DE3000748C2 - Stufenschalter für einen dreiphasigen Transformator mit sternförmig zusammengeschalteten Vakuumschaltern - Google Patents

Description

— daß die zusätzlichen Schalter mit den Vakuumschaltern (34 bis 42) elektrisch in Reihe geschaltet und in einem Trennschalter (3) räumlich zusammengefaßt sind,

— daß alle nicht mit dem Sternpunkt (N) verbundenen Kontaktstücke (44) der Vakuumschalter (34 bis 42) entweder unmittelbar oder über die Widerstände (47 bis 49) mit in einer ersten Ebene (Fig.3b bis 9b) im Kreis angeordneten festen Kontakten (16 bis 21) des Trennschalters (3) verbunden sind, wobei für jede Phase (U, V, W) zwei dieser festen Kontakte (16 bis 21) vorgesehen sind,

— daß im Trennschalter (3) in einer zweiten Ebene weitere feste Kontakte (22 bis 30) liegen, die paarweise mit den geraden und ungeraden Wicklungsabgriffen einer der Phasen (U, V, W) verbunden sind, während zwischen diesen paarweise zusammengefaßten, festen Kontakten (22 bis 27) in der zweiten Ebene weitere, mit dem Sternpunkt (Λ/J verbundene feste Kontakte (28 bis 30) angeordnet sind,

— daß übereinanderliegende Teile der festen Kontakte (16 bis 30) der ersten und zweiten Ebene über mit einer Schwenkwelle (4) gekuppelte bewegliche Kontakte (5 bis 10) miteinander verbindbar sind, wobei für jede Phase (U, V, W^zwei der beweglichen Kontakte (5 bis 10) vorgesehen sind und

— daß die tangentiale Ausdehnung der festen Kontakte (22 bis 27) der zweiten Ebene so gewählt ist,

— daß für jede Phase in der Ruhestellung des Trennschalters (3) einer der festen Kontakte (16 bis 21) der ersten Ebene mit einem an einen der Wählerarme (52, 53 bzw. 56 bis 59) angeschlossenen festen Kontakt (22 bis 27) der zweiten Ebene und der andere der festen Kontakte (16 bis 21) der ersten Ebene mit einem der an den Sternpunkt (N) angeschlossenen festen Kontakte (28, 29, 30) verbunden ist, und

— daß in der Umschaltstellung alle festen Kontakte (16 bis 21) der ersten Ebene mit den an Wählerarme (52, 53 bzw. 56 bis 59) angeschlossenen festen Kontakten (22, 27) der zweiten Ebene verbunden sind.

2. Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Trennschalters (3) mit der Antriebswelle (1) für die Vakuumschalter (34 bis 42) eine Mitnehmerscheibe (202) verbunden ist, daß die Mitnehmerscheibe (202) auf einer Stirnseite eine endlose Nut mit drei unterschiedlichen Radien (R 1, R2, R3) aufweist und in diese Nut ein Bolzen (203) eines mit einer Schwenkwelle (4) verbundenen Kniehebels (204) hineinragt und daß die Schwenkwelle (4) mit den beweglichen Kontakten (5 bis 10) des Trennschalters (3) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter für einen dreiphasigen Transformator mit sternförmig zusammengeschalteten Vakuumschaltern entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Schaltungsanordnungen für derartige Stufenschalter sind durch die DE-OS 25 34 677 und die DE-AS 19 56 368 bekannt In diesen Stufenschaltern sind je Phase drei Vakuumschalter vorgesehen, von denen je ein Kontakt an einen allen gemeinsamen Sternpunkt angeschlossen ist. In der Anordnung gemäß der DE-OS 25 34 677 sind parallel zu den den Dauerstrom führenden Vakuumschaltern zusätzliche Schalter vorgesehen, die die Vakuumschalter strommäßig entlasten.

Darüber hinaus sind durch die DE-AS 18 C5 378 und die DE-OS 18 10 267 Einrichtungen mit Kurvenscheiben zur Betätigung der Vakuumschalter in Stufenschalteinrichtungen bekannt.

Nachteilig ist bei den bekannten Anordnungen, daß sowohl eine spannungsmäßige Entlastung der Vakuumschalter in ihrer Ruhestellung als auch eine Steuereinrichtung zur folgerichtigen Betätigung der zusätzlichen nicht unter Last betätigbaren Schalter fehlt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Stufenschalter für einen dreiphasigen Transformator der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß er durch kompakte Anordnung der Kontakte von zusätzlichen Schaltern möglichst klein ist, und dabei sicherzustellen, daß in der Ruhestellung die jeweils nicht stromführenden Vakuumschalter elektrisch unbelastet sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der vorliegenden Anordnung wird damit erreicht, daß der für die Umschaltung des Stromes von einem Abgriff zum nächsten vorgesehene Lastumschalter gleichzeitig bei äußerst einfach aufgebautem Antrieb auch das Kurzschließen der jeweils nicht stromführenden Vakuumschalter bewirkt. Hierdurch kommt man ohne zusätzliche Kurzschließkontakte für die Vakuumschalter mit entsprechend eigenem Antrieb aus und kann sämtliche Schalthandlungen des Lastumschalters im Stufenschalter über eine einzige Antriebswelle steuern.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau des Lastumschalterteils für den Stufenschalter,

Fig. 2 Einzelheiten des verwendeten Schwenkantriebs und die

Fig.3 bis 9 Schaltstellungen der Kontakte des Trennschalters und der Vakuumschalter in der Ruhestellung und beim Umschalten von einer Anzapfung auf die andere.

In Fig. 1 ist die Antriebswelle 1 über einen Schwenkantrieb 2 für einen Trennschalter 3 mit einer Schwenkwelle 4 gekuppelt. Der Schwenkantrieb 2 enthält eine Mitnehmerscheibe 202, die auf die Antriebswelle 1 aufgesetzt ist und deren eine Stirnseite eine Nut 210 aufweist. Die Form dieser Nut ist in F i g. 2 dargestellt. In die Nut ragt der Bolzen 203 eines

Kniehebels 204 hinein, der auf einer Schwenkwelle 4 befestigt ist.

Wie Fig.2 zeigt, ist die Nut 210 in der Mitnehmerscheibe 202 als endlose Kurve mit drei verschiedenen Radien R 1, R 2 und. R 3 ausgebildet Dabei entspricht das Nutteil 211 einem Kreis mit dem Radius R 1 auf einem Umfangsteil, der durch die Abschnitte a 12 und a 3 gekennzeichnet ist. Im darauffolgtuden Abschnitt a 4 im Nutteil 214 geht die Nut 210 über vom größten Radius R 1 bis zum mittleren Radius R 2. Diesen Radius behält sie im gesamten Abschnitt a 5 bei. Im Abschnitt a 6 (entsprechend dem Nutteil 215) verändert sich der Radius vom Radius R 2 kontinuierlich auf den kleinsten Radius R 3, der im Abschnitt a 7 (entsprechend Nutteil 213) erreicht wird. Die Ausbildung der Nut und deren Abstand zum Mittelpunkt 0 — der der Mittelachse der Antriebswelle 1 entspricht — ist in den Abschnitten a 8 bis a 12 symmetrisch ausgeführt. Dadurch ist sichergestellt daß bei einer Drehung der Mitnehmerscheibe 2 in beliebiger Richtung von der Schwenkwelle 4 abwechselnd die Positionen I, II und III eingenommen werden. Hierbei wird der Kniehebel 204 jeweiis um die Segmentabschnitte a 1 und a 2 um die Mittelachse der Schwenkwelle 4 bewegt.

F i g. 3 zeigt, daß die Schwenkwelle 4 des Trennschalters 3 über Tragarme 11 mit einem Isolierzylinder 12 verbunden ist, der bewegliche Kontakte 5 bis 10 trägt. Die beweglichen Kontakte 5 bis 10 besitzen miteinander elektrische verbundene Kontaktteile 13 und 14 (F i g. 1), die in bezug auf die Schwenkwelle 4 axial zueinander versetzt in zwei verschiedenen Ebenen liegen. Die Kontaktanordnung in der ersten, oberen Ebene ist dabei in Fig. 3b und die Kontaktanordnung in der zweiten, unteren Ebene in Fig.3c dargestellt. Zur Verbindung der beweglichen Kontakte mit feststehenden Kontakten 16 bis 30 in den zwei verschiedenen Ebenen sind Kontaktmesser 15 vorgesehen. Die festen Kontakte in beiden Ebenen sind auf Isolierstäben 32 montiert, die ihrerseits an einem Rahmen 31 befestigt sind. Die Antriebswelle 1 treibt außer der Mitnehmerscheibe 202 eine Antriebsvorrichtung 33 für die beweglichen Kontaktstücke 43 von Vakuumschaltern 34 bis 42. Die festen Kontaktstücke 44 der Vakuumschalter sind an einer Isolierplatte 45 befestigt, die an einem nicht dargestellten Rahmen aufgehängt ist. Über Leitungen 46 sind die festen Kontaktstücke 44 der Vakuumschalter mit den festen Kontakten 16 bis 21 der ersten, in F i g. 3b dargestellten Ebene verbunden. Ein Teil der festen Kontaktstücke 44 der Vakuumschalter in den Widerstandsschaltkreisen sind zu je einem Widerstand 47 bis 49 in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltungen liegen parallel zu einem der übrigen beiden für jede Phase vorgesehenen Vakuumschalter 35,38,41.

In den Fig. 3 bis 9 zeigt das mit a bezeichnete Figurenteil jeweils die Anordnung der Vakuumschalter, das mit b bezeichnete Figurenteil die festen und beweglichen Kontakte des Trennschalters 3 in der ersten, oberen Ebene entsprechend Kontaktteil 13 und das mit c bezeichnete Figurenteil die festen und beweglichen Kontakte des Trennschalters 3 in der zweiten Ebene, in der der untere Kontaktteil 14 angeordnet ist.

Die Vakuumschalter in Fig. 3a sind so gegenüber Fig. 1 geschwenkt dargestellt, daß die in Fig. 1 unten vorhandenen, beweglichen Kontaktstücke 43 innen und die oben in F i g. 1 angeordneten festen Kontaktstücke 44 außen gezeichnet sind. In Fig. 3a sind die Vakuumschalter 34 bis 36 der Phase U. die Vakuumschalter 37 bis 39 der Phase V and die Vakuumschalter 40 bis 42 der Phase W zugeordnet Die beweglichen Kontaktstücke 43 aller Vakuumschalter sind über Leitungen 50 miteinander und mit dem Sternpunkt N verbunden. Eine direkte Verbindung von den festen Kontaktstücken 44 der Vakuumschalter zu den festen Kontakten 16 bis 21 in der ersten, in Fig.3b dargestellten Ebene besteht für die Phase V ausgehend von den Vakuumschaltern 34 und 35, für die Phase V

ίο aufgehend von den Vakuumschaltern 40 und 41 und für die Phase W von den Vakuumschaltern 37 und 38. In der ersten Ebene (F i g. 3b) werden die festen Kontakte 16 und 17 für die Phase U, die festen Kontakte 18 und 19 für die Phase V und die festen Kontakte 20 und 21 für die Phase W benutzt. Diese Kontakte sind alle auf einem Kreis angeordnet und besitzen jeweils dort einen größeren Abstand, wo Kontakte verschiedener Phasen nebeneinander liegen.

In der zweiten Ebene (F i g. 3c) sind ebenfalls im Kreis die festen Kontakte 22 bis 30 angeordnet Hier werden die festen Kontakte 22 und 23 für die Phase U, die festen Kontakte 24 und 25 für die Phase V und die festen Kontakte 26 und 27 für die Phase W benutzt. Diese festen Kontakte sind gegenüber den entsprechenden festen Kontakten in der ersten Ebene verkürzt, so daß sie von dem jeweils zugeordneten beweglichen Kontakt nur in zwei Schaltstellungen der Schwenkwelle 4 berührt werden.

Hierdurch entstehen vergrößerte Lücken zwischen den festen Kontakten verschiedener Phasen, in die weitere feste Kontakte 28 bis 30 eingebaut sind. Diese festen Kontakte 28 bis 30 sind jeweils über Nulleiter 60 mit dem Sternpunkt N verbunden. Durch die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktteilen 13 und 14 bei jedem beweglichen Kontakt 5 bis 10 werden jeweils übereinanderliegende Stellen der am Umfang angeordneten festen Kontakte in beiden Ebenen miteinander verbunden. Entsprechend der drei möglichen Schaltstellungen der Schwenkwelle 4 sind damit die beweglichen Kontakte 5 und 6 der Phase U, die beweglichen Kontakte 7 und 8 der Phase V und die beweglichen Kontakte 9 und 10 der Phase ^zugeordnet.

Wie zusätzlich in Fig. 3c dargestellt ist, sind die festen Kontakte 22,23; 24,25; 26,27 an Wählerarme 52, 53; 56, 57; 58, 59 angeschlossen. Diese Wählerarme stehen mit Wicklungsabgriffen für die Phasen U, V, Win Verbindung, die in üblicher Weise in ungerade Wicklungsabgriffe Ui, U3, U 5, Vi, V3, Wi, W3 und in gerade Wicklungsabgriffe t/2, t/4, VI, W2 unterteilt

jo sind. Von diesen Wicklungsabgriffen ist nur ein Teil der tatsächlich vorhandenen Wicklungsabgriffe dargestellt.

Zur Beschreibung der Funktionsweise genügt es

wegen des symmetrischen Aufbaus der Anordnung für alle 3 Phasen nur die Phase Uzu betrachten.

In den F i g. 3a bis 3c ist die Ruhestellung dargestellt. Hier fließt der Strom vom Sternpunkt N über die Leitung 15, den Vakuumschalter 34, die Leitung 46 zum festen Kontakt 16; von da aus über den beweglichen Kontakt 5 zum festen Kontakt 22 und über den Wählerarm 52 zum Wicklungsabgriff t/3. Die übrigen, für die Phase U vorgesehenen Vakuumschalter 35 und 36 sind geöffnet und über die Leitung 46, den feststehenden Kontakt 17, den beweglichen Kontakt 6, den feststehenden Kontakt 30 und den Nulleiter 60 kurzgeschlossen. Es können also keine Stoßspannungen oder Stoßströme die Vakuumschalter 35 und 36 belasten, wodurch eine hohe Lebensdauer der Ventile der Vakuumschalter erreicht wird.

Um eine Schalthandlung auszuführen, wird die Antriebswelle 1 gedreht, bis die Schwenkwelle 4 ebenfalls eine Drehbewegung in die Position II ausführt. F i g. 4 zeigt, daß die beweglichen Kontakte 5 und 6 mit den feststehenden Kontakten 22 und 23 verbunden sind und die Kurzschlußverbindung über den feststehenden Kontakt 30 für die Vakuumschalter 35 und 36 aufgehoben ist. Wie durch den Pfeil am Wählerarm 53 erkenntlich, wird anschließend der Wählerarm 53 von dem Wicklungsabgriff L/2 zum nächsten geraden Wicklungsabgriff t/4 bewegt. Diese Bewegung ist in F i g. 5 abgeschlossen, so daß der Vakuumschalter 35 jetzt über die Leitung 46, den festen Kontakt 17, den beweglichen Kontakt 6, den festen Kontakt 23 und den Wählerarm 53 mit dem Wicklungsabgriff L/4 verbunden ist.

Anschließend wird durch die Antriebsvorrichtung 33 der Vakuumschalter 36 geschlossen. Dieser liegt in Reihe zum Widerstand 47, so daß der Ausgleichsstrom zwischen den Wicklungsabgriffen L/3 und UA über den Widerstand 47 fließt. Jetzt kann der Vakuumschalter 34 geöffnet werden, wie aus F i g. 7 zu ersehen ist. Dadurch wird die Verbindung über den festen Kontakt 16, den beweglichen Kontakt 5, den festen Kontakt 22, den Wählerarm 52 zum Wicklungsabgriff L/3 unterbrochen; Strom fließt über den Wicklungsabgriff L/4 und den Widerstand 47 zum Sternpunkt N.

Zum Kurzschließen des Widerstandes 47 wird jetzt, wie F i g. 8 zeigt, der Widerstand 47 überbrückt. Damit hat der Strom vom Wicklungsabgriff L/3 auf den Wicklungsabgriff t/4 vollständig kommutiert und fließt vom Wicklungsabgriff L/4 über den Wählerarm 53, den feststehenden Kontakt 23, den beweglichen Kontakt 6, den feststehenden Kontakt 17 und den Vakuumschalter 35 zum Sternpunkt N.

Nach Abschluß der Umschaltung des Stromes wird die Schwenkwelle 4 in ihre Position MI(Fi g. 2) bewegt. Hierdurch verschiebt sich der bewegliche Kontakt in F i g. 9c vom feststehenden Kontakt 22 auf den mit dem Sternpunkt N verbundenen feststehenden Kontakt 28. Damit wird der Vakuumschalter 34 über den feststehenden Kontakt 76 und die Leitung 46 kurzgeschlossen, so daß jetzt dieser Vakuumschalter vor Stoßspannungen und -strömen geschützt ist.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Stufenschalter für einen dreiphasigen Transformator mit sternförmig zusammengeschalteten Vakuumschaltern sowie mit Widerständen zur Strombegrenzung beim Überschalten von einem geraden zu einem ungeraden Wicklungsabgriff und mit zusätzlichen, lediglich stromlos betätigbaren Schaltern mit auf einem Kreis angeordneten festen Kontakten, dadurch gekennzeichnet,