EP3427284B1 - Laststufenschalter - Google Patents

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EP3427284B1
EP3427284B1 EP17709649.2A EP17709649A EP3427284B1 EP 3427284 B1 EP3427284 B1 EP 3427284B1 EP 17709649 A EP17709649 A EP 17709649A EP 3427284 B1 EP3427284 B1 EP 3427284B1
Authority
EP
European Patent Office
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base plate
selector
diverter switch
tap changer
load tap
Prior art date
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Active
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EP17709649.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3427284A1 (de
EP3427284C0 (de
Inventor
Markus Meyer
Christian Kotz
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
Priority to HRP20231216TT priority Critical patent/HRP20231216T1/hr
Publication of EP3427284A1 publication Critical patent/EP3427284A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3427284B1 publication Critical patent/EP3427284B1/de
Publication of EP3427284C0 publication Critical patent/EP3427284C0/de
Active legal-status Critical Current
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    • 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
    • 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
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an on-load tap changer based on the resistance principle.
  • On-load tap changers based on the resistance principle are basically based on two alternative basic principles. Either as a so-called load selector or as a load changeover switch with a selector.
  • the documents DE 10 2013 107 545 A1 and DE 10 2013 107552 A1 each describe a load selector that selects the desired new tap contact and switches from the currently live, old tap contact to the new tap contact in one go under load.
  • the diverter switch insert that carries out the changeover and to which the vacuum interrupters, the moving contacts and the resistors are attached is rotatably arranged in a closed oil tank.
  • DE 25 29 381 C3 describes an on-load tap changer in which first the selection without load is carried out relatively slowly by a selector and then the switching is carried out as quickly as possible under load by a diverter switch.
  • the selector and diverter switch are two spatially separate structural units.
  • the diverter switch with its switching resistors and switching contacts is housed in a separate and sealed oil compartment.
  • the selector which consists of a construction of insulating bars held by two cage rings, is located below the diverter switch in the transformer housing.
  • DE 199 57 013 C1 also discloses an on-load tap changer having a diverter switch and a selector.
  • the diverter switch and selector are each driven by their own shaft. Two shaft ends of the two shafts are aligned in a one-way clutch.
  • EP 1 215 694 A2 discloses a switch monitor for a tap changer mounted on a bearing plate.
  • the tap changer has a diverter switch, which is operated by means of an energy store and an output shaft.
  • EN 20 2012 101475U1 also discloses an on-load tap changer.
  • Both the load selector and the diverter switch with selector function according to the high-speed resistance switching principle, according to which the circulating current that flows during switching while the old and new tap contact are simultaneously being contacted is limited by being routed through ohmic resistors.
  • the on-load tap-changer is inexpensive to produce, easy to assemble and safe to operate.
  • the diverter switch is mounted with all its parts on the diverter switch base plate and the selector with all its parts on the selector base plate.
  • the drive shaft actuates and/or drives the diverter switch and selector together. Due to the particularly simple structure, it is possible to variably arrange both the selector and the diverter switch of one phase, as well as the respective phases among themselves, at a distance from one another, depending on the voltage requirements.
  • the selector base plate and the diverter switch base plate can be designed in any way as required, for example from an insulating material such as plastic or fiber-reinforced plastic, in particular a mixture of polyamide or polyphthalamide with glass fibers.
  • the diverter switch base plate is preferably arranged parallel to the selector base plate.
  • the drive shaft can be designed in any way as required, for example in such a way that it is made up of one piece or of several parts.
  • the on-load tap changer can have a preselector, which is also actuated and/or driven by the common drive shaft.
  • the preselection serves to to add a control winding in the same direction or in the opposite direction to a main winding.
  • the preselector can be arranged on the selector base plate, the on-load tap changer base plate or a separate preselector base plate.
  • the drive shaft can be driven directly by an electric motor.
  • a spring energy store or an intermediate gear can be arranged between the electric motor and the drive shaft.
  • At least one additional rod or, alternatively or in addition to the rods, at least one spacer and/or at least one plate can be used.
  • the connection can also be realized by means of spacers which are sprayed onto the selector base plate and/or the diverter switch base plate.
  • the arrangement of the individual parts, in particular vacuum interrupter, resistor and switching element, can be distributed to the first and/or the second side of the diverter switch base plate, depending on the requirements.
  • the vacuum interrupter and the switching element can also be actuated directly or via gear wheels, Geneva wheels or connecting rods.
  • the further selectors are preferably designed like the selector and/or the two further diverter switches like the diverter switch.
  • Each preselector base plate is preferably arranged parallel to the respective selector base plate and/or the respective diverter switch base plate.
  • At least one additional rod or, alternatively or in addition to the rods, at least one spacer and/or at least one plate can be used.
  • the connection can also be realized by means of spacers sprayed onto the selector base plates and/or the diverter switch base plates and/or the preselector base plates.
  • FIG. 1 a first embodiment of an on-load tap changer 1 according to the resistance principle is shown schematically.
  • the on-load tap changer 1 has three selectors 20 and three diverter switches 40 here.
  • Each selector 20 and each diverter switch 40 is associated with a particular phase of a tapped transformer (not shown).
  • a single-phase variant of the on-load tap changer 1 according to the invention would therefore have only one diverter switch 40 and only one selector 20 .
  • Each selector 20 is mounted on a selector base 21 and each diverter switch 40 is mounted on a diverter switch base 41 .
  • the individual plates 21, 41 are pushed onto at least one rod 15 and are held by it.
  • the individual plates 21, 41 can also be fastened in other ways, for example using spacers, sprayed-on webs or other plates.
  • a common drive shaft 10 drives all selectors 20 and diverter switches 40.
  • the drive shaft 10 extends through the individual plates 21, 41 to actuate the selectors 20 and the diverter switches 40.
  • the drive shaft 10 is preferably actuated by a motor 13 via a bevel gear 12 .
  • the drive shaft 10 can also be designed so that it can be actuated directly by a motor 13 .
  • the selectors 20 and the diverter switches 40 are operated by the common drive shaft 10 in such a way that a diverter switch is carried out from one tap to an adjacent tap.
  • the drive shaft 10 can consist of one or more be trained parts.
  • the selector base plate 21 is preferably made of an insulating material such as plastic or fiber-reinforced plastic (eg a mixture of polyamide or polyphthalamide with glass fibers).
  • the selector base plate 21 has a first side 22 and a second, opposite side 32 .
  • a plurality of fixed contacts 18 are arranged on the first side 22 and are connected via lines 19 to winding taps of a control winding of the step transformer.
  • the fixed contacts 18 extend from the first side 22 through the selector base plate 21 to the second side 32.
  • the fixed contacts 18 are preferably made of copper and are additionally silver-plated.
  • a first Geneva wheel 25 with a first, movably mounted moving contact 23 is attached to the first side 22 .
  • the first Geneva wheel 25 is rotatably mounted on a first bearing axle 26 about an axle 11 .
  • the bearing axle 26 is designed as a separate part that is mechanically connected to the selector base plate 21 .
  • the bearing axle 26 can also be sprayed on during the production of the selector base plate 21 and can be formed with it as a unit.
  • a first driver 27 is arranged next to the first Geneva wheel 25 and is actuated via the drive shaft 10 which extends through the selector base plate 20 .
  • the first driver 27 has a first cam 28 which engages in the first Geneva wheel 25 and rotates it in the process.
  • the first driver 27 When the selector 20 is actuated, the first driver 27 is rotated through 360°. When interacting with the first Geneva wheel 25, when the first driver 27 rotates completely, the first Geneva wheel 25 is rotated only piecemeal, ie by a fraction of a complete rotation. The combination of the first driver 27 and the first Geneva wheel 25 converts the continuous rotational movement of the first driver 27 into a step-by-step or piecemeal rotation of the first Geneva wheel 25 . The combination of a Geneva wheel and a driver allows both parts to be locked against each other even when the dial is at rest, i.e. before or after the selector is operated.
  • the first moving contact 23 Before the first Geneva wheel 25 is actuated, the first moving contact 23 always makes contact with one of the fixed contacts 18 and connects it in an electrically conductive manner to a connection 29 of a first branch of the diverter switch 40.
  • the selector 20 When the selector 20 is actuated, the first Geneva wheel 25 is rotated and the first moving contact is thereby rotated 23 switched from this fixed contact 18 to an adjacent fixed contact 18.
  • Each fixed contact 18 is contacted on the first side 22 at a first contact area 24 via the first moving contact 23.
  • FIG. 3 the second side 32 of the selector 20 is shown.
  • the fixed contacts 18 are connected via lines 19 to winding taps of the control winding of the step transformer.
  • a second Geneva wheel 35 with a second moving contact 33 is attached to the second side 32 .
  • the second Geneva wheel 35 is also mounted on a second bearing axle 36 so as to be rotatable about the axle 11 .
  • a second driver 37 is positioned adjacent the second Geneva wheel 35 and is actuated by the same drive shaft 10 as the first driver 27 .
  • the second driver 37 has a second cam 38 which engages in the second Geneva wheel 35 and rotates it in the process.
  • the first cam 28 is arranged offset to the second cam 38 or the drivers 27, 37 and thus the cams 28, 38 are arranged offset.
  • the offset arrangement of the cams 28, 38 or drivers 27, 37 causes the Geneva wheels 25, 35 and thus the moving contacts 23, 33 to be actuated at a different time.
  • the second moving contact 33 Before the second Geneva wheel 35 is actuated, the second moving contact 33 always makes contact with one of the fixed contacts 18 and connects it in an electrically conductive manner to a connection 39 of a second branch of the diverter switch 40.
  • the selector 20 When the selector 20 is actuated, the second Geneva wheel 35 is rotated and the second moving contact is thereby rotated 33 switched from this fixed contact 18 to an adjacent fixed contact 18.
  • the moving contacts 23, 33 make contact with the same fixed contact 18. However, this can vary depending on the circuit.
  • Each fixed contact 18 is contacted on the second side 32 in a second contact area 34 via the second moving contact 33.
  • the diverter switch base plate 41 is preferably made of an insulating material such as plastic or fiber reinforced plastic (eg a mixture of polyamide or polyphthalamide with glass fibers) and has a first side 42 and a second, opposite side 52 .
  • a vacuum interrupter 43 is arranged on the first side 42 and is fastened to the diverter switch base plate 41 by means of holders 44 .
  • the vacuum interrupter 43 includes a fixed contact 45 and a moving contact 46, via which the vacuum interrupter 43 is opened or closed.
  • a cam disk 47 is also mounted on the first side 42 .
  • a rocker arm 48 is rotatably mounted between the cam disk 47 and the moving contact 46 in such a way that when the cam disk 47 rotates, one end 50 of the rocker arm 48 follows a contour 49 of the cam disk 47 and thereby actuates the vacuum interrupter 43, i.e. closes or opens it via its moving contact 46 .
  • the moving contact 46 is guided in a holder when it is actuated.
  • FIG. 6 the second side 52 of the diverter switch 40 is shown.
  • a resistor 53 is arranged on the second side 52 .
  • a first gear wheel 54 which corresponds to the cam disk 47 on the first side 42, is rotatably mounted on the second side 52.
  • the drive shaft 10 passes through the cam disc 47, the diverter switch base plate 41 and the first gear wheel 54 and drives the cam disc 47 and the first gear wheel 54.
  • a switching element 55 which is driven via a combination of a second gear wheel 56 and a connecting rod 57, is attached to the second side 52.
  • the switching element 55 is actuated via the individual gears 54, 56 and the connecting rod 57.
  • the rotational movement of the drive shaft 10 is converted into a linear movement of the switching element 55.
  • the switching element 55 is designed as a bridging switch.
  • the switching element 55 can also be designed as a rotary switch.
  • the arrangement of the individual parts, in particular the vacuum interrupter, the resistor and the switching element, can be distributed to the first and/or the second side of the diverter switch base plate, depending on the requirement.
  • the vacuum interrupter and the switching element can also be actuated via gear wheels, Geneva wheels, connecting rods.
  • FIG. 7 are the selector 20 and the selector base plate 21 of FIG. 2 and 3 and the diverter switch 40 and the diverter switch base plate 41 of FIG FIG. 5 and 6 , associated with a phase, shown in assembled condition.
  • the selector base plate 21 is connected to the diverter switch base plate 41 via two rods 15 .
  • the drive shaft 10 runs through the drivers 27, 37, the cam disc 47 and the two base plates 21, 41.
  • FIG. 8th a second embodiment of the on-load tap changer 1 is shown schematically.
  • the on-load tap changer 1 has a preselector 60 for each phase, which is also actuated by the common drive shaft 10 .
  • the preselector 60 is used to add a control winding of the respective phase in the same direction or in the opposite direction to a corresponding main winding.
  • Each selection 60 is on mounted on a separate preselector base plate 61, but can also be mounted on the selector base plate 21 or the on-load tap changer base plate 41 of the respective phase as required.
  • the preselector 60 can be actuated directly via the drive shaft 10 or indirectly, for example via a gear.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter nach dem Widerstandsprinzip.
  • Laststufenschalter nach dem Widerstandsprinzip sind grundsätzlich auf zwei alternativen Grundprinzipien aufgebaut. Entweder als sogenannte Lastwähler oder als Lastumschalter mit einem Wähler. Die Dokumente DE 10 2013 107 545 A1 und DE 10 2013 107552 A1 beschreiben jeweils einen Lastwähler, der das Wählen des gewünschten, neuen Stufenkontakts und das Umschalten vom aktuell stromführenden, alten Stufenkontakt auf den neuen Stufenkontakt in einem Rutsch unter Last durchführt. Dabei ist der die Umschaltung durchführende Lastumschaltereinsatz, an dem die Vakuumschaltröhren, die beweglichen Kontakte und die Widerstände angebracht sind, drehbar in einem abgeschlossenen Ölgefäß angeordnet.
  • DE 25 29 381 C3 beschreibt einen Laststufenschalter, bei dem zuerst das Wählen ohne Last relativ langsam durch einen Wähler und anschließend das Umschalten möglichst schnell unter Last durch einen Lastumschalter erfolgt. Wähler und Lastumschalter sind zwei räumlich getrennte Baueinheiten. Dabei ist der Lastumschalter mit seinen Überschaltwiderständen und Schaltkontakten in einem separaten und dichten Ölgefäß untergebracht. Der Wähler, der aus einer Konstruktion aus Isolierstäben, die von zwei Käfigringen gehalten werden, besteht, ist unterhalb des Lastumschalters in dem Transformatorgehäuse angeordnet.
  • DE 199 57 013 C1 offenbart ebenfalls einen Laststufenschalter der Lastumschalter und einen Wähler aufweist. Der Lastumschalter und der Wähler werden über jeweils eine eigene Welle angetrieben. Zwei Wellenenden der beiden Wellen fluchten in einer Freilaufkupplung. EP 1 215 694 A2 offenbart eine Schaltüberwachung für einen Stufenschalter, die auf einer Lagerplatte montiert ist. Der Stufenschalter weist einen Lastumschalter auf, welcher mittels eines Kraftspeichers und einer Abtriebswelle betrieben wird.
  • DE 20 2012 101475U1 offenbart ebenfalls einen Laststufenschalter.
  • Sowohl der Lastwähler als auch der Lastumschalter mit Wähler funktionieren nach dem Widerstandsschnellschaltprinzip, gemäß dem der Kreisstrom, der beim Umschalten während der zwischenzeitlich gleichzeitigen Kontaktierung des alten und neuen Stufenkontakts fließt, dadurch begrenzt wird, dass er durch ohmsche Widerstände geführt wird. Je länger der Kreisstrom durch die Widerstände fließt, desto mehr heizen sich diese auf. Aus diesem Grund wird bei den Laststufenschaltern aus dem Stand der Technik die Umschaltung möglichst schnell mit Hilfe von Federenergiespeichern durchgeführt, die vorher von einem Motorantrieb aufgezogen wurden.
  • Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs vor. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung schlägt einen Laststufenschalter nach dem Widerstandsprinzip vor, umfassend
    • eine Wählergrundplatte;
    • eine Lastumschaltergrundplatte;
    • einen Wähler, der an der Wählergrundplatte montiert ist;
    • einen Lastumschalter, der einen Überschaltwiderstand umfasst und an der Lastumschaltergrundplatte montiert ist,
    • eine gemeinsame Antriebswelle, die den Wähler und den Lastumschalter betätigt und/oder antreibt.
  • Der Laststufenschalter ist durch die Plattenbauweise kostengünstig in der Produktion, einfach in der Montage und sicher im Betrieb. Dabei ist der Lastumschalter mit seinen sämtlichen Teilen auf der Lastumschaltergrundplatte montiert und der Wähler mit seinen sämtlichen Teilen auf der Wählergrundplatte. Die Antriebswelle betätigt und/oder treibt den Lastumschalter und den Wähler gemeinsam an. Auf Grund des besonders einfachen Aufbaus ist es möglich, sowohl den Wähler und den Lastumschalter einer Phase, als auch die jeweiligen Phasen unter sich, im Abstand zueinander, je nach Spannungsanforderungen, variabel anzuordnen.
  • Dabei können die Wählergrundplatte und die Lastumschaltergrundplatte nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise aus einem isolierenden Material wie z.B. Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einer Mischung aus Polyamid oder Polyphthalamid mit Glasfasern.
  • Vorzugsweise ist die Lastumschaltergrundplatte parallel zu der Wählergrundplatte angeordnet.
  • Die Antriebswelle kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet werden, beispielsweise derart, dass diese aus einem Stück oder aus mehreren Teilen aufgebaut ist.
  • Weiterhin kann der Laststufenschalter einen Vorwähler aufweisen, der ebenfalls von der gemeinsamen Antriebswelle betätigt und/oder angetrieben wird. Der Vorwähler dient dazu, eine Regelwicklung gleichsinnig oder gegensinnig zu einer Stammwicklung hinzu zu schalten. Der Vorwähler kann auf der Wählergrundplatte, der Laststufenschaltergrundplatte oder einer separaten Vorwählergrundplatte angeordnet sein.
  • Die Antriebswelle kann direkt von einem Elektromotor angetrieben werden. Zwischen dem Elektromotor und der Antriebswelle kann ein Federenergiespeicher oder ein Zwischengetriebe angeordnet sein.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • einen Stab, der die Wählergrundplatte und die Lastumschaltergrundplatte miteinander mechanisch verbindet.
  • Dabei kann wenigstens ein zusätzlicher Stab oder alternativ oder zusätzlich zu den Stäben wenigstens ein Distanzhalter und/oder wenigstens eine Platte benutzt werden. Die Verbindung kann auch mittels Abstandshaltern realisiert werden, die auf die Wählergrundplatte und/oder die Lastumschaltergrundplatte aufgespritzt sind.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • auf einer ersten Seite der Wählergrundplatte einen ersten Treiber;
    • auf einer zweiten, gegenüberliegen Seite der Wählergrundplatte einen zweiten Treiber; wobei
    • die Antriebswelle die beiden Treiber betätigt und/oder antreibt.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • auf der ersten Seite der Wählergrundplatte ein erstes Malteserrad;
    • auf der zweiten Seite der Wählergrundplatte ein zweites Malteserrad;
    • mehrere Festkontakte auf der ersten und zweiten Seite der Wählergrundplatte;
    • einen ersten Bewegtkontakt, der mit dem ersten Malteserrad mechanisch verbunden ist und wahlweise mit jedem der Festkontakte auf der ersten Seite verbunden werden kann;
    • einen zweiten Bewegtkontakt, der mit dem zweiten Malteserrad mechanisch verbunden ist und wahlweise mit jedem der Festkontakte auf der zweiten Seite verbunden werden kann.
  • Es kann spezifiziert sein, dass
    • die Festkontakte sich von der ersten Seite durch die Wählergrundplatte zur zweiten Seite erstrecken.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • eine Nockenscheibe auf einer ersten Seite der Lastumschaltergrundplatte;
    • ein erstes Zahnrad auf einer zweiten, gegenüberliegenden Seite der Lastumschaltergrundplatte;
      wobei
    • die Antriebswelle die Nockenscheibe und das erste Zahnrad betätigt und/oder antreibt.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • auf der ersten Seite der Lastumschaltergrundplatte eine Vakuumschaltröhre mit einem Festkontakt und einem Bewegtkontakt;
      wobei
    • zwischen dem Bewegtkontakt und der Nockenscheibe ein Kipphebel angeordnet ist,
    • durch Drehen der Nockenscheibe der Bewegtkontakt der Vakuumschaltröhre über den Kipphebel betätigt wird.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • auf der zweiten Seite der Lastumschaltergrundplatte einen Überschaltwiderstand und ein Schaltelement;
    • zwischen dem ersten Zahnrad und dem Schaltelement ein zweites Zahnrad mit einem Pleuel;
      wobei
    • durch Drehen des ersten Zahnrades das Schaltelement über das zweite Zahnrad und den Pleuel betätigt wird.
  • Die Anordnung der einzelnen Teile, insbesondere Vakuumschaltröhre, Widerstand und Schaltelement, kann je nach Anforderung auf die erste und/oder die zweite Seite der Lastumschaltergrundplatte verteilt werden. Auch die Betätigung der Vakuumschaltröhre und des Schaltelements kann direkt oder über Zahnräder, Malteserräder oder Pleuelstangen erfolgen.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • zwei weitere Wähler und zwei weitere Lastumschalter;
      wobei
    • die Antriebswelle auch die weiteren Wähler und die weiteren Lastumschalter antreibt.
  • Vorzugsweise sind die weiteren Wähler wie der Wähler und/oder die zwei weiteren Lastumschalter wie der Lastumschalter ausgebildet.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • für jeden Wähler und Lastumschalter einen Vorwähler, der an einer Vorwählergrundplatte oder an der jeweiligen Wählergrundplatte oder an der jeweiligen Lastumschaltergrundplatte montiert ist und von der Antriebswelle direkt oder indirekt betätigt und/oder angetrieben wird.
  • Vorzugsweise ist jede Vorwählergrundplatte parallel zu der jeweiligen Wählergrundplatte und/oder der jeweiligen Lastumschaltergrundplatte angeordnet.
  • Es kann spezifiziert sein, dass
    • wenigstens einer der Wähler und wenigstens einer der Lastumschalter und wenigstens einer der gegebenenfalls vorhandenen Vorwähler wenigstens einer Phase eines Transformators zugeordnet sind.
  • Es kann spezifiziert sein, dass der Laststufenschalter umfasst
    • einen Stab, der die Wählergrundplatten, die Lastumschaltergrundplatten und die gegebenenfalls vorhandenen Vorwählergrundplatten miteinander mechanisch verbindet.
  • Dabei kann wenigstens ein zusätzlicher Stab oder alternativ oder zusätzlich zu den Stäben wenigstens ein Distanzhalter und/oder wenigstens eine Platte benutzt werden. Die Verbindung kann auch mittels Abstandshalten realisiert werden, die auf die Wählergrundplatten und/oder die Lastumschaltergrundplatten und/oder die Vorwählergrundplatten aufgespritzt sind.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen verbunden und/oder kombiniert werden. Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen.
  • Die Zeichnungen zeigen in
    • FIG. 1
    eine erste Ausführungsform eines dreiphasigen Laststufenschalters nach dem Widerstandsprinzip;
    FIG. 2
    eine erste Seite eines der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Wählers des Laststufenschalters;
    FIG. 3
    eine zweite Seite des Wählers;
    FIG. 4
    die erste Seite des Wählers, wobei ein Malteserrad entfernt wurde;
    FIG. 5
    eine erste Seite eines der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Lastumschalters des Laststufenschalters;
    FIG. 6
    eine zweite Seite des Lastumschalters;
    FIG. 7
    den Wähler und den Lastumschalter in zusammengebautem Zustand;
    FIG. 8
    eine zweite Ausführungsform eines dreiphasigen Laststufenschalters nach dem Widerstandsprinzip.
  • In FIG. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Laststufenschalter 1 nach dem Widerstandsprinzip schematisch dargestellt. Der Laststufenschalter 1 weist hier drei Wähler 20 sowie drei Lastumschalter 40 auf. Jeder Wähler 20 und jeder Lastumschalter 40 ist einer bestimmten Phase eines Stufentransformators (nicht dargestellt) zugeordnet. Eine einphasige Variante des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1 würde somit nur einen Lastumschalter 40 und nur einen Wähler 20 aufweisen. Jeder Wähler 20 ist auf einer Wählergrundplatte 21 und jeder Lastumschalter 40 auf einer Lastumschaltergrundplatte 41 montiert. Die einzelnen Platten 21, 41 sind auf wenigstens einen Stab 15 aufgeschoben und werden über diesen gehaltert. Die Befestigung der einzelnen Platten 21, 41 kann auch auf andere Weise erfolgen, z.B. über Abstandhalter, aufgespritzte Stege oder weitere Platten. Eine gemeinsame Antriebswelle 10 treibt alle Wähler 20 und Lastumschalter 40 an. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Antriebswelle 10 durch die einzelnen Platten 21, 41 hindurch, um die Wähler 20 und die Lastumschalter 40 zu betätigen. Die Antriebswelle 10 wird vorzugsweise über ein Kegelgetriebe 12 von einem Motor 13 betätigt. Die Antriebswelle 10 kann jedoch auch direkt von einem Motor 13 betätigbar ausgebildet sein.
  • Durch die gemeinsame Antriebswelle 10 werden die Wähler 20 und die Lastumschalter 40 derart betrieben, dass eine Lastumschaltung von einer Stufenanzapfung zu einer benachbarten Stufenanzapfung durchgeführt wird.
  • Durch die Anordnung der Wähler 20 und der Lastumschalter 40 auf einzelnen, separaten Platten 21, 41 und durch den Antrieb über eine gemeinsame Antriebswelle 10 ist es möglich, sowohl den Wähler 20 und den Lastumschalter 20 einer Phase, als auch die Phasen unter sich in bestimmten Abstand zueinander, abhängig von den Spannungsanforderungen, variabel anzuordnen. Dabei kann die Antriebswelle 10 aus einem oder mehreren Teilen ausgebildet sein.
  • In FIG. 2 und FIG. 4 ist einer der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Wähler 20 des Laststufenschalters 1 dargestellt. Die Wählergrundplatte 21 besteht bevorzugt aus einem isolierenden Material wie z.B. Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff (z.B. eine Mischung aus Polyamid oder Polyphthalamid mit Glasfasern). Die Wählergrundplatte 21 weist eine erste Seite 22 und eine zweite, gegenüberliegende Seite 32 auf. Auf der ersten Seite 22 sind mehrere Festkontakte 18 angeordnet, die über Leitungen 19 mit Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung des Stufentransformators verbunden sind. Die Festkontakte 18 erstrecken sich von der ersten Seite 22 durch die Wählergrundplatte 21 zur zweiten Seite 32. Die Festkontakte 18 bestehen vorzugsweise aus Kupfer und sind zusätzlich versilbert. Weiterhin ist auf der ersten Seite 22 ein erstes Malteserrad 25 mit einem ersten, beweglich gelagerten Bewegtkontakt 23 angebracht. Das erste Malteserrad 25 ist um eine Achse 11 drehbar auf einer ersten Lagerachse 26 gelagert. Die Lagerachse 26 ist als separates, mit der Wählergrundplatte 21 mechanisch verbundenes Teil ausgebildet. Die Lagerachse 26 kann jedoch bei der Herstellung der Wählergrundplatte 21 mit aufgespritzt werden und mit dieser als eine Einheit ausgebildet sein. Neben dem ersten Malteserrad 25 ist ein erster Treiber 27 angeordnet, der über die Antriebswelle 10, die sich durch die Wählergrundplatte 20 erstreckt, betätigt wird. Dabei weist der erste Treiber 27 eine erste Nocke 28 auf, die in das erste Malteserrad 25 eingreift und dieses dabei dreht.
  • Beim Betätigen des Wählers 20 wird der erste Treiber 27 um 360° gedreht. Beim Zusammenwirken mit dem ersten Malteserrad 25 wird bei einer vollständigen Drehung des ersten Treibers 27 das erste Malteserrad 25 nur stückweise, also um den Bruchteil einer vollständigen Drehung gedreht. Durch die Kombination aus dem ersten Treiber 27 und dem ersten Malteserrad 25 wird die kontinuierliche Drehbewegung des ersten Treibers 27 in eine schrittweise bzw. stückweise Drehung des ersten Malteserrades 25 umgewandelt. Die Kombination aus einem Malteserrad und einem Treiber ermöglicht auch im Ruhezustand, also vor oder nach der Betätigung des Wählers, eine Sperrfunktion beider Teile gegeneinander.
  • Vor der Betätigung des ersten Malteserrades 25 kontaktiert der erste Bewegtkontakt 23 stets einen der Festkontakte 18 und verbindet diesen dabei elektrisch leitend mit einem Anschluss 29 eines ersten Zweigs des Lastumschalters 40. Beim Betätigen des Wählers 20 wird das erste Malteserrad 25 gedreht und dabei der erste Bewegtkontakt 23 von diesem Festkontakt 18 zu einem benachbarten Festkontakt 18 umgeschaltet.
  • Die Kontaktierung eines jeden Festkontaktes 18 erfolgt auf der ersten Seite 22 an einem ersten Kontaktbereich 24 über den ersten Bewegtkontakt 23.
  • In FIG. 3 ist die zweite Seite 32 des Wählers 20 dargestellt. Auch hier sind die Festkontakte 18 über Leitungen 19 mit Wicklungsanzapfungen der Regelwicklung des Stufentransformators verbunden. Weiterhin ist auf der zweiten Seite 32 ein zweites Malteserrad 35 mit einem zweiten Bewegtkontakt 33 angebracht. Das zweite Malteserrad 35 ist ebenfalls um die Achse 11 drehbar auf einer zweiten Lagerachse 36 gelagert. Ein zweiter Treiber 37 ist neben dem zweiten Malteserrad 35 angeordnet und wird von derselben Antriebswelle 10 wie der erste Treiber 27 betätigt. Dabei weist der zweite Treiber 37 eine zweite Nocke 38 auf, die in das zweite Malteserrad 35 eingreift und dieses dabei dreht.
  • Die erste Nocke 28 ist versetzt zur zweiten Nocke 38 angeordnet bzw. die Treiber 27, 37 und damit die Nocken 28, 38 sind versetzt angeordnet. Beim Drehen der Antriebswelle 10 wird durch die versetzte Anordnung der Nocken 28, 38 bzw. Treiber 27, 37 eine zeitlich versetzte Betätigung der Malteserräder 25, 35 und damit der Bewegtkontakte 23, 33 erreicht.
  • Vor der Betätigung des zweiten Malteserrades 35 kontaktiert der zweite Bewegtkontakt 33 stets einen der Festkontakte 18 und verbindet diesen dabei elektrisch leitend mit einem Anschluss 39 eines zweiten Zweigs des Lastumschalters 40. Beim Betätigen des Wählers 20 wird das zweite Malteserrades 35 gedreht und dabei der zweite Bewegtkontakt 33 von diesem Festkontakt 18 zu einem benachbarten Festkontakt 18 umgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform kontaktieren vor Beginn der Betätigung des Wählers 20, also im stationären Zustand, die Bewegtkontakte 23, 33 denselben Festkontakt 18. Dies kann jedoch je nach Schaltung variieren. Die Kontaktierung eines jeden Festkontaktes 18 erfolgt auf der zweiten Seite 32 an einem zweiten Kontaktbereich 34 über den zweiten Bewegtkontakt 33.
  • In FIG. 5 ist einer der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgebildeten Lastumschalter 40 des Laststufenschalters 1 abgebildet. Die Lastumschaltergrundplatte 41 besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Material wie z.B. Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff (z.B. eine Mischung aus Polyamid oder Polyphthalamid mit Glasfasern) und weist eine erste Seite 42 und eine zweite, gegenüberliegende Seite 52 auf. Auf der ersten Seite 42 ist eine Vakuumschaltröhre 43 angeordnet, die mittels Haltern 44 an der Lastumschaltergrundplatte 41 befestigt ist. Die Vakuumschaltröhre 43 umfasst einen Festkontakt 45 und einen Bewegtkontakt 46, über den die Vakuumschaltröhre 43 geöffnet bzw. geschlossen wird. Weiterhin ist eine Nockenscheibe 47 auf der ersten Seite 42 angebracht.
  • Zwischen der Nockenscheibe 47 und dem Bewegtkontakt 46 ist ein Kipphebel 48 derart drehbar gelagert, dass beim Drehen der Nockenscheibe 47 ein Ende 50 des Kipphebels 48 eine Kontur 49 der Nockenscheibe 47 abfährt und dadurch die Vakuumschaltröhre 43 betätigt, d.h. über deren Bewegtkontakt 46 schließt oder öffnet. Der Bewegtkontakt 46 wird beim Betätigen in einem Halter geführt.
  • In FIG. 6 ist die zweite Seite 52 des Lastumschalters 40 dargestellt. Auf der zweiten Seite 52 ist ein Widerstand 53 angeordnet. Weiterhin ist ein erstes Zahnrad 54, welches mit der Nockenscheibe 47 auf der ersten Seite 42 korrespondiert, auf der zweiten Seite 52 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 10 geht in dem hier gezeigten Beispiel durch die Nockenscheibe 47, die Lastumschaltergrundplatte 41 und das erste Zahnrad 54 hindurch und treibt die Nockenscheibe 47 und das erste Zahnrad 54 an. Weiterhin ist ein Schaltelement 55, welches über eine Kombination aus einem zweiten Zahnrad 56 und einem Pleuel 57 angetrieben wird, auf der zweiten Seite 52 angebracht. Durch Betätigung der Antriebswelle 10 wird das Schaltelement 55 über die einzelnen Zahnräder 54, 56 und den Pleuel 57 betätigt. Hier wird also die Drehbewegung der Antriebswelle 10 in eine lineare Bewegung des Schaltelements 55 umgewandelt. Das Schaltelement 55 ist als ein brückender Schalter ausgebildet. Das Schaltelement 55 kann auch als Drehschalter ausgebildet sein.
  • Die Anordnung der einzelnen Teile, insbesondere der Vakuumschaltröhre, des Widerstands und des Schaltelements, kann je nach Anforderung auf die erste und/oder die zweite Seite der Lastumschaltergrundplatte verteilt werden. Auch die Betätigung der Vakuumschaltröhre und des Schaltelements kann über Zahnräder, Malteserräder, Pleuelstangen erfolgen.
  • In FIG. 7 sind der Wähler 20 und die Wählergrundplatte 21 der FIG. 2 und 3 und der Lastumschalter 40 und die Lastumschaltergrundplatte 41 der FIG. 5 und 6, die einer Phase zugeordnet sind, in zusammengebautem Zustand dargestellt. Dabei ist die Wählergrundplatte 21 über zwei Stäbe 15 mit der Lastumschaltergrundplatte 41 verbunden. Die Antriebswelle 10 verläuft durch die Treiber 27, 37, die Nockenscheibe 47 und die beiden Grundplatten 21, 41.
  • In FIG. 8 ist eine zweite Ausführungsform des Laststufenschalters 1 schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist der Laststufenschalter 1 für jede Phase einen Vorwähler 60 auf, der ebenfalls von der gemeinsamen Antriebswelle 10 betätigt wird. Der Vorwähler 60 dient dazu, eine Regelwicklung der jeweiligen Phase gleichsinnig oder gegensinnig zu einer entsprechenden Stammwicklung hinzu zu schalten. Jeder Vorwähler 60 ist auf einer separaten Vorwählergrundplatte 61 montiert, kann aber nach Bedarf auch auf der Wählergrundplatte 21 oder der Laststufenschaltergrundplatte 41 der jeweiligen Phase montiert sein. Die Betätigung des Vorwählers 60 kann direkt über die Antriebswelle 10 oder indirekt z.B. über ein Getriebe erfolgen.
    • BEZUGSZEICHEN
    • 1
    Laststufenschalter
    10
    Antriebswelle
    11
    Achse
    12
    Kegelgetriebe
    13
    Motor
    15
    Stab
    18
    Festkontakt
    19
    Leitungen
    20
    Wähler
    21
    Wählergrundplatte
    22
    erste Seite von 21
    23
    erster Bewegtkontakt
    24
    erster Kontaktbereich
    25
    erstes Malteserrad
    26
    erste Lagerachse
    27
    erster Treiber
    28
    erste Nocke
    29
    Anschluss von 40
    32
    zweite Seite von 21
    33
    zweiter Bewegtkontakt
    34
    zweiter Kontaktbereich
    35
    zweites Malteserrad
    36
    zweite Lagerachse
    37
    zweiter Treiber
    38
    zweite Nocke
    39
    Anschluss von 40
    40
    Lastumschalter
    41
    Lastumschaltergrundplatte
    42
    erste Seite von 41
    43
    Vakuumschaltröhre
    44
    Halter
    45
    Festkontakt von 43
    46
    Bewegtkontakt von 43
    47
    Nockenscheibe
    48
    Kipphebel
    49
    Kontur
    50
    Ende
    52
    zweite Seite von 41
    53
    Überschaltwiderstand
    54
    erstes Zahnrad
    55
    Schaltelement
    56
    zweites Zahnrad
    57
    Pleuel
    60
    Vorwähler
    61
    Vorwählergrundplatte

Claims (10)

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