WO2023165782A1 - Laststufenschalter und stufentransformator mit laststufenschalter - Google Patents

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WO2023165782A1
WO2023165782A1 PCT/EP2023/052786 EP2023052786W WO2023165782A1 WO 2023165782 A1 WO2023165782 A1 WO 2023165782A1 EP 2023052786 W EP2023052786 W EP 2023052786W WO 2023165782 A1 WO2023165782 A1 WO 2023165782A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
load tap
tap changer
selector
gear
ring gear
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/052786
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Hammer
Christian Kotz
Michael Schmeisser
Simon Flotzinger
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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 filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/40—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using friction, toothed, or screw-and-nut gearing
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap changer for uninterrupted load switching between different winding taps of a tapped transformer.
  • the invention relates to a tapped transformer with an on-load tap changer for uninterrupted load switching between different winding taps of the tapped transformer.
  • On-load tap changers are known from the prior art and usually have a diverter switch and a selector.
  • the diverter switch with the vacuum interrupters and the transition resistors is arranged in a cylindrical vessel.
  • the selector is made up of a large number of sticks arranged in a circle. Contacts are arranged in different levels on these bars, which serve as connections for winding taps of a control winding.
  • two selector arms are attached to a switching column. These make contact with the contacts on the rods.
  • the selector arms are actuated by a complicated Geneva gear, which is located between the diverter switch and the selector.
  • the object of the invention is to create an on-load tap changer that is simple and compact in design while offering a high level of safety.
  • a further object of the invention is to provide a tapped transformer with an on-load tap changer that is simple and compact.
  • the invention proposes an on-load tap changer for uninterrupted load changeover between different winding taps of a tapped transformer, comprising a load changeover switch and a selector; wherein the selector has a contact carrier with a plurality of fixed contacts; the selector has a planetary gear set with a first ring gear, a first planetary gear and a first sun gear; the first ring gear has a first selector contact for contacting the fixed contacts having.
  • the use of a planetary gear in the selector of an on-load tap changer enables a particularly space-saving design.
  • the planetary gear which is formed by a sun gear, a planetary gear and a ring gear, is particularly smooth-running, robust and withstands particularly high torque loads.
  • the selector can be designed in any way, in particular the selector and the planetary gear can have a first and a second ring gear, a first and a second planet gear and a first and a second sun gear.
  • a first selector contact is arranged on the first ring gear and a second selector contact is arranged on the second ring gear.
  • the selector contacts can be screwed, glued, attached or molded onto the ring gear.
  • the ring gears not only form part of the planetary gear and transmit the rotary motion, but are also the selector arms of the selector.
  • Each ring gear can be configured in any way, in particular the first ring gear and/or the second ring gear can have a first and a second end position lock;
  • the first and/or the second ring gear can have an internal toothing and the first and the second end position lock can be designed as wall elements at a respective end of the toothing.
  • the end position locks can be designed as wall elements or blocks. These can be part of the ring gears, or screwed, clamped or clipped to the ring gear.
  • the end-of-travel locks are located at the end of the internal gearing, particularly in the area where the planetary gear meshes to transmit the rotary motion of the sun gear.
  • Each sun wheel can be designed in any way, for example, the first and the second sun wheel can each have a partial toothing.
  • the partial gearing of the two sun gears enables the continuous rotary movement of the drive shaft to be converted into a step-by-step movement of the sun gears and thus the selector arms, i.e. the ring gears.
  • the selector arms i.e. the ring gears.
  • Each sun wheel can be designed in any way, for example the first and the second sun wheel can be arranged one above the other on a drive shaft.
  • the first sun gear, the first planetary gear and the first ring gear are formed or arranged in mirror image by the second sun gear, the second planetary gear and the second ring gear on the drive shaft.
  • one or more permanent main contacts can be arranged on the drive shaft between the selector and the diverter switch. These can be designed as simple contacts or sliding contacts.
  • the diverter switch can be configured in any way and can have semiconductor switching elements, for example.
  • the contact carrier can be designed in any way, for example tubular and as a separate part of a flange module.
  • the contact carrier is designed as an injection molded part and is connected to the flange module by positive or non-positive locking.
  • the flange module is then designed in several parts.
  • the contact carrier can be designed in any way and form a unit with the flange module, for example.
  • the contact carrier is formed in a section of the flange module.
  • the invention proposes a step transformer with an on-load tap changer, comprising:
  • the on-load tap changer is arranged above and/or next to the active part; the selector is electrically conductively connected to the winding taps of the active part via its fixed contacts.
  • the step-up transformer with the on-load tap-changer is particularly compact and safe.
  • the tapped transformer can be designed in any way, with the on-load tap changer being aligned horizontally or vertically inside the tapped transformer is.
  • Fig. 3 is a detailed sectional view of a selector
  • Figure 5 is a further detailed view of the selector.
  • FIG. 1 shows an on-load tap changer 1 for uninterrupted load switching between different winding taps 31 of a tapped transformer 30.
  • the on-load tap changer 1 is horizontal on the inside above the active part 32 of the tapped transformer
  • the on-load tap changer 1 can be arranged vertically, in which case it then projects out of the housing 6 or the cover 7 at the top.
  • the on-load tap changer 1 is connected to the respective winding taps 31 of the active part 32 via lines.
  • the stepped transformer 30 is a single-phase or multi-phase distribution transformer, which can be designed in particular as a so-called pole-mounted transformer, service transformer, pad-mounted transformer or pole-mounted transformer. This step transformer is preferably used for voltages of up to 36 kV.
  • FIG. 2 shows a detailed sectional view of the on-load tap changer 1 for uninterrupted load switching between different winding taps
  • the on-load tap changer 1 has a flange module 2, which is essentially divided into two areas.
  • the first area 10 is separated from the second area 20 by a wall 4 .
  • the first area 10 of the on-load tap changer 1 is located outside the tapped transformer 30.
  • the second area 20 of the on-load tap changer 1 is located inside the tapped transformer 30.
  • the flange module 2 of the on-load tap changer 1 is inserted through an opening 3 of the housing 6, here a wall 4 of the tapped transformer 30. This is possible because the flange module 2 and thus the on-load tap changer 1 in the first area 10 has a smaller or approximately the same diameter as the diameter of the opening 3 in the wall 4 of the tapped transformer 30.
  • the flange module 2 has a flange 5, the diameter of which is larger than the diameter of the opening 3.
  • the flange module 2 can essentially only protrude up to this flange 5 through the opening 3 of the wall 4.
  • the flange 5 has a first surface 5.1, which points to the inside 4.1 of the wall 4 or housing 6.
  • One or more seals in the form of one or more sealing rings 21 can be arranged between the first surface 5.1 and the inside 4.1 of the wall 4 when the on-load tap changer 1 is in the installed state.
  • the seal or sealing ring 21 is thus arranged between the flange module 2 and the housing 6 . This prevents transformer oil that is inside the tapped transformer 30 from escaping.
  • the first region 10 of the flange module 2, which is arranged on the outside 4.2 of the step transformer 30, has an at least partially formed thread 11 running on the circumference.
  • the on-load tap changer 1 is fastened to the housing 6 of the step transformer 30 by means of a union nut 12, which has an internal thread 13.
  • the connection between the union nut 12 and the flange module 2 can also be implemented by means of locking lugs or the like.
  • the union nut 12 is always placed on the flange module 2 in order to fix it.
  • the flange module 2 is supported on the inside of the wall 4 of the tapped transformer 30 via the flange 5 .
  • a cover cap 14 is clipped onto the on-load tap changer from the outside. This serves as protection against the weather.
  • the flange module 2 forms part of the on-load tap changer 1.
  • the control unit 40 and the communication unit 41 are arranged. These are accessible from the outside, ie outside of the tapped transformer 30 .
  • the second area 20 which is located inside the tapped transformer 30, the drive 42, the diverter switch 43 and the selector 50 are arranged. While the selector 50 is made up of mechanical switches/contacts, the diverter switch 43 has semiconductor switching elements.
  • the on-load tap changer 1 is therefore a so-called hybrid on-load tap changer.
  • the flange module 2 has a contact carrier 60 on which a plurality of fixed contacts 61 are arranged.
  • the contact carrier 60 is tubular and essentially corresponds to the cross section of the flange module 2.
  • the contact carrier 60 can initially be designed as a separate part, but when assembled it forms a unit with the flange module 2.
  • the contact carrier 60 surrounds the individual elements of the selector 50 and holds distributed over its circumference, the individual fixed contacts 61 with the individual winding taps 31 of a control winding of a step transformer 30 are connected.
  • FIG. 3 shows a detailed sectional view of selector 50, which is part of on-load tap changer 1.
  • a contact carrier 60 with the fixed contacts 61 is part of the flange module 2.
  • the selector 50 includes a first sun wheel 51, which is arranged on a drive shaft 62 and is connected to it.
  • the first sun wheel 51 has partial teeth 69 on the peripheral side.
  • a first planet gear 52 and a first ring gear 53 are provided.
  • the first planetary wheel 52 is partially toothed on the peripheral side or has a partially toothed area 52/55.
  • the first ring gear 53 has a first selector contact 71 on its outer contour and internal teeth 67 on an inner contour.
  • the first sun gear 51 is rotated by the drive shaft 62 .
  • the rotational movement is transmitted to the first planet gear 52 by its gearing. Since the planet gear is only partially meshed, the rotation is only partially passed on to the first ring gear 53 . This ensures that the first ring gear 53 is only rotated a few degrees, with the drive shaft 62 and the first sun gear 51 completing a 360-degree rotation.
  • the first ring gear 53 is also designed as a first selector arm, which on the one hand includes or carries the first selector contact 71 and on the other hand is driven via a toothing 67 and carries out the movement.
  • the first selector contact 71 is directly connected to the first ring gear 52 or arranged on it.
  • the selector 50 further includes a second sun gear 54 disposed on and connected to the input shaft 62 .
  • the second sun gear 54 has partial teeth 69 on the peripheral side.
  • a second planet gear 55 and a second ring gear 56 are provided.
  • the second planet wheel 55 also has a partially toothed area 68 on the peripheral side.
  • the second ring gear 56 has a second selector contact 72 on its outer contour and teeth 67 on the inner contour.
  • the second ring gear 56 is thus designed as a second selector arm which, on the one hand, includes or carries the second selector contact 72 and, on the other hand, is driven via a gearing and executes the movement.
  • the second selector contact 72 is contiguous with the second Ring gear 56 connected or arranged on this.
  • the first and the second sun gear 51, 54, the first and the second planet gear 52, 54, and the first and the second ring gear 53, 56 form the planetary gear 59.
  • the first sun gear 51, the first planetary gear 52 and the first ring gear 53 correspond to the second sun gear 54, the second planetary gear 55 and the second ring gear 56, which are arranged on the drive shaft 62 in the selector 50 merely as mirror images of one another.
  • FIG. 4 shows part of the planetary gear 59.
  • the second ring gear 56 has a second selector contact 72 on.
  • the selector contact 72 is mechanically connected to the second ring gear 56 .
  • the second sun gear 54 is fixed to the input shaft 62 .
  • This has partial teeth 69 on its outer peripheral side.
  • the drive shaft 62 is actuated (rotated)
  • the partial toothing 69 engages in the partially toothed area 68 of the second planetary wheel 55.
  • the toothing of the second planetary wheel 55 rotates and finally engages with the toothing 67 of the second ring gear 56 inner contour of the ring gear 56 is arranged.
  • drive shaft 62 rotates one or more times while second ring gear 56 rotates only a portion of a rotation, resulting in incremental rotary movement of second ring gear 56.
  • the second ring gear 56 rotates so far that the second selector contact 72 moves from one fixed contact 61 to the next fixed contact 61 and makes contact with it.
  • the internal teeth 67 are not formed over the entire inner contour of the ring gear 56 .
  • End position locks 73, 74 are arranged.
  • the first and the second end position lock 73, 74 are designed as wall elements. These serve to limit the rotational movement of the second ring gear 56. This mechanically prevents the selector 50 from being able to be actuated beyond two defined points—the end positions.
  • the end position locks 73, 74 are reached, the second planet gear 55 blocks the sun gear 54 and thus the rotation of the drive shaft 62.
  • the structure of the first sun gear 51, the first planetary gear 52 and the first ring gear 53 corresponds to the structure of the second sun gear 54, the second planetary gear 55 and the second ring gear 56.
  • the first ring gear 53 also has two end position locks.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the selector 50, in particular of the contact carrier 60. It can be seen particularly clearly that the fixed contacts 61 are located inside the selector 50 extend outwards. Inside, the fixed contacts 61 are contacted by the first and second selector contacts 71 , 72 .

Landscapes

  • Retarders (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

Laststufenschalter (1) zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators (30), umfassend: - einen Lastumschalter (43) und einen Wähler (50); wobei - der Wähler (50) einen Kontaktträger (60) mit mehreren Festkontakten (61) aufweist; - der Wähler (50) ein Planetengetriebe (59) mit einem ersten Hohlrad (53), einem ersten Planetenrad (52) und einem ersten Sonnenrad (51) aufweist; - das erste Hohlrad (53) einen ersten Wählerkontakt (71) zum Kontaktieren der Festkontakte (61) aufweist.

Description

Laststufenschalter und Stufentransformator mit Laststufenschalter
Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators.
Laststufenschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben üblicherweise einen Lastumschalter und einen Wähler. Der Lastumschalter mit den Vakuumschaltröhren und den Überschaltwiderständen ist in einem zylinderförmigen Gefäß angeordnet. Der Wähler ist aus einer Vielzahl von im Kreis angeordneten Stäben aufgebaut. An diesen Stäben sind in unterschiedlichen Ebenen Kontakte angeordnet, die als Anschlüsse für Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung dienen. Innerhalb des Wählers sind zwei Wählerarme an einer Schaltsäule befestigt. Diese kontaktieren die Kontakte an den Stäben. Die Betätigung der Wählerarme erfolgt über ein kompliziertes Maltesergetriebe, welches zwischen Lastumschalter und Wähler angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist und dabei hohe Sicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird mit einem Laststufenschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Stufentransformator gemäß Anspruch 1 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators vor, umfassend einen Lastumschalter und einen Wähler; wobei der Wähler einen Kontaktträger mit mehreren Festkontakten aufweist; der Wähler ein Planetengetriebe mit einem ersten Hohlrad, einem ersten Planetenrad und einem ersten Sonnenrad aufweist; das erste Hohlrad einen ersten Wählerkontakt zum Kontaktieren der Festkontakte aufweist.
Die Verwendung eines Planetengetriebes im Wähler eines Laststufenschalters ermöglicht eine besonders platzsparende Konstruktion. Das Planetengetriebe, welches durch ein Sonnenrad, ein Planetenrad und ein Hohlrad gebildet wird, ist dabei besonders laufruhig, robust und hält besonders hohen Drehmomentbelastungen stand. Dadurch, dass das Hohlrad nicht nur die Bewegung überträgt, also ein Teil des Planetengetriebes ist, sondern auch den Wählerkontakt umfasst, wird ein separat ausgebildeter Wählerarm überflüssig. Auch dies führt zu einer enormen Verkleinerung des Wählers und damit auch des gesamten Laststufenschalters.
Der Wähler kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, insbesondere kann der Wähler und das Planetengetriebe ein erstes und ein zweites Hohlrad, ein erstes und ein zweites Planetenrad sowie ein erstes und ein zweites Sonnenrad aufweisen. Am ersten Hohlrad ist ein erster Wählerkontakt und am zweiten Hohlrad ist ein zweiter Wählerkontakt angeordnet.
Die Wählerkontakte können an das Hohlrad angeschraubt, angeklebt, aufgesteckt oder angespritzt sein. Die Hohlräder bilden damit nicht nur einen Teil des Planetengetriebes und übertragen die Drehbewegung, sondern sind gleichzeitig die Wählerarme des Wählers.
Jedes Hohlrad kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, insbesondere kann das erste Hohlrad und/oder das zweite Hohlrad eine erste und eine zweite Endstellungssperre aufweisen; kann das erste und/oder das zweite Hohlrad eine innenliegende Verzahnung aufweisen und die erste und die zweite Endstellungssperre können als Wandelemente an einem jeweiligen Ende der Verzahnung ausgebildet sein.
Die Endstellungsperren können als Wandelemente oder Blöcke ausgebildet sein. Diese können ein Teil der Hohlräder sein, oder aber auch an das Hohlrad geschraubt, geklemmt oder geklipst sein. Die Endstellungsperren sind am Ende der innenliegen Verzahnung angeordnet, insbesondere in dem Bereich, in dem das Planetenrad eingreift, um die Drehbewegung des Sonnenrades zu übertragen.
Jedes Sonnenrad kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise können das erste und das zweite Sonnenrad jeweils eine Teilverzahnung aufweisen.
Die Teilverzahnung der beiden Sonnenräder ermöglicht es, dass die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle in eine schrittweise Bewegung der Sonnenräder und damit der Wählerarme, also der Hohlräder, umgewandelt wird. Durch einen Versatz der Teilverzahnungen der beiden Sonnenräder untereinander entsteht eine zeitlich nacheinander versetzte Betätigung der Hohlräder. Die Teilverzahnung des ersten Sonnenrades ist versetzt zur Teilverzahnung des zweiten Sonnenrades ausgebildet.
Jedes Sonnenrad kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise können das erste und das zweite Sonnenrad übereinander auf einer Antriebswelle angeordnet sein.
Das erste Sonnenrad, das erste Planetenrad und das erste Hohlrad sind spiegelbildlich durch das zweite Sonnenrad, das zweite Planetenrad und das zweite Hohlrad auf der Antriebswelle ausgebildet bzw. angeordnet.
Weiterhin kann an der Antriebswelle zwischen dem Wähler und dem Lastumschalter ein oder mehrere Dauerhauptkontakte angeordnet sein. Diese können als einfache Kontakte oder Schleifkontakte ausgestaltet sein.
Der Lastumschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise Halbleiterschaltelemente aufweisen.
Der Kontaktträger kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise rohrförmig und als separater Teil eines Flanschmoduls. Der Kontaktträger ist als Spritzgussteil ausgestaltet und wird durch Formschluss oder Kraftschluss mit dem Flanschmodul verbunden. Das Flanschmodul ist dann mehrteilig ausgestaltet.
Der Kontaktträger kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise eine Einheit mit dem Flanschmodul bilden. Der Kontaktträger ist dabei in einem Abschnitt des Flanschmoduls ausgebildet.
Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter vor, umfassend:
- ein Gehäuse; ein Aktivteil mit Wicklungsanzapfungen; wobei
- der Laststufenschalter über und/oder neben dem Aktivteil angeordnet ist; der Wähler über dessen Festkontakte mit den Wicklungsanzapfungen des Aktivteils elektrisch leitend verbunden ist.
Der Stufentransformator mit dem Laststufenschalter ist dabei besonders kompakt und sicher aufgebaut.
Der Stufentransformator kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei der Laststufenschalter horizontal oder vertikal im Inneren des Stufentransformators ausgerichtet ist.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Laststufenschalter in einem Stufentransformator;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Laststufenschalters;
Fig. 3 eine detaillierte Schnittansicht eines Wählers;
Fig. 4 eine Detailansicht eines Planetengetriebes;
Fig. 5 eine weitere detaillierte Ansicht des Wählers.
Figur 1 zeigt einen Laststufenschalter 1 zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen 31 eines Stufentransformators 30. Der Laststufenschalter 1 ist im Inneren horizontal über dem Aktivteil 32 des Stufentransformators
30 angeordnet und ragt seitlich aus dem Gehäuse 6 des Stufentransformators 30 heraus. Alternativ kann der Laststufenschalter 1 vertikal angeordnet werden, wobei dieser dann oben aus dem Gehäuse 6 bzw. dem Deckel 7 herausragt. Der Laststufenschalter 1 ist über Leitungen mit den jeweiligen Wicklungsanzapfungen 31 des Aktivteils 32 verbunden.
Bei dem Stufentransformator 30 handelt es sich um einen ein- oder mehrphasigen Verteiltransformator, der insbesondere als sog. Masttransformator, Service-Transformer, Pad- mounted-transformer oder Pole-mounted-transformer ausgestaltet sein kann. Dieser Stufentransformator ist vorzugsweise für Spannungen von bis zu 36 kV einsetzbar.
Figur 2 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des Laststufenschalters 1 zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen
31 eines Stufentransformators 30. Der Laststufenschalter 1 weist ein Flanschmodul 2 auf, welches im Wesentlichen in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Der erste Bereich 10 ist durch eine Wand 4 von dem zweiten Bereich 20 abgetrennt. Nach der Montage des Laststufenschalters 1 befindet sich der erste Bereich 10 des Laststufenschalters 1 außerhalb des Stufentransformators 30. Der zweite Bereich 20 des Laststufenschalters 1 befindet sich im Inneren des Stufentransformators 30.
Bei der Montage des Laststufenschalters 1 wird das Flanschmodul 2 des Laststufenschalters 1 durch eine Öffnung 3 des Gehäuses 6, hier einer Wand 4 des Stufentransformators 30, gesteckt. Dies ist möglich, weil das Flanschmodul 2 und damit der Laststufenschalter 1 im ersten Bereich 10 einen kleineren bzw. annähernd gleich großen Durchmesser aufweist, als der Durchmesser der Öffnung 3 in der Wand 4 des Stufentransformators 30.
Das Flanschmodul 2 weist einen Flansch 5 auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Öffnung 3. Das Flanschmodul 2 kann im Wesentlichen nur bis zu diesem Flansch 5 durch die Öffnung 3 der Wand 4 herausragen. Der Flansch 5 weist eine erste Fläche 5.1 auf, die zur Innenseite 4.1 der Wand 4 bzw. Gehäuse 6 deutet. Zwischen der ersten Fläche 5.1 und der Innenseite 4.1 der Wand 4 können im montierten Zustand des Laststufenschalters 1 eine oder mehrere Dichtungen in Form eines oder mehrerer Dichtringe 21 angeordnet sein. Somit ist die Dichtung bzw. Dichtring 21 zwischen Flanschmodul 2 und Gehäuse 6 angeordnet. Dies verhindert ein Austreten von Transformatoröl, welches sich im Inneren des Stufentransformators 30 befindet.
Der auf der Außenseite 4.2 des Stufentransformators 30 angeordnete erste Bereich 10 des Flanschmoduls 2 weist ein zumindest teilweise ausgebildetes, umfangsseitig verlaufendes Gewinde 1 1 auf. Mittels einer Überwurfmutter 12, die ein Innengewinde 13 aufweist, erfolgt die Befestigung des Laststufenschalters 1 am Gehäuse 6 des Stufentransformators 30. Durch Festziehen der Überwurfmutter 12 wird das Flanschmodul 2 und damit der gesamte Laststufenschalter 1 gegen die Innenseite 4.1 des Gehäuses 6 bzw. der Wand 4 gedrückt. Die Verbindung zwischen Überwurfmutter 12 und Flanschmodul 2 kann auch mittels Rastnasen oder ähnlichem umgesetzt werden. Dabei wird die Überwurfmutter 12 stets auf das Flanschmodul 2 gesetzt, um dieses zu fixieren. Über den Flansch 5 stützt sich das Flanschmodul 2 an der Innenseite der Wand 4 des Stufentransformators 30 ab. In der hier gezeigten Ausführungsform ist eine Abdeckkappe 14 von außen auf den Laststufenschalter geklippt. Diese dient als Schutz vor Witterungseinflüssen.
Das Flanschmodul 2 bildet einen Teil des Laststufenschalters 1. Im ersten Bereich 10 des Flanschmoduls 2 sind die Steuereinheit 40 und die Kommunikationseinheit 41 angeordnet. Diese sind von außen, also außerhalb des Stufentransformators 30, zugänglich. Im zweiten Bereich 20, der sich im Inneren des Stufentransformators 30 befindet, sind der Antrieb 42, der Lastumschalter 43 und der Wähler 50 angeordnet. Während der Wähler 50 aus mechanischen Schaltern/Kontakten aufgebaut ist, weist der Lastumschalter 43 Halbleiterschaltelemente auf. Bei dem Laststufenschalter 1 handelt es sich somit um einen sog. Hybrid-Laststufenschalter.
Das Flanschmodul 2 weist im Bereich des Wählers 50 einen Kontaktträger 60 auf, an dem mehrere Festkontakte 61 angeordnet sind. Der Kontaktträger 60 ist rohrförmig ausgestaltet und entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt des Flanschmoduls 2. Der Kontaktträger 60 kann zunächst als separates Teil ausgebildet sein, bildet jedoch im montierten Zustand eine Einheit mit dem Flanschmodul 2. Der Kontaktträger 60 umgibt die einzelnen Elemente des Wählers 50 und hält über seinen Umfang verteilt die einzelnen Festkontakte 61 , die mit den einzelnen Wicklungsanzapfungen 31 einer Regelwicklung eines Stufentransformators 30 verbunden sind.
Figur 3 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des Wählers 50, der ein Teil des Laststufenschalters 1 ist. Ein Kontaktträger 60 mit den Festkontakten 61 ist Teil des Flanschmoduls 2. Der Wähler 50 umfasst ein erstes Sonnenrad 51 , welches auf einer Antriebswelle 62 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Das erste Sonnenrad 51 weist umfangsseitig eine Teilverzahnung 69 auf. Weiterhin sind ein erstes Planetenrad 52 und ein erstes Hohlrad 53 vorgesehen. Das erste Planetenrad 52 ist umfangsseitig teilweise verzahnt ausgestaltet bzw. weist einen teilverzahnten Bereich 52/55 auf. Das erste Hohlrad 53 weist einen ersten Wählerkontakt 71 auf seiner Außenkontur, sowie eine innenliegende Verzahnung 67 auf einer Innenkontur auf. Beim Betätigen, also dem Drehen der Antriebswelle 62, wird das erste Sonnenrad 51 durch die Antriebswelle 62 gedreht. Durch dessen Verzahnung wird die Drehbewegung auf das erste Planetenrad 52 übertragen. Da das Planetenrad nur teilweise verzahnt ist, wird die Drehung nur teilweise an das erste Hohlrad 53 weitergegeben. Dadurch wird erreicht, dass das erste Hohlrad 53 nur einige wenige Grad gedreht wird, wobei die Antriebswelle 62 und das erste Sonnenrad 51 eine 360 Grad Drehung vollziehen.
Das erste Hohlrad 53 ist weiterhin als ein erster Wählerarm ausgestaltet, der einerseits den ersten Wählerkontakt 71 umfasst bzw. trägt und andererseits über eine Verzahnung 67 angetrieben wird und die Bewegung ausführt. Der erste Wählerkontakt 71 ist unmittelbar mit dem ersten Hohlrad 52 verbunden bzw. an diesem angeordnet.
Der Wähler 50 umfasst weiterhin ein zweites Sonnenrad 54, welches auf der Antriebswelle 62 angeordnet und mit diesem verbunden ist. Das zweite Sonnenrad 54 weist umfangsseitig eine Teilverzahnung 69 auf. Weiterhin sind ein zweites Planetenrad 55 und eine zweites Hohlrad 56 vorgesehen. Das zweite Planetenrad 55 weist ebenfalls umfangsseitig einen teilverzahnten Bereich 68 auf. Das zweite Hohlrad 56 weist einen zweiten Wählerkontakt 72 auf seiner Außenkontur auf, sowie eine Verzahnung 67 auf der inneren Kontur. Beim Betätigen, also dem Drehen der Antriebswelle 62, wird das zweite Sonnenrad 54 gedreht. Durch die Teilverzahnung 69 wird die Drehbewegung auf das zweite Planetenrad 55 übertragen. Da dieses nur teilweise verzahnt ist, wird die Drehung nur teilweise an das zweite Hohlrad 56 weitergegeben. Dadurch wird erreicht, dass das zweite Hohlrad 56 nur einige wenige Grad gedreht wird, wobei die Antriebswelle 62 und das zweite Sonnenrad 54 eine 360 Grad Drehung vollziehen.
Das zweite Hohlrad 56 ist damit als zweiter Wählerarm ausgestaltet, der einerseits den zweiten Wählerkontakt 72 umfasst bzw. trägt und andererseits über eine Verzahnung angetrieben wird und die Bewegung ausführt. Der zweite Wählerkontakt 72 ist unmittelbar mit dem zweiten Hohlrad 56 verbunden bzw. an diesem angeordnet.
Das erste und das zweite Sonnenrad 51 , 54, das erste und das zweite Planetenrad 52, 54, sowie das erste und das zweite Hohlrad 53, 56 bilden das Planetengetriebe 59.
Das erste Sonnenrad 51 , das erste Planetenrad 52 und das erste Hohlrad 53 entsprechen dem zweiten Sonnenrad 54, dem zweiten Planetenrad 55 und dem zweiten Hohlrad 56, die lediglich spiegelbildlich übereinander an der Antriebswelle 62 im Wähler 50 angeordnet sind.
Figur 4 zeigt einen Teil des Planetengetriebes 59. Das zweite Hohlrad 56 weist einen zweiten Wählerkontakt 72 auf. Der Wählerkontakt 72 ist mit dem zweiten Hohlrad 56 mechanisch verbunden. Das zweite Sonnenrad 54 ist an der Antriebswelle 62 befestigt. Dieses weist auf seiner äußeren Umfangsseite eine Teilverzahnung 69 auf. Beim Betätigen (Drehen) der Antriebswelle 62 greift die Teilverzahnung 69 beim Drehen in den teilverzahnten Bereich 68 des zweiten Planetenrades 55. Die Verzahnung des zweiten Planetenrades 55 dreht sich und greift schließlich in die Verzahnung 67 des zweiten Hohlrades 56. Diese Verzahnung 67 ist auf einer inneren Kontur des Hohlrades 56 angeordnet. Während des Betriebes bzw. beim Betätigen des Wählers 50 führt die Antriebswelle 62 ein oder mehrere Drehungen durch, wohingegen das zweite Hohlrad 56 nur einen Teil einer Drehung durchführt, wodurch eine schrittweise Drehbewegung des zweiten Hohlrades 56 entsteht. Beim Betätigen dreht sich das zweite Hohlrad 56 so weit, dass der zweite Wählerkontakt 72 von einem Festkontakt 61 zum nächsten Festkontakt 61 fährt und diesen kontaktiert.
Die innenliegende Verzahnung 67 ist nicht über die gesamte innere Kontur des Hohlrades 56 ausgebildet. Am Anfang und am Ende der Verzahnung 67 sind sog. Endstellungssperren 73, 74 angeordnet. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die erste und die zweite Endstellungsperre 73, 74 als Wandelemente ausgestaltet. Diese dienen der Begrenzung der Drehbewegung des zweiten Hohlrades 56. Dadurch wird mechanisch verhindert, dass der Wähler 50 nicht über zwei definierte Punkte - die Endstellungen - hinaus betätigt werden kann. Das zweite Planetenrad 55 blockiert beim Erreichen der Endstellungssperren 73, 74 das Sonnenrad 54 und damit die Drehung der Antriebswelle 62.
Der Aufbau des ersten Sonnenrades 51 , des ersten Planetenrades 52 und des ersten Hohlrades 53 entspricht dem Aufbau des zweiten Sonnenrades 54, des zweiten Planetenrades 55 und des zweiten Hohlrades 56. Auch das erste Hohlrad 53 weist zwei Endstellungsperren auf.
Figur 5 zeigt eine detaillierte Ansicht des Wählers 50, insbesondere des Kontaktträgers 60. Besonders klar zu erkennen ist, dass sich die Festkontakte 61 aus einem Inneren des Wählers 50 nach außen erstrecken. Im Inneren werden die Festkontakte 61 von dem ersten und dem zweiten Wählerkontakt 71 , 72 kontaktiert.
Bezugszeichenliste
1 Laststufenschalter
2 Flanschmodul
3 Öffnung
4 Wand
4.1 Innenseite von 4
4.2 Außenseite von 4
5 Flansch
5.1 Erste Fläche von 5
6 Gehäuse
7 Deckel
10 Erster Bereich
11 Gewinde
12 Überwurfmutter
13 Innengewinde
14 Abdeckkappe
20 Zweiter Bereich
21 Dichtung bzw. Dichtring
30 Stufentransformator
31 Wicklungsanzapfungen
32 Aktivteil
40 Steuereinheit
41 Kommunikationseinheit
42 Antrieb
43 Lastumschalter
50 Wähler
51 Erstes Sonnenrad
52 Erstes Planetenrad
53 Erstes Hohlrad
54 Zweites Sonnenrad
55 Zweites Planeten rad
56 Zweites Hohlrad
59 Planetengetriebe
60 Kontaktträger
61 Festkontakte
62 Antriebswelle
67 Innenliegende Verzahnung von 53/56 Teilverzahnter Bereich von 52/55 Teilverzahnung von 51/54 Erster Wählerkontakt Zweiter Wählerkontakt Erste Endstellungsperre Zweite Endstellungsperre Dauerhauptkontakt

Claims

Patentansprüche
1. Laststufenschalter (1 ) zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators (30), umfassend: einen Lastumschalter (43) und einen Wähler (50); wobei
- der Wähler (50) einen Kontaktträger (60) mit mehreren Festkontakten (61 ) aufweist; der Wähler (50) ein Planetengetriebe (59) mit einem ersten Hohlrad (53), einem ersten Planetenrad (52) und einem ersten Sonnenrad (51 ) aufweist; das erste Hohlrad (53) einen ersten Wählerkontakt (71 ) zum Kontaktieren der Festkontakte (61 ) aufweist.
2. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 1 , wobei
- das Planetengetriebe (59) des Wählers (50) ein zweites Hohlrad (56), ein zweites Planetenrad (5) und ein zweites Sonnenrad (54) aufweist; das zweite Hohlrad (56) einen zweiten Wählerkontakt (72) zum Kontaktieren der Festkontakte (61 ) aufweist.
3. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 2, wobei
- das erste Hohlrad (53) und/oder das zweite Hohlrad (56) eine erste und eine zweite Endstellungssperre (73, 74) aufweisen.
4. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei
- das erste und/oder das zweite Hohlrad (53, 56) eine innenliegende Verzahnung (67) aufweisen und die erste und die zweite Endstellungssperre (73, 74) als Wandelemente an einem jeweiligen Ende der Verzahnung (67) ausgebildet sind.
5. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 2 bis 4, wobei
- das erste und das zweite Sonnenrad (51 , 54) jeweils eine Teilverzahnung (69) aufweisen.
6. Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 2 bis 5, wobei
- das erste und das zweite Sonnenrad (51 , 54) übereinander auf einer Antriebswelle (62) angeordnet sind.
7. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei
- der Lastumschalter (43) Halbleiterschaltelemente aufweist.
8. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei
- der Kontaktträger (60) rohrförmig ausgestaltet ist und als separates Teil eines Flanschmoduls (2) ist. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Anspruch 8, wobei
- der Kontaktträger (60) eine Einheit mit dem Flanschmoduls (2) bildet. Laststufenschalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei
- zwischen dem Lastumschalter (43) und dem Wähler (50) Dauerhauptkontakte angeordnet sind. Stufentransformator (30) mit einem Laststufenschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend:
- ein Gehäuse (30); ein Aktivteil (32) mit Wicklungsanzapfungen (31 ); wobei
- der Laststufenschalter (1) über und/oder neben dem Aktivteil angeordnet ist
- der Wähler (50) über dessen Festkontakte (61) mit den Wicklungsanzapfungen (31) des Aktivteils (32) elektrisch leitend verbunden ist. Stufentransformator (30) mit einem Laststufenschalter (1 ) nach Anspruch 11 , wobei
- der Laststufenschalter (1) horizontal oder vertikal ausgerichtet ist.
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