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1. WO2020114730 - LOAD TRANSFER SWITCH FOR ON-LOAD TAP CHANGER, AND ON-LOAD TAP CHANGER

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[ DE ]

LASTUMSCHALTER FÜR LASTSTUFENSCHALTER UND LASTSTUFENSCHALTER

Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter für einen Laststufenschalter sowie einen Last stufenschalter mit einem solchen Lastumschalter.

Laststufenschalter dienen der Durchführung von Umschaltungen in Stufentransformatoren. Die Umschaltung erfolgt durch mechanische Betätigung unterschiedlicher Schalter. Mit stei gender Last, also höheren Strömen und Spannungen, steigen auch die Anforderungen an die Betätigungsmechanik.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Lastumschalter für einen Laststufenschalter anzugeben, der den hohen mechanischen Belastungen bei höheren Strömen und Spannungen standhält und dabei sicher und zuverlässig ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es außerdem einen Laststufenschalter anzugeben, der den hohen mechanischen Belastungen bei höheren Strömen und Span nungen standhält und dabei sicher und zuverlässig ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst.

Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, einen Teil der Nocken oder die gesamte Nocke des Betätigungselements aus einem härten Material zu gestalten als dem des Grundkörpers. Da zum Öffnen einer Vakuumschaltröhre bei hohen Ströme sehr viel Kraft aufgebracht werden muss, besteht die Gefahr, dass die Nocken durch das Abfahren der Rollen ausbrechen. Die größte Belastung tritt dabei bei dem Teil der Nocke auf, der für das „Aufreißen“ der Vakuumschaltröhre verantwortlich ist, der sog. Öffnungsflanke. Aus diesem Grund wird mindestens ein Teil der Nocke aus einem Metall, insbesondere Sahl oder Ver gütungsstahl ausgestaltet. Dieser Teil ist dann mindestens so hart wie die Rolle bzw. weist eine höhere oder eine gleiche Festigkeit auf. Um die Isolationsabstände im Inneren des Lastumschalters einzuhalten ist der Grundkörper des Betätigungsköpers aus einem Isolier stoff, beispielsweise Kunststoff oder glasfaserverstärkten Kunststoff, ausgestaltet und ein Teil der Nocke bzw. die gesamte Nocke aus einem Metall, insbesondere Sahl oder Vergü tungsstahl, gestaltet.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Lastumschalter für einen Laststufenschalter angegeben wobei der Lastumschalter mindestens eine Vakuumschaltröhre umfasst. Wei terhin umfasst der Lastumschalter ein Betätigungselement, das an einem ersten Ende der Vakuumschaltröhre mechanisch verbunden ist und an einem zweiten Ende eine Rolle auf weist und einen Betätigungskörper mit einem Grundkörper und mindestens einer Nocke. Die Vakuumschaltröhre wird durch ein Abfahren des Betätigungskörpers durch die Rolle über das Betätigungselement betätigt. Mindestens ein Teil der Nocke hat eine höhere Fes tigkeit als der Grundkörper.

Das Betätigungselement kann als einfaches Verbindungsstück zwischen dem beweglichen Kontakt und der Rolle ausgebildet sein. Weiterhin kann das Betätigungselement als Knie hebel ausgestaltet sein. Die Aufgabe des Betätigungselements ist es, die Kraft die auf eine Rolle wirkt auf den beweglichen Kontakt der Vakuumschaltröhre zu übertragen. Der Betä tigungsköper kann scheibenförmig, zylindrisch oder stabförmig ausgebildet sein. Die No cken könne an den Außenseiten bzw. Umfangsseitig oder auf der Oberseite oder der Un terseite angeordnet sein. Zum Abfahren des Betätigungskörpers kann dieser um eine oder mehrere Achsen gedreht, geschwenkt oder verschoben werden. Weiterhin kann das Betä tigungselement zum Abfahren der Nocken gedreht, geschwenkt oder verschoben werden.

Gemäß wenigstens einer Ausführungsform wird durch das Abfahren des mindestens einen Teils der Nocke die Vakuumschaltröhre geöffnet. Gemäß wenigstens einer Ausführungs form ist der mindestens eine Teil der Nocke der die Vakuumschaltröhre öffnet eine Öff nungsflanke. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform besteht der Grundkörper aus ei nem Isolierstoff, beispielsweise Kunststoff oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform besteht der mindestens eine Teil der Nocke oder die gesamte Nocke aus Metall, insbesondere Sahl oder Vergütungsstahl.

Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist der Betätigungskörper einen Grundkörper mit vier Nocken mit vier Vakuumschaltröhren mit jeweils einem Betätigungselement auf, wobei die vier Vakuumschaltröhren kreisförmig um den Betätigungsköper angeordnet sind. Der Lastumschalter kann dabei ein, zwei oder dreiphasig ausgestaltet sein, derart, dass pro Phase eine bis sechs Vakuumschaltröhren vorgesehen sind. Die Vakuumschaltröhren einer Phase sind in einem Sektor nebeneinander angeordnet.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Laststufenschalter, welcher wenigstens einen Lastumschalter gemäß dem verbesserten Konzept umfasst, angegeben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die funktionell identisch sind oder ei nen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Iden tische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendi gerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.

Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Stufentransformators mit einem

Laststufenschalter der einen Lastumschalter und einen Wähler um fasst

Figur 2 einen erfindungsgemäßen Lastumschalter

Figur 3 einen Betätigungsköper des erfindungsgemäßen Lastumschalters

Figur 1 zeigt einen Stufentransformator 3 mit einem Laststufenschalter 2, der einen Las tumschalter 1 und einen Wähler 4 aufweist. Der Laststufenschalter 2 wird von einem Motor 5 angetrieben.

Figur 2 zeigt das Innere eines erfindungsgemäßen Lastumschalters 1 . In der Mitte des Las tumschalters 1 ist ein Betätigungskörper 10 mit einem Grundkörper 1 1 und mehreren No cken 20 angeordnet. Der Betätigungskörper 10 ist mit einer Antriebswelle 19 mechanisch drehfest verbunden. Die Antriebswelle 19 ist mit einem, hier nicht dargestellten, Federener giespeicher oder einem Motorantrieb 5 verbunden und wird durch diese betätigt. Dabei wird die Antriebswelle 19 und damit der Betätigungskörper 10 während des Betriebs um eine Achse A gedreht. Dabei wird die Antriebswelle 19 entweder in ein und selbe Richtung ge dreht oder um einen festen Winkel hin und her, sprich vorwärts und rückwärst gedreht. Die Vakuumschaltröhre 30 ist fest um den Betätigungsköper 10 angeordnet. Üblicherweise sind mehrere Vakuumschaltröhren mit entsprechender Betätigungsmechanik um einen Betäti gungskörper, beispielsweise im Kreis angeordnet.

Die Vakuumschaltröhre 30 weist einen beweglichen Kontakt 31 auf der mit einem Betäti gungselement 50 verbunden ist. Das Betätigungselement 50 dieser Ausführungsform ist als Kipphebel ausgebildet. An seinem ersten Ende 51 ist das Betätigungselement 50 mit dem beweglichen Kontakt 31 der Vakuumschaltröhre 30 verbunden. In der hier gezeigten Ausführungsform ist das erste Ende 51 gabelförmig ausgestaltet. An seinem zweiten Ende 52 weist das Betätigungselement 50 eine Rolle 53 auf. Jede der Vakuumschaltröhren des

Lastumschalters weist ein Betätigungselement mit jeweils einer Rolle auf.

Sämtliche Teile des Lastumschalters 1 sind in einem hier nicht dargestellten Gehäuse an geordnet. Das Gehäuse kann beispielsweise zylindrisch oder kastenförmig ausgestaltet sein.

Figur 3 zeigt eine detaillierte Darstellung des Betätigungskörpers 10. Der Betätigungskörper 10 weist einen Grundkörper 1 1 und mehrere Nocken 20 auf. Die Nocken 20 sind dabei auf der Mantelfläche 14 des im Wesentlichen scheibenförmig bzw. zylindrisch ausgebildeten Betätigungskörpers 10 angeordnet. In der hier gezeigten Ausführungsform weist der Betä tigungskörper 10 eine erste Betätigungskontur 12 und eine unmittelbar darunter angeord nete zweite Betätigungskontur 13 auf. Beide Betätigungskonturen 12, 13 sind auf der Man telfläche 14 angeordnet und erstrecken sich über den gesamten Umfang. Die Anordnung einer oder mehrere Betätigungskonturen auf der oberen Seite 15 bzw. unteren Seite 16 des Betätigungskörpers 10 ist ebenfalls möglich. Die Nocken 20 sind ein Bestandteil der Betä tigungskonturen 12, 13.

In der hier gezeigten Ausführungsform besteht ein Teil 21 der Nocke 20 aus einem anderen Material als der Grundkörper 1 1 . Bei diesem Teil 21 der Nocke 20 handelt es sich um die Öffnungsflanke. Dieser Teil 21 wird mit dem Grundkörper 1 1 form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Dies wird durch Kleben und/oder Nieten und/oder Verschrauben realisiert. Wei terhin kann der Teil 21 in eine Aussparung 17 in den Grundkörper 1 1 eingesetzt werden. Dieser Teil 21 besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere Sahl oder Vergütungsstahl. Der Grundkörper 1 1 besteht vorzugsweise aus einem Isolierstoff, beispielsweise Kunststoff oder glasfaserverstärkten Kunststoff.

Zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre 30, sprich zum Öffnen oder Schließen, fährt die Rolle 53 am zweiten Ende 52 des Betätigungselements 50 eine Betätigungskontur 12, 13 des Betätigungsköpers 10 ab. Beim Abfahren der Öffnungsflanke, also des Teils 21 der Nocke 20 wird die Vakuumschaltröhre 30 geöffnet. Danach wird die Vakuumschaltröhre 30 durch weiteres Abfahren der Nocke 20 offengehalten. In dem hier gezeigten Beispiel drückt die Nocke 20 auf die Rolle 53 des Betätigungselements 50. Da dieses als Kipphebel aus gebildet ist, wird dieser um eine Schwenkachse geschwenkt und das erste Ende 51 des Betätigungselements 50 zieht an dem beweglichen Kontakt 31 der Vakuumschaltröhre 30 und öffnet diese. Zum Schließen der Vakuumschaltöhre 30 wird der Betätigungskörper 10 in die zum Öffnen entgegengesetzte Richtung gedreht. Bei Abrollen der Öffnungsflanke wird die Vakuumschaltröhre 50 geschlossen.

Vorzugsweise besteht der mindestens eine Teil 21 der Nocke 20 aus einem Material mit einer höheren oder gleichen Festigkeit wie die Rolle 53.

In dem hier gezeigten Beispiel weist der Betätigungskörper 10 einen Grundköper 1 1 und zwei übereinander verlaufende, an der Mantelfläche 14 angeordnete Betätigungskonturen 12, 13 auf. Die erste Betätigungskontur 12 hat zwei Nocken 20 die zum Betätigen von zwei

Vakuumschaltröhren 30 verwendet werden. Weiterhin hat die zweite Betätigungskontur 13 zwei Nocken 20 die zum Betätigen von zwei weiteren Vakuumschaltröhren 30 verwendet werden. Ein Teil 21 jeder Nocken 20 hat eine höhere Festigkeit als der Grundköper 1 1. Dieser Teil 21 ist stets die Öffnungsflanke 22, mittels der durch das Abfahren durch eine Rolle 53 die entsprechende Vakuumschaltröhre 30 geöffnet wird. Die einzelnen Nocken 20 der jeweiligen Betätigungskonturen können zu einander verschoben sein.

BEZUGSZEICHEN

1 Lastumschalter

2 Laststufenschalter

3 Stufentransformator

4 Wähler

10 Betätigungsköper

1 1 Grundkörper

12 erste Betätigungskontur

13 zweite Betätigungskontur

14 Mantelfläche

15 obere Seite von 10

16 untere Seite von 10

17 Aussparung

19 Antriebswelle

20 Nocke

21 Teil einer Nocke

22 Öffnungsflanke

30 Vakuumschaltröhre

31 beweglicher Kontakt

50 Betätigungselement

51 erstes Ende

52 zweites Ende

53 Rolle