eines Laststufenschalters in einer schematischen Darstellung;
    Figur 2
    eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters gemäß dem verbesserten Konzept;
    Figur 3
    eine Detailansicht in einer Querschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform des Laststufenschalters gemäß dem verbesserten Konzept;
    Figur 4
    eine perspektivische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters gemäß dem verbesserten Konzept.
  • In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Laststufenschalters 10 für einen Stufentransformator 1 schematisch dargestellt. Der Stufentransformator 1 weist eine Stammwicklung 3 und eine Regelwicklung 4 mit unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen N1, ..., NJ, ..., NN auf, die durch den Laststufenschalter 10 zu- bzw. abgeschaltet werden. Dafür umfasst der Laststufenschalter einen Wähler 30, der mittels zwei beweglicher Wählerkontakte die unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen N1, ..., NJ, ..., NN der Regelwicklung 4 kontaktieren kann, und einen Lastumschalter 40, der die eigentliche Lastumschaltung von der aktuell beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung durchführt. In der in Figur 1 dargestellten Position des Lastumschalters 40 fließt der Laststrom von der aktuell beschalteten Wicklungsanzapfung NJ+1 über den jeweiligen Wählerkontakt und den Lastumschalter 40 zu einer Lastableitung 11.
  • Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters gemäß dem verbesserten Konzept. Der Laststufenschalter 10 weist eine Platte 50 auf, die aus einem Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff, oder einem anderen elektrisch isolierenden Material besteht. Die Platte 50 ist entweder als Frästeil ausgebildet oder mittels Spritzgussverfahren hergestellt. Auf ihr sind eine Wählereinheit 30, eine Lastumschaltereinheit 40 sowie ein strombegrenzendes Element 41 angeordnet. Über die Wählereinheit 30 werden leistungslos Festkontakte 32 des Wählers vorgewählt, die wiederum mit den Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators (nicht dargestellt) elektrisch verbunden sind. Hierfür werden die Festkontakte 32 zu einer Seitenwand 55 geführt, durch welche die zur Verbindung mit den Wicklungsanzapfungen (nicht dargestellt) vorgesehenen Wähleranschlüsse 31 der Festkontakte 32 hindurchgeführt sind.
  • Weiterhin ist eine Antriebseinheit 61 auf der Platte 50, im Wesentlichen zwischen der Wählereinheit 30 und der Lastumschaltereinheit 40, angeordnet. Die Antriebseinheit 61 ist drehfest mit einer Antriebswelle 60 verbunden, die als hohle oder massive Vierkantwelle aus Kunststoff ausgestaltet ist. Die Antriebswelle 60 erstreckt sich von einer ersten Seite 53 der Platte 50 hindurch zu einer zweiten Seite 54 der Platte 50, die gegenüber der ersten Seite 53 angeordnet ist, und ist senkrecht zur Platte 50 angeordnet und lösbar mit dieser verbunden. Lösbar bedeutet hier konkret, dass die Antriebswelle 60 aus der Platte 50 herausgezogen werden kann. Angetrieben wird die Antriebswelle 60 und somit auch die Antriebseinheit 61 von einem Motorantrieb 70.
  • Der Laststufenschalter 10 umfasst ferner ein Traggerüst 20 bestehend aus insgesamt vier Tragstäben 21 und einer Abschlussplatte 23. Jeder Tragstab 21 ist in einer Führung 51 in Form einer U-förmigen Aussparung gehaltert, die in der Platte 50 vorgesehen ist, und von drei Seiten formschlüssig von dieser Führung 51 umgeben. Jede Führung hat somit eine offene Seite. Die Seitenwand 55 ist deshalb nicht durchgängig, sondern in mehreren Teilen ausgebildet, damit die Platte 50 einfach von den Tragstäben 21 entfernt werden kann. Die Platte 50 ist über Stifte (nicht dargestellt), die durch die Tragstäbe 21 hindurch in dem Bereich der Führungen 51 in die Platte 50 hineinreichen, an dem Traggerüst 20 gesichert. Denkbare wäre jedoch ebenso eine Fixierung der Tragstäbe 21 in den Führungen 51 über eine Schnappverbindung, indem beispielsweise die Verformungseigenschaften von thermoplastischen Kunststoffen ausgenutzt werden.
  • Weiterhin ist jeder Tragstab 21 mit einem ersten Ende 22 an der Abschlussplatte 23 befestigt. Hierfür sind Hülsen 24 an der Abschlussplatte 23 angeordnet, in die die Enden 22 der Tragstäbe 21 eingesetzt werden. Das Traggerüst 20 wird mittels eines Dichtflansches 25, der an der Abschlussplatte 23 angeordnet ist, an einem Gehäuse 2 des Stufentransformators 1 montiert. Die Antriebswelle 60 ist über den Dichtflansch 25 mit dem Motorantrieb 70 verbunden. Soll die Platte 50 aufgrund von Service- oder Reparaturarbeiten ausgebaut werden, so muss zunächst die Antriebswelle 60 aus der Platte 50 und durch die Abschlussplatte 23 und den Dichtflansch 25 hindurch herausgezogen werden. Hierfür ist es notwendig, den Motorantrieb 70 von dem Gehäuse 2 des Stufentransformators 1 zu demontieren und daraufhin die Antriebswelle 60 über den Dichtflansch 25 durch eine Öffnung im Transformatorgehäuse 2 herauszuziehen. Anschließend kann die Platte 50 von dem Traggerüst 20 entnommen werden, wie nachfolgend mit Bezug auf Figur 3 beschrieben wird.
  • Figur 3 zeigt eine Detailansicht in einer Querschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform des Laststufenschalters gemäß dem verbesserten Konzept. Hier ist die erste Seite 53 der Platte 50 in der Draufsicht gezeigt. Die auf der Platte 50 angeordneten, wesentlichen Bestandteile des Laststufenschalters 10 wurden bereits in der Beschreibung zu Figur 2 erläutert, sodass hierauf nicht erneut eingegangen wird.
  • In Figur 3 ist erkennbar, dass die Führungen 51, beziehungsweise die U-förmigen Aussparungen, in einem Randbereich 52 der Platte 50 angeordnet sind. Drei der U-förmigen Aussparungen sind derart ausgebildet, dass die offene Seite in die gleiche Richtung, nämlich in Richtung der Wähleranschlüsse 31 zeigt. Eine der Führungen 51, in diesem Fall die Führung, die in unmittelbarer Nähe des strombegrenzenden Elementes 41 angeordnet ist, ist mit der offenen Seite entgegengesetzt zu den restlichen Führungen ausgebildet. Bei dieser konkreten Ausführungsform muss also der sich in dieser Führung befindliche Tragstab 21 zunächst von dem Traggerüst 20 entnommen werden, bevor die Platte 50 durch Bewegung in eine Querrichtung Q des Laststufenschalters 10 von den übrigen drei Tragstäben 21, und damit dem Traggerüst 20, entfernt werden kann. Voraussetzung hierfür ist, dass die Antriebswelle 60 zuvor entfernt wurde.
  • Die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform stellt lediglich eine mögliche Variante zur Ausbildung der Führungen dar. Es ist beispielsweise ebenso möglich, alle Führungen mit der offenen Seite in die gleiche Richtung zeigend auszubilden.
  • Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Laststufenschalters gemäß dem verbesserten Konzept. Bezüglich dem Laststufenschalter 10 aus Figur 4 wird auf die vorangegangenen Erläuterungen zu den Figuren 2 und 3 in analoger Weise Bezug genommen und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
  • In Figur 4 ist der Laststufenschalter 10 dreiphasig ausgebildet und weist eine zweite und dritte Platte 50 auf, die jeweils entsprechend der in Figur 2 und 3 gezeigten Platte ausgebildet sind. Die Platten 50 sind in einer Längsrichtung L des Laststufenschalters 10 entlang der Antriebswelle 60 übereinander und voneinander beabstandet angeordnet und werden mittels dem Traggerüst 20 in dieser Position gehalten. Die Antriebswelle 60 erstreckt sich ebenfalls entlang der Längsrichtung L des Laststufenschalters 10 und treibt alle drei Phasen des Laststufenschalters 10 gleichermaßen an.
  • Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele ihrer begleitenden Vorteile durch die vorstehende Beschreibung verstanden werden. Ferner ist es offensichtlich, dass verschiedene Änderungen an der Form, Konstruktion und Anordnung der Komponenten vorgenommen werden können, ohne vom offenbarten Gegenstand abzuweichen oder ohne auf alle materiellen Vorteile zu verzichten. Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich erläuternd und solche Änderungen werden durch die nachstehenden Ansprüche mit umfasst. Weiterhin versteht es sich, dass die Erfindung durch die nachstehenden Ansprüche definiert ist.
    • BEZUGSZEICHEN
    • 1
    Stufentransformator
    2
    Gehäuse von 1
    3
    Stammwicklung
    4
    Regelwicklung
    10
    Laststufenschalter
    11
    Lastableitung
    20
    Traggerüst
    21
    Tragstab
    22
    erstes Ende von 21
    23
    Abschlussplatte
    24
    Hülse
    25
    Dichtflansch
    30
    Wählereinheit
    31
    Wähleranschlüsse
    32
    Festkontakte von 30
    40
    Lastumschaltereinheit
    41
    strombegrenzendes Element
    50
    Platte
    51
    Führung
    52
    Randbereich von 50
    53
    erste Seite von 50
    54
    zweite Seite von 50
    55
    Seitenwand
    60
    Antriebswelle
    61
    Antriebseinheit
    70
    Motorantrieb
    N1, ..., NJ, ..., NN
    Wicklungsanzapfungen von 4
    L
    Längsrichtung des Laststufenschalters
    Q
    Querrichtung des Laststufenschalters

Claims (10)

  1. Laststufenschalter (10) zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen (N1, ... NJ, ..., NN) eines Stufentransformators (1), umfassend
    - eine Wählereinheit (30) zur leistungslosen Vorwahl auf eine ausgewählte Wicklungsanzapfung (NJ);
    - eine Lastumschaltereinheit (40) zur eigentlichen Lastumschaltung von der bisherigen Wicklungsanzapfung (NJ-1) auf die vorgewählte Wicklungsanzapfung (NJ);
    - eine Antriebswelle (60), die von einem Motorantrieb (70) angetrieben wird und die Wählereinheit (30) und die Lastumschaltereinheit (40) betätigt;
    - ein Traggerüst (20) mit wenigstens einem Tragstab (21);
    gekennzeichnet durch
    - eine Platte (50), an der die Wählereinheit (30) und die Lastumschaltereinheit (40) angeordnet sind;
    wobei
    - wenigstens eine Führung (51) in einem Randbereich (52) der Platte (50) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den Tragstab (21) aufzunehmen derart, dass die Platte (50) über die wenigstens eine Führung (51) an dem Traggerüst (50) fixierbar ist;
    - die Führung (51) als U-Förmige Aussparung ausgebildet ist und den wenigstens einen Tragstab (21) zumindest teilweise formschlüssig umgibt;
    - die Platte (50) durch eine Schwenkbewegung und/oder eine Linearbewegung aus dem Traggerüst (20) genommen werden kann, nach dem der Tragstab (21) aus dem Traggerüst (20) und aus der Führung (51) der Platte (50) entnommen wurde.
  2. Laststufenschalter (10) nach dem vorigen Anspruch, wobei
    - das Traggerüst (20) wenigstens drei weitere Tragstäbe (21) und eine Abschlussplatte (23) aufweist;
    - die Tragstäbe (21) mit einem ersten Ende (22) an der Abschlussplatte (23) befestigt sind.
  3. Laststufenschalter (10) nach Anspruch 2, wobei
    - die Abschlussplatte (23) zur Befestigung der Tragstäbe (21) Hülsen (24) aufweist, in welche jeweils das erste Ende (22) der Tragstäbe (21) eingesetzt und fixiert wird.
  4. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche 2 oder 3, wobei
    - die Platte (50) in dem Randbereich (52) wenigstens drei weitere Führungen (51) aufweist, wobei jede Führung (51) zur Aufnahme jeweils eines Tragstabes (21) ausgebildet ist.
  5. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 4, wobei
    - an der Abschlussplatte (23) ein Dichtflansch (25) angeordnet ist, mittels dem das Traggerüst (20) an einem Gehäuse (2) des Stufentransformators (1), insbesondere an einem Transformatordeckel, montierbar ist.
  6. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - sich die Antriebswelle (60) von einer ersten Seite der Platte (53) durch die Platte (50) zu einer zweiten Seite der Platte (54) erstreckt, derart, dass die Antriebswelle (60) und die Platte (54) senkrecht zueinander angeordnet sind.
  7. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - die Antriebswelle (60) einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist.
  8. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
    - die Antriebswelle (60) und die Platte (50) lösbar miteinander verbunden sind.
  9. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche 5 bis 8, wobei
    - die Antriebswelle (60) über den Dichtflansch (25) mit dem Motorantrieb (70) verbindbar ist.
  10. Laststufenschalter (10) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend für eine zweite und dritte zu regelnde Phase des Stufentransformators (1)
    - eine zweite und dritte Wählereinheit (30),
    - eine zweite und dritte Lastumschaltereinheit (40),
    - eine zweite Platte (50), an der die zweite Wählereinheit (30) und die zweite Lastumschaltereinheit (40) angeordnet sind,
    - eine dritte Platte (50), an der die dritte Wählereinheit (30) und die dritte Lastumschaltereinheit (40) angeordnet sind,
    wobei
    - die Platten (50) in einer Längsrichtung L des Laststufenschalters (10) entlang der Antriebswelle (60) angeordnet sind und mittels dem Traggerüst (20) in Position gehalten werden.
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