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Wähler oder Umsteller für Transformatoren, Drosselspulen und dgl.
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Art und Stärke der sich auf den Kontakten von im Transformator- oder
Drosseispulenkühlmittel betriebenen Wählern oder Umstellern im Laufe der Betriebszeit
bildenden Fremdschichten sind u.a. abhängig von den Kontakttemperaturen und den
verwendeten Kontaktmaterialien. Um die Ausbildung solcher Fremdschichten und infolge
der damit einhergehenden Erhöhung der Kontaktübergangswiderstände vorzeitig auftretende
Kontaktschäden so weit als möglich zu verhindern, ist es bekannt, als Kontaktmaterial
oder mindestens als Kontaktauflage Edelmetalle zu verwenden. Aufgrund der dadurch
erzielbaren geringeren Fremdschichtbildung ergeben
sich günstigere
Verhältnisse beim Stromübergang von Kontakt zu Gegenkontakt, so daß sich bei normalen
Betriebstemperaturen ein vorzeitiger Kontaktausfall gerade noch vermeiden läßt.
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Durch den Einsatz von Edelmetallen als Kontaktmaterial ist das erwähnte
Problem insofern jedoch nur unvollkommen lösbar, weil einerseits die Gleit- und
Abriebeigenschaften von Gold, Silber oder Platin im Vergleich zu Kupfer ungünstiger
sind und andererseits der Preis solcher Edelmetalle beträchtlich höher liegt als
der Preis vergleichbarer Kupferkontakte. Insbesondere die Forderung, Kontakte mit
einem möglichst kleinen Abrieb einzusetzen; führte in der Praxis zu meist aus Kupfer
und Edelmetall bestehenden Materialpaarungen, die einen Kompromiß hinsichtlich der
Gleit-und Abriebeigenschaften, der Fremdschichtbildung und dem Preis bedeuten. Sol-che
Materialpaarungen sind daher weder hinsichtlich des Abriebs noch in Bezug auf die
Fremdschichtbildung optimal, bei relativ niedrigen Betriebstemperaturen ist ihre
Lebensdauer jedoch noch ausreichend.
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Bei Transformatoren hoher Leistung werden jedoch die für die erwähnten
Kontaktpaarungen noch zulässigen Betriebstemperaturen und damit auch die Kühlmitteltemperaturen
meist überschritten. Die Folge davon sind vorzeitige Kontaktschäden und damit Kontaktausfälle,
insbesondere hervorgerufen durch zu starke Fremdschichten und durch die dadurch
bedingten zu hohen Kontaktübergangswiderstände. Dies gilt vor allem auch für Stufenschalter
mit großer Schalthäufigkeit. Dahingehende Maßnahmen, durch Verminderung der Kontaktverluste
und/oder durch Vergrößerung der Kontaktoberflächen und damit durch verbesserte Kühlung
eine geringere Kontakttemperatur und dadurch eine ausreichende Lebensdauer der Kontakte
zu erzielen, sind unwirksam, wenn das die Kontakte umgebende Kühlmittel, meist Ö1,
bereits eine Temperatur aufweist, bei
der es zur Bildung von Fremdschichten
auf den Kontakten kommt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere
in den Fällen hoher Kühlmitteltemperatur die Fremdschichtbildung auf den Kontaktoberflächen
in solchen Grenzen zu halten, daß vorzeitige Kontaktschäden vermieden werden und
die geforderte Lebensdauer der Kontakte erreicht oder nach Möglichkeit überschritten
wird. Dabei sind grundsätzlich alle Kontaktmaterialien und Materialkombinationen
in die Aufgabenstellung mit einbezogen, also neben Kupferkontakten auch Kupfer-
Edelmetallkontaktkombinationen und schließlich auch ausschließlich aus Edelmetall
bestehende Kontakte.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Wähler- oder Umstellerkontakte
erfindungsgemäß der Einwirkung eines vom eigentlichen Transformator- oder Drosselspulenkühlmittel
strömungsmäßig und/oder räumlich mindestens teilweise getrennten Kühlmittels ausgesetzt
sind, dessen Temperatur unter der des Transformator- oder Drosselspulenkühlmittels
liegt. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenigstens die schaltungsmäßig
am meisten beanspruchten und/oder die im Bereich der heißesten Kühlmittelzonen befindlichen
Wähler- oder Umstellerkontakte innerhalb eines geschlossenen Gehäuses anzuordnen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, den Wähler- oder
Umstellerkontakten das Kühlmittel durch besondere Kühlkanäle zuzuführen, um eine
unmittelbare und dadurch optimale Kühlwirkung zu erzielen. Der Temperaturunterschied
zwischen dem Kühlmittel für die Wähler- oder Umstellerkontakte und dem eigentlichen
Transformator- oder Drosselspulenkühlmittel richtet sich dabei nach der jeweils
geforderten Kontaktlebensdauer.
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Die Erfindung wird im nachstehenden anhand einiger schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 innerhalb eines im
eigentlichen Transformatorkühlmittel angeordneten Gehäuses untergebrachte Wähler-
oder Umstellerkontakte, Fig. 2 eine Anordnung mit direkter Kühlung der Wähler- oder
Umstellerkontakte, Fig. 3 eine unmittelbare Kühlung der Kontakte im Falle von auf
einer Kreisbahn angeordneten festen Kontakten, die mit Schleifringkontakten korrespondieren,
Fig. 4 die gühlmittelführung innerhalb einer Kontaktebene bei einer Kontaktanordnung
nach Fig. 3.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 befinden sich die Wähler- oder
Umstellerkontakte 1 innerhalb eines zweckmäßigerweise aus Isolierstoff bestehenden
Gehäuses 2, das den eigentlichen Wählerraum gegenüber dem umgebenden, mit einem
Kühlmittel 3, beispielsweise Ö1, gefüllten Transformatorraum 4 weitgehend abdichtet.
Dadurch wird einerseits das Herausführen der verschiedenen Ableitungen erleichtert
und gleichzeitig auch eine Wärmeisolierung zwischen dem Kühlmittel im Innern des
Gehäuses und dem umgebenden heißen Transformatorkühlmittel erreicht.
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Dem Gehäuse innern wird das kältere Kühlmittel über besondere Kanäle
5 zugeleitet. Dieses Kühlmittel kann dabei entweder in den umgebenden Transformatorraum
4 oder über einen zweiten Kanal 6 bzw. mehrere solcher Kanäle nach außen geleitet
werden, wodurch dann ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht.
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In diesen Kühlkreislauf können im Bedarfsfall eine Umwälzpumpe 7 und/oder
ein Kühler 17 eingeschaltet werden. Das Gehäuse 2 kann entweder aus einem festen
Isolierstoff bestehen, der eventuell gleichzeitig zur Halterung der Kontakte dient
oder aber aus Isolierfolie hergestellt sein, mit welcher der gesamte Wähler eingebunden
ist. Im Falle der Verwendung von Isolierfolie ist es zwecks Erhöhung des Wärmewiderstandes
vorteilhaft, mehrere Lagen Isolierfolie übereinander zu wickeln. Erforderlichenfalls
kann das Gehäuse 2 zusätzlich auch noch mit wärmedämmenden Stoffen aus- oder umkleidet
sein.
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Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit zur unmittelbaren Kühlung der Wähler-
oder Umstellerkontakte. Dabei sind mit 8 und 9 die feststehenden und mit 10 die
beweglichen Kontakte bezeichnet.
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Das kalte Kühlmittel wird den beweglichen Kontakten über die Kühlkanäle
11 unmittelbar zugeführt. Die Kühlkanäle 11 werden zweckmäßigerweise in die zur
Bewegung der Kontakte die nenden Haltearme 12 verlegt. Die beweglichen Kontakte
10 sind mittels Barrieren 13 gegenüber dem umgebenden Raum so abgedeckt, daß das
kalte Kühlmittel in Richtung zu den feststahenden Kontakten 8 und 9 strömen muß
und auch diese noch kühlt. Bei dieser Ausführung ist zu beachten, daß von den feststehenden
Kontakten 8 und 9 jeweils nur die gerade über die beweglichen Kontakte 10 verbundenen
Stufen gekühlt werden, wahrend die nicht gewählten Kontakte im heißen Umgebungskühlmittel
liegen und schließlich die Temperatur dieses Kühlmittels annehmen. Diesem Umstand
kann dadurch Rechnung getragen werden, daß für die feststehenden Kontakte ein hinsichtlich
der Fremdschichtbildung günstiges Material gewählt wird, das zusammen mit dem Material
der beweglichen Kontakte 10 günstige Gleit- und Abriebeigenschaften ergibt.
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Bezüglich des Materials der beweglichen Kontakte braucht infolge deren
tieferen Temperaturen hinsichtlich der Fremdschichtbildung
die
Anforderung nicht so hoch sein wie im Falle der feststehenden Kontakte.
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Sind die feststehenden Kontakte 8 auf einer Kreisbahn um die als Schleifring
ausgebildeten Kontakte 9 angeordnet, ist eine Lösung gemäß Fig. 3 zweckmäßig.
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Wie aus dieser Fig. ersichtlich ist, strömt das Kühlmittel innerhalb
der Schleifringsäule 14 zu und tritt durch Öffnungen 15, die etwa in Höhe jedes
Schleifringes vorgesehen sind, aus. Am äußeren Umfang der Schleifringsäule befindet
sich in jeder Kontaktebene eine Abdeckkappe 16, welche den betreffenden Abschnitt
der Schleifringsäule einschließlich Messerkontakt und den zugehörigen Laufkontakten
10 so umschließt, daß das aus der Schleifringsäule austretende kalte Kühlmittel
gesammelt und längs der. Laufkontakte 10 in Richtung zu demgewählten Kontakt 8 geführt
wird.
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Die Führung des Kühlmittels innerhalb einer Kontaktebene wird durch
Fig. 4 verdeutlicht. Das den Kontakten 8, 9 und 10 zugeführte Kühlmittel wird hier
außerhalb des Transformators über einen nicht dargestellten Kühler geleitet. Vielfach
tritt aus den zur Kühlung des eigentlichen Transformatorkühlmittels dienenden Kühlern
das Kühlmittel mit einer Temperatur aus, die einige Grad tiefer liegt als die mittlere
Kühlmitteltemperatur an der Einbaustelle der Wähler oder Umsteller. Daher läßt sich
bereits eine erhöhte Lebensdauer für die Kontakte erreichen, wenn dieses Kühlmittel
den Wähler- oder Umstellerkontakten zugeführt wird. Reicht die damit erzielbare
Lebensdauer der Kontakte nicht aus, so wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung
vorgeschlagen, das den Wähler- bzw. Umstellerkontakten direkt zugeführte Kühlmittel
wesentlich stärker als das eigentliche Transformatorkühlmittel abzukühlen. Hierzu
kann entweder ein separater Kühler oder ein Element des normalen Kühlers des Transformators
benutzt werden. Im letzteren Fall wird in dem betreffenden
Kühlelement
die Kühlmittelgeschwindigkeit gedrosselt, wodurch dieses stärker abgekühlt wird.
Der Ausgang dieses Elementes wird über einen gesonderten Kanal zum Wähler oder Umsteller
geführt.
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Wie die Erfindung gezeigt hat, können sich an den Isolierstäben von
Wählern und Umstellern infolge des elektrischen Feldes im Kühlmittel schwimmende
Verunreinigungen ablagern und dadurch die Spannungsfestigkeit des Wählers oder Umstellers
beeinträchtigen. Um derartige Ablagerungen weitestgehend zu vermeiden, wird weiter
vorgeschlagen, in den Kühlkreislauf der Wähler- oder Umstellerkontakte geeignete
Filter einzubauen.
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- Patentansprüche -