Festkontakt zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern von Lastwählern für Transformatoren

Abstract

 Festkontakte von Lastwählern unterliegen einer starken Kontakterosion und müssen demzufolge verhältnismäßig häufig ausgewechselt werden. Üblicherweise werden jedoch lediglich Verschleißstücke (3) erneuert. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese Verschleißstücke (3) durch parallel zur Wählerachse ausgerichtete Spannhülsen (7) auf Zapfen (6) von Kontaktträgern (2) zu befestigen und dabei die Verschieißstücke (3) mit der Federkraft der Spannhülsen (7) ständig auf Stirnseiten von Zapfen (6) der Kontaktkörper (2) zu drücken.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Ausbildung von Festkontakten zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern von Lastwählern für Transformatoren, wobei ein durch den Isolierzylinder nach außen geführtes Kontaktträgerende mit Wicklungsausleitungen von Stufenwicklungen verbunden ist und wobei von in das Innere des Isolierzylinders hineinragenden Zapfen der Kontaktträger mit einem beweglichen Gegenkontakt zusammenwirkende auswechselbare Verschleißstücke getragen sind.

[0002] Lastwähler dienen zur Spannungseinstellung von Transformatoren unter Last. Beim Umschalten des Lastwählers von Stufe zu Stufe entsteht infolge des jeweils auftretenden Lichtbogens an der Oberfläche dieser Kontakte ein elektrischer Abbrand. Mit zunehmender Schaltzahl geht dadurch immer mehr Kontaktwerkstoff verloren. Diese Kontakterosion begrenzt die Lebensdauer der Kontakte. Die Kontakte müssen demzufolge beim Erreichen bestimmter Schaltzahlen ausgetauscht werden. Bei einer hierfür vorgesehenen Einrichtung bestehen die am Isolierzylinder angebrachten Festkontakte aus einem am Isolierzylinder befestigten Kontaktträger und einem auf diesen Kontaktträger aufgeschraubten oder durch besondere Schrauben gehaltenen, der Kontakterosion ausgesetzten Kontaktbelag.

[0003] Die Isolierzylinder üblicher Lastwähler haben mit etwa 400 mm einen relativ kleinen Innendurchmesser und haben mit 1000 - 1500 mm gleichzeitig eine verhältnismäßig große Länge. Die stets senkrecht angeordneten Lastwähler sind meist am Kesseldeckel eines Transformators aufgehängt. Der eine Schaltkammer darstellende Innenraum der Lastwähler ist nach Abnehmen eines Deckels und nach Entnahme des Öles sowie des innerhalb des Isolierzylinders noch vorhandenen drehbaren Kontaktsystems mit Kontaktarmen zugänglich. Bei den vorgenannten Abmessungen der Isolierzylinder ist jedoch das Abschrauben der verbrauchten Kontaktbeläge äußerst mühsam und oberhalb bestimmter Längen der IsoliergefäBe praktisch nicht mehr durchführbar.

[0004] Darüber hinaus verursachen die mit hoher Geschwindigkeit über die am Isolierzylinder befestigten Kontakte laufenden drehbaren von Kontaktarmen getragenen Kontakte des Lastwählers auf den Festkontakten hohe radiale und tangentiale Schlagbeanspruchungen. Um ein allmähliches Lockerwerden der Verbindung zwischen den beiden Kontaktteilen der am Isolierzylinder befestigten Kontakte zu vermeiden, müssen diese Teile ausreichend stark gegeneinander verspannt sein. Eine Schraubverbindung erfüllt diese Forderung bei hohen Schlagbeanspruchungen nur, wenn unter dem Schraubenkopf entsprechend kräftig wirkende Spannelemente angeordnet sind. Diese Voraussetzungen befriedigend erfüllende Lösungen führen jedoch in Verbindung mit Schraubverbindungen bei den beengten Platzverhältnissen zu erheblichen konstruktiven Schwierigkeiten und darüber hinaus zu unwirtschaftlichen Lösungen.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Lastwähler von Transformatoren einen Festkontakt zu entwickeln, dessen der Kontakterosion ausgesetzter Teil leicht auswechselbar ist und durch eine hohe Anpreßkraft gegenüber dem ihn tragenden Kontaktkörper auch über lange Betriebszeiten vernachlässigbar kleine Übergangswiderstände gewährleistet.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für einen Festkontakt mit einem von einem Isolierzylinder getragenen Kontaktkörper und mit einem von diesem Kontaktträger in das Innere der Isolierzylinder hineinragenden Zapfen dadurch gelöst,

- daß Verschleißstücke auf die Stirnseiten der Zapfen drücken und die Zapfen mindestens teilweise seitlich umfassen,

- daß jedes Verschleißstück jeweils durch mindestens eine parallel zur Wählerachse angeordnete Spannhülse auf dem Zapfen gehalten ist und

- daß Bohrungen zur Aufnahme der Spannhülsen in den Verschleißstücken von auf Stirnseiten des Zapfens drückenden Auflageflächen einen geringfügig kleineren Abstand haben als Querbohrungen in den Zapfen von deren Auflageflächen.

[0007] Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß ein durch Maßtoleranzen bedingter Spalt zwischen dem Zapfen und dem Verschleißstück mit einer elektrisch leitenden Paste mit einem in Öl nicht löslichen Bindemittel gefüllt ist und daß die Verschleißstücke aus einem Bimetall aufgebaut sind, wobei die dem beweglichen Gegenkontakt zugekehrte Fläche von einem abbrandarmen Werkstoff und wobei die Zapfen umfassende Stege aus einem zu diesem auf Dauer einen minimalen Übergangswiderstand gewährleistenden Werkstoff gebildet ist. Dabei ist die dem beweglichen Gegenkontakt zugekehrte Fläche des Verschleißstückes gewölbt und dient gleichzeitig als Nockenbahn zur Steuerung von Bewegungen des beweglichen Kontaktes in dem ihn tragenden Kontaktarm.

[0008] Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist jedes Verschleißstück nur von einer Spannhülse gehalten und liegt die Wirkungslinie einer von dieser auf das Verschleißstück ausgeübten Einspannkraft zwischen in Umfangsrichtung des Isolierzylinders gegeneinander versetzten Auflagepunkten des Verschleißstückes auf der Stirnseite des Zapfens.

[0009] Erfindungsgemäß gestaltete Festkontakte sind in Lastwählern von Transformatoren sehr vorteilhaft einsetzbar, weil die parallel zur Wählerachse angeordneten Spannhülsen bei geöffneter Schaltkammer unter Einsatz von einfachen Werkzeugen von außen einfach lösbar und einsetzbar und damit die Verschleißstücke an den Festkontakten ebenfalls auf einfache Weise auswechselbar sind. Gleichzeitig gewähren die Spannhülsen durch die von ihnen ausgehende Federkraft eine auch unter dem Einfluß von Schlagbeanspruchungen gleichbleibende Anpreßkraft der Verschleißstücke auf sie tragende Kontaktkörper.

[0010] Ausbau und Einbau von Kontakten wird bei der Lösung mit Spannhülsen dadurch wesentlich erleichtert, daß hierzu ein Spezialwerkzeug benutzt wird. Ein Verschleißstück wird mittels der Spannhülsen in einem am unteren Ende gabelförmig ausgebildeten Montagewerkzeug befestigt. Mittels des Werkzeuges wird das Verschleißstück dann auf den Kontaktkörper aufgesteckt. Anschließend wird mittels eines am oberen Ende des Werkzeuges angeordneten Hebelmechanismus ein Stößel nach unten gedrückt, wodurch die Spannhülsen in die richtige Position gebracht werden.

[0011] Die Demontage eines Verschleißstückes erfolgt sinngemäß indem nach Aufsetzen des Werkzeuges die Spannhülsen mittels des Stößels nach unten herausgedrückt werden. Bei entsprechender Länge des Werkzeuges lassen sich auf diese Weise auch bei relativ langen Isolierzylindern die Verschleißstücke mühelos ein- und ausbauen.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen achsparallelen Vertikalschnitt durch einen Lastwähler ohne dessen bewegliche Schaltarme und -kontakte.

Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab den Aufbau eines zugehörigen Festkontaktes.

[0013] Ein Isolierzylinder 1 bildet zusammen mit einem Deckel 5 und einem Boden 8 eine hermetisch geschlossene und im Betriebszustand vollständig mit Transformatoröl gefüllte Schaltkammer für einen Lastwähler. Der Isolierzylinder 1 ist mit einem Flanschring 9 in üblicher Weise an einem Kesseldeckel 4 eines zugehörigen Transformators aufgehängt. In der Schaltkammer angeordnete bewegliche Kontakte und diese tragende Schaltarme und -gestänge sind zur besseren Übersicht für die erfindungsgemäße Festkontaktgestaltung nicht dargestellt.

[0014] Die Wand des Isolierzylinders 1 trägt einen Vielzahl von Kontaktträgern 2, die sich mit einem umlaufenden Bund auf der Innenseite des Isolierzylinders 1 abstützen und durch je eine Mutter 12 in ihrer Lage gehalten sind. Zur Langzeitgewährleistung der erforderlichen Haltekraft sind zwischen der Mutter 12 und dem Isolierzylinder 1 federnde Ringe 13 angeordnet. Darüber hinaus ist jeder Kontaktträger 2 in nicht dargestellter Art und Weise formschlüssig durch die Wand des Isolierzylinders 1 geführt und dadurch gegen Verdrehen gesichert.

[0015] Die nach außen aus dem Isolierzylinder 1 herausragenden Enden der Kontaktträger 2 sind in üblicher nicht dargestellter Art und Weise mit den Ausleitungen von Feinstufenwicklungen und gegebenenfalls auch mit den Enden und Ausleitungen von weiteren Wicklungen verbunden, so daß die von den entsprechenden Verschleißstükken 3 gebildeten Kontakte je nach Bedarf Fein- oder Vorwählerkontakte darstellen.

[0016] Jeder Kontaktträger 2 ragt mit einem Zapfen 6 radial in den Innenraum des Isolierzylinders 1 hinein und trägt ein Verschleißstück 3. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Zapfen 6 einen rechteckigen und das Verschleißstück 3 in derselben Schnittebene einen hieran angepaßten Querschnitt. Parallel zur Zapfenachse hat das Verschleißstück 3 einen U-förmigen Querschnitt und liegt eng an der Kontur des Zapfens 6 an.

[0017] Parallel zur Achse des Isolierzylinders 1 sind der Zapfen 6 und die diese wie ein Wulst umfassenden Seitenwände des topfförmigen VerschleiBstückes 3 von einer Querbohrung 11 bzw. von Bohrungen 10 durchsetzt. Die Bohrungen 10 und die Querbohrung 11 dienen zur Aufnahme einer Spannhülse 7, die den Boden des Sackloches in dem topfförmigen Verschleißstück 3 mit großer Kraft auf die Stirnfläche des Zapfens 6 preßt. Diese Preßkraft ist dadurch gewährleistet, daß die Bohrungen 10 vom Grund des Sackloches in dem Verschleißstück 3 einen kleineren Abstand haben als die Querbohrung 11 von der Stirnfläche des jeweils zugehörigen Zapfens 6.

[0018] Durch die Parallelität der Bohrungen 10 und der Querbohrung 11 mit der Achse des Isolierzylinders 1 ist die jeweilige Spannhülse 7 mit einem nicht näher dargestellten einfachen zunächst auch das Verschleißstück 3 haltenden und führenden Werkzeug von oben in die Bohrungen 10 und 11 einpreßbar und mit demselben Werkzeug nach unten aus diesen Bohrungen wieder austreibbar. Dabei ist durch die Verwendung von parallel zur Achse des Isolierzylinders 1 geführten Stangen in diesem Werkzeug sowohl die Montage als auch die Demontage der Verschleißstücke 3 praktisch bei beliebig engen und beliebig langen Isolierrohren 1 möglich.

[0019] Bei der Montage werden die Verschlußstücke 3 mittels der Spannhülsen 7 in dem Montagewerkzeug befestigt, wobei jedoch die Spannhülsen 7 nur so weit in die Verschleißstücke 7 eingedrückt werden, daß sie im Montagewerkzeug ausreichend gehalten sind. Die Verschleißstücke 3 werden so auf die Zapfen 6 der am Isolierzylinder 1 festmontierten Kontaktträger 2 gebracht und dort die Spannhülsen 7 dann ganz eingedrückt.

[0020] Bei der Demontage werden die Spannhülsen 7 mit einem entsprechenden Werkzeug zunächst nur so weit herausgedrückt, daß sie den Zapfen 2 freigeben aber im unteren Teil des Verschleißstückes 3 noch stecken. Gleichzeitig steckt der herausgedrückte Teil der Spannhülsen 7 in entsprechenden Bohrungen des Montagewerkzeuges, wodurch die Verschleißstücke 3 über die Spannhülsen 7 fest im Montagewerkzeug gehalten sind und somit mit dem Montagewerkzeug ohne Gefahr des Herausfallens aus dem Isolierzylinder 1 herausgehoben werden können.

Ansprüche

1. Festkontakt zur Anordnung in der Wand von Isolierzylindern (1) von Lastwählern für Transformatoren, wobei ein durch den Isolierzylinder (1) nach außen geführtes Kontaktträgerende mit Wicklungsausleitungen von Stufenwicklungen verbunden ist und wobei von in das Innere der Isolierzylinder (1) hineinragenden Zapfen (6) der Kontaktträger (2) mit einem beweglichen Gegenkontakt zusammenwirkende auswechselbare Verschleißstücke (3) getragen sind, dadurch gekennzeichnet ,

- daß die Verschleißstücke (3) auf die Stirnseiten der Zapfen (6) drücken und die Zapfen (6) mindestens teilweise seitlich umfassen,

- daß jedes Verschleißstück (3) jeweils durch mindestens eine parallel zur Wählerachse angeordnete Spannhülse (7) auf dem Zapfen (6) gehalten ist und

- daß Bohrungen (10) zur Aufnahme der Spannhülsen (7) in den Verschleißstücken (3) vom auf die Stirnseiten des Zapfens (6) drückenden Grund eines Sackloches einen geringfügig kleineren Abstand haben als Querbohrungen (11) in den Zapfen (6) von deren Stirnseite.

2. Festkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet , daß ein durch Maßtoleranzen bedingter Spalt zwischen dem Zapfen (6) und dem Verschleißstück (3) mit einer elektrisch leitenden Paste mit einem in Öl nicht löslichen Bindemittel gefüllt ist.

3. Festkontakt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschleißstücke (3) aus einem Bimetall aufgebaut sind, wobei die dem beweglichen Kontakt zugekehrte Fläche von einem abbrandarmen Werkstoff und wobei die Zapfen (6) umfassende Stege aus einem zu diesem auf Dauer einen minimalen Übergangswiderstand gewährleistenden Werkstoff gebildet sind.

4. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dem beweglichen Gegenkontakt zugekehrte Fläche des Verschleißstückes (3) gewölbt ist und als Nockenbahn zur Steuerung von Bewegungen des beweglichen Kontaktes in dem ihn tragenden Kontaktarm dient.

5. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Verschleißstück (3) nur von einer Spannhülse gehalten ist und daß die Wirkungslinie einer von dieser auf das Verschleißstück (3) ausgeübten Einspannkraft zwischen in Umfangsrichtung des Isolierzylinders gegeneinander versetzten Auflagepunkten des Verschleißstückes (3) auf der Stirnseite des Zapfens liegt.

6. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnseite des Zapfens (6) als Kegel oder Kegelstumpf ausgebildet ist.

7. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Zapfen (6) im Querschnitt ein Viereck darstellt.

8. Festkontakt nach Anspruch 1 bis 5 und einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzechnet , daß die Abmessung des Verschleißstückes (3) in Umfangsrichtung des Isolierzylinders kleiner ist als in dessen Achsrichtung.

Zeichnung