[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laststufenschalter mit Schaltelementen zur
unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfung eines Stufentransformators.
[0002] Stufenschalter sind seit vielen Jahren zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen
verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren in großen Zahlen weltweit
im Einsatz. Solche Stufenschalter bestehen üblicherweise aus einem Wähler zur leistungslosen
Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet
werden soll, und einem Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der bisherigen
auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung. Der Lastumschalter weist dazu üblicherweise
Schaltkontakte und Widerstandskontakte auf. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten
Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte
zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände.
Die Entwicklungen der letzten Jahre führten jedoch weg von Lastumschaltern mit mechanischen
Schaltkontakten. Stattdessen werden vermehrt Vakuumschaltröhren oder auch Thyristoren
als Schaltelemente eingesetzt.
[0003] Die Verwendung von Vakuumschaltröhren zur Lastumschaltung verhindert eine Lichtbogenbildung
im Öl und damit die Ölverschmutzung des Lastumschalteröles. Sie gestattet damit verlängerte
Wartungsintervalle. Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren sind mit zahlreichen
unterschiedlichen Schaltungen mit 2, 3, 4 oder auch mehr schaltenden Vakuumschaltröhren
pro Phase bekannt. Eine typische Schaltung, hier mit 3 Vakuumschaltröhren pro Phase,
zeigt die
DE 10 2007 004 530 A1.
[0004] In der
DE 42 31 353 A1 erfolgt die Betätigung der einzelnen Vakuumschaltröhren durch eine in beiden Richtungen
drehbare Schaltwelle, die nach Auslösung eines Kraftspeichers schnell gedreht wird.
Dabei ist zur Betätigung der Vakuumschaltröhren auf der Schaltwelle eine Kurvenscheibe
fest angeordnet, die an ihrer Stirnseite für jede Vakuumschaltröhre eine Steuerkurve
aufweist, in der formschlüssig eine Rolle zwangsgeführt ist, die auf den Betätigungshebel
der zugeordneten Vakuumschaltröhre einwirkt. Die Steuerkurve wird hier in Form einer
horizontal von der Kreiskontur abweichenden umlaufenden Nut realisiert, in die formschlüssig
die jeweilige Rolle eingreift.
[0005] Die Ansteuerung der jeweiligen Vakuumschaltröhre oder auch der mechanischen Schaltelemente
erfolgt damit mechanisch mittels der Steuerkurve und unter Zuhilfenahme von verschiedenen
Betätigungshebeln und die Steuerkurve entlang wälzenden Rollen, so dass letzten Endes
ein Öffnen und Schließen der Vakuumröhren oder der mechanischen Schaltelemente bewirkt
wird. Für jedes Schaltelement muss eine separate Kurvenscheibe mit einer für die jeweilige
Schaltsequenz angepassten
[0006] Steuerkurve, die für jede einzelne Betätigung des entsprechenden Schaltelementes
eine Erhöhung, bzw. Vertiefung aufweist, vorgesehen sein. Wenn die zu Grunde liegende
Schaltsequenz ein mehrfaches Öffnen und Schließen des jeweiligen Schaltelementes für
eine Umschaltung von der Stufe n auf die Stufe n+1 erforderlich macht, wird der Kreissektor
der Kurvenscheibe für jede einzelne Betätigung während einer Umschaltung immer kleiner,
da sich die maximal zur Verfügung stehenden 360 Grad nicht beliebig erweitern lassen.
Insgesamt betrachtet ergibt sich aus dieser mechanischen Lösung ein relativ komplexes,
aus einer Vielzahl von Einzelbauteilen bestehendes System, mittels dem in einem sehr
kleinen zur Verfügung stehenden Zeitfenster von nur wenigen Millisekunden die eigentliche
Lastumschaltung reibungslos erfolgen muss.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren
oder auch mechanischen Schaltelementen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen
Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators anzugeben, der unabhängig von der
Komplexität der Schaltsequenz eine zuverlässige Betätigung einer beliebig großen Anzahl
verwendeter Schaltelemente erlaubt. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, hierfür
eine technisch einfache und sichere Lösung anzubieten, die zudem besonders bei Vakuumschaltröhren
ein Prellen, d. h. eine kurzzeitige Berührung der Kontaktflächen der beiden Stößel
im Inneren der Vakuumschaltröhre bei einem Umschaltvorgang, wirkungsvoll unterbindet.
[0008] Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches
gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung. Die Erfindung ist besonders für Laststufenschalter mit Vakuumschaltröhren
als Schaltelementen geeignet, aber nicht darauf beschränkt.
[0009] Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, die einzelnen Schaltelemente nicht
mehr, wie nach dem Stand der Technik, mit einer einzigen Kurvenscheibe mit separaten
Steuerkurven mechanisch anzusteuern bzw. zu betätigen, sondern direkt hydraulisch
mittels einer separaten Gelenkvorrichtung für jedes der verwendeten Schaltelemente.
Die erfindungsgemäße Gelenkvorrichtung weist hierfür einen gleichgängigen Hydraulikzylinder
mit durchgängigen Kolbenstangen auf, der über einen Zylinderanschluss mit einem winkelartig
ausgebildeten Gelenkhebel zusammenwirkt, der seinerseits wiederum an der ersten Seite
eines doppelseitig angelenkten Schenkels befestigt ist, dessen zweite Seite mit einem
Adapter gelenkig verbunden ist, der linear in einem Führungswinkel geführt wird, derart,
dass das mit dem Adapter verbundene Schaltelement zu- und abschaltbar ist. Durch die
separate hydraulische Betätigung jeder einzelnen Schaltelemente ist es völlig unerheblich,
wie oft das entsprechende Schaltelement während einer Schaltsequenz geöffnet bzw.
geschlossen, d. h. zu- oder abgeschaltet, werden muss.
[0010] Zwar ist es aus der
DE 195 34 601 oder auch der
BE 697 080 schon grundsätzlich bekannt geworden, die Schaltelemente eines Laststufenschalters
hydraulisch zu beschalten, nur entnimmt der Fachmann diesem bekannten Stand der Technik
nicht die allgemeine erfinderische Idee der vorliegenden Anmeldung, zur Beschaltung
der jeweiligen Schaltelemente eine Gelenkvorrichtung mit den Merkmalen des ersten
Patentanspruches zu verwenden. Jedoch ist es die erfindungsgemäße Gelenkvorrichtung,
die ein Prellen der im Inneren der Vakuumschaltröhre befindlichen Stößel wirkungsvoll
verhindert, da eine Sperrung in der Totlage beim Schließen der Gelenkvorrichtung erreicht
wird, indem in dieser Position der Gelenkhebel und der Schenkel parallel in der Vertikalen
stehen und damit besondere Vorteile bietet.
[0011] Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit den Figuren noch näher erläutert werden.
[0012] Es zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters,
hier mit Vakuumschaltröhren.
[0013] Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nachstehend in Figur 1 nur die erfindungswesentlichen
Teile eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters mit Vakuumschaltröhren gezeigt und
beschrieben. Auf die Beschreibung und Darstellung an sich bekannter Merkmale und für
das Wesen der Erfindung nicht relevanter Bauteile wurde verzichtet.
[0014] Figur 1 zeigt eine Gelenkvorrichtung 1 zur Betätigung einer Vakuumschaltröhre, die
von einem gleichgängigen Hydraulikzylinder 2 mit durchgängigen Kolbenstangen angetrieben
wird. An der unteren Seite des Hydraulikzylinders 2 ist ein Zylinderlagerbock 3 vorgesehen,
der den Hydraulikzylinder 2 gelenkig aufnimmt. An der gegenüberliegenden Seite des
Hydraulikzylinders, also an dessen durchgängiger Kolbenstange, ist ein gabelförmig
ausgebildeter Zylinderanschluss 4 befestigt, über den eine definierte Kraft in einen
winkelförmigen Gelenkhebel 5 einleitbar ist. Die Verbindung zwischen dem Zylinderanschluss
4 und dem Gelenkhebel 5 ist dabei verschwenkbar ausgebildet. Der winkelförmige Gelenkhebel
5 weist in der Darstellung der Figur 1 einen horizontalen Gelenkhebelarm 5.1 und einen
im Bereich von 90° dazu relativ angeordneten vertikalen Gelenkhebelarm 5.2 auf. Seinerseits
wiederum verschwenkbar gehalten wird der Gelenkhebel 5 von einem Gelenklagerbock 6,
der beispielweise an Innenwandung eines nicht dargestellten Ölgefäßes des Lastumschalters
befestigt ist. Dies kann beispielsweise durch eine lösbare Schraubenverbindung erfolgen,
oder durch Verkleben an der Innenwandung des Olgefäßes. Das untere Ende des vertikalen
Gelenkhebelarms 5.2 ist ebenfalls gabelförmig geformt, so dass die erste Seite eines
Schenkels 7 dazwischen geschoben werden kann und mittels eines Bolzens 8 drehbar gelagert
gesichert wird. Die zweite Seite des Schenkels 7 wird in einer weiteren gabelförmig
ausgebildeten Aufnahme eines Adapters 9 aufgenommen und dort in analoger Weise mittels
eines weiteren Bolzens 9 drehbar gelagert gesichert. Das an der gabelförmigen Aufnahme
nach unten hin weitergeführte Gestänge 10 des Adapters 9 wird dabei in einer Bohrung
11 eines Führungswinkels 12 geführt. Für bessere Reibwerte sorgt ein in der Bohrung
11 vorgesehenes lineares Gleitlager 13.
1. Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen
eines Stufentransformators,
aufweisend einen Wähler zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen Wicklungsanzapfung
des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll,
einen Lastumschalter zur eigentlichen Umschaltung von der beschalteten auf die neue,
vorgewählte Wicklungsanzapfung,
und Betätigungsmittel zum Zu- bzw. Abschalten von Schaltelementen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Betätigungsmittel eine Gelenkvorrichtung (1) ist, die einen gleichgängigen Hydraulikzylinder
(2) mit durchgängigen Kolbenstangen aufweist, der über einen Zylinderanschluss (4)
mit einem winkelartig ausgebildeten Gelenkhebel (5) zusammenwirkt, der seinerseits
wiederum an der ersten Seite eines doppelseitig angelenkten Schenkels (7) befestigt
ist und dessen zweite Seite mit einem Adapter (9) gelenkig verbunden ist, der linear
in einem Führungswinkel geführt wird, derart, dass das mit dem Adapter (9) jeweils
verbundene Schaltelement zu- und abschaltbar ist.
2. Laststufenschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die verwendeten Schaltelemente Vakuumschaltröhren sind.
3. Laststufenschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die verwendeten Schaltelemente mechanische Kontakte sind.