Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen des Stufentransformators.

Laststufenschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben üblicherweise einen Lastumschalter und einen Wähler. Der Lastumschalter mit den Vakuumschaltröhren und den Überschaltwiderständen ist in einem zylinderförmigen Gefäß angeordnet. Der Wähler ist aus einer Vielzahl von im Kreis angeordneten Stäben aufgebaut. An diesen Stäben sind in unterschiedlichen Ebenen Kontakte angeordnet, die als Anschlüsse für Wicklungsanzapfungen einer Regelwicklung dienen. Innerhalb des Wählers sind zwei Wählerarme an einer Schaltsäule befestigt. Diese kontaktieren die Kontakte an den Stäben. Die Betätigung der Wählerarme erfolgt über ein kompliziertes Maltesergetriebe, welches zwischen Lastumschalter und Wähler angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist und dabei hohe Sicherheit bietet.

Diese Aufgabe wird mit einem Laststufenschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Stufentransformator gemäß Anspruch 1 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche bilden dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators vor, umfassend einen Lastumschalter und einen Wähler; wobei der Wähler einen Kontaktträger mit mehreren Festkontakten aufweist; der Wähler ein Planetengetriebe mit einem ersten Hohlrad, einem ersten Planetenrad und einem ersten Sonnenrad aufweist; das erste Hohlrad einen ersten Wählerkontakt zum Kontaktieren der Festkontakte aufweist.

Die Verwendung eines Planetengetriebes im Wähler eines Laststufenschalters ermöglicht eine besonders platzsparende Konstruktion. Das Planetengetriebe, welches durch ein Sonnenrad, ein Planetenrad und ein Hohlrad gebildet wird, ist dabei besonders laufruhig, robust und hält besonders hohen Drehmomentbelastungen stand. Dadurch, dass das Hohlrad nicht nur die Bewegung überträgt, also ein Teil des Planetengetriebes ist, sondern auch den Wählerkontakt umfasst, wird ein separat ausgebildeter Wählerarm überflüssig. Auch dies führt zu einer enormen Verkleinerung des Wählers und damit auch des gesamten Laststufenschalters.

Der Wähler kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, insbesondere kann der Wähler und das Planetengetriebe ein erstes und ein zweites Hohlrad, ein erstes und ein zweites Planetenrad sowie ein erstes und ein zweites Sonnenrad aufweisen. Am ersten Hohlrad ist ein erster Wählerkontakt und am zweiten Hohlrad ist ein zweiter Wählerkontakt angeordnet.

Die Wählerkontakte können an das Hohlrad angeschraubt, angeklebt, aufgesteckt oder angespritzt sein. Die Hohlräder bilden damit nicht nur einen Teil des Planetengetriebes und übertragen die Drehbewegung, sondern sind gleichzeitig die Wählerarme des Wählers.

Jedes Hohlrad kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, insbesondere kann das erste Hohlrad und/oder das zweite Hohlrad eine erste und eine zweite Endstellungssperre aufweisen; kann das erste und/oder das zweite Hohlrad eine innenliegende Verzahnung aufweisen und die erste und die zweite Endstellungssperre können als Wandelemente an einem jeweiligen Ende der Verzahnung ausgebildet sein.

Die Endstellungsperren können als Wandelemente oder Blöcke ausgebildet sein. Diese können ein Teil der Hohlräder sein, oder aber auch an das Hohlrad geschraubt, geklemmt oder geklipst sein. Die Endstellungsperren sind am Ende der innenliegen Verzahnung angeordnet, insbesondere in dem Bereich, in dem das Planetenrad eingreift, um die Drehbewegung des Sonnenrades zu übertragen.

Jedes Sonnenrad kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise können das erste und das zweite Sonnenrad jeweils eine Teilverzahnung aufweisen.

Die Teilverzahnung der beiden Sonnenräder ermöglicht es, dass die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle in eine schrittweise Bewegung der Sonnenräder und damit der Wählerarme, also der Hohlräder, umgewandelt wird. Durch einen Versatz der Teilverzahnungen der beiden Sonnenräder untereinander entsteht eine zeitlich nacheinander versetzte Betätigung der Hohlräder. Die Teilverzahnung des ersten Sonnenrades ist versetzt zur Teilverzahnung des zweiten Sonnenrades ausgebildet.

Jedes Sonnenrad kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise können das erste und das zweite Sonnenrad übereinander auf einer Antriebswelle angeordnet sein.

Das erste Sonnenrad, das erste Planetenrad und das erste Hohlrad sind spiegelbildlich durch das zweite Sonnenrad, das zweite Planetenrad und das zweite Hohlrad auf der Antriebswelle ausgebildet bzw. angeordnet.

Weiterhin kann an der Antriebswelle zwischen dem Wähler und dem Lastumschalter ein oder mehrere Dauerhauptkontakte angeordnet sein. Diese können als einfache Kontakte oder Schleifkontakte ausgestaltet sein.

Der Lastumschalter kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise Halbleiterschaltelemente aufweisen.

Der Kontaktträger kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise rohrförmig und als separater Teil eines Flanschmoduls. Der Kontaktträger ist als Spritzgussteil ausgestaltet und wird durch Formschluss oder Kraftschluss mit dem Flanschmodul verbunden. Das Flanschmodul ist dann mehrteilig ausgestaltet.

Der Kontaktträger kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein und beispielsweise eine Einheit mit dem Flanschmodul bilden. Der Kontaktträger ist dabei in einem Abschnitt des Flanschmoduls ausgebildet.

Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt einen Stufentransformator mit einem Laststufenschalter vor, umfassend:

- ein Gehäuse; ein Aktivteil mit Wicklungsanzapfungen; wobei

- der Laststufenschalter über und/oder neben dem Aktivteil angeordnet ist; der Wähler über dessen Festkontakte mit den Wicklungsanzapfungen des Aktivteils elektrisch leitend verbunden ist.

Der Stufentransformator mit dem Laststufenschalter ist dabei besonders kompakt und sicher aufgebaut.

Der Stufentransformator kann auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein, wobei der Laststufenschalter horizontal oder vertikal im Inneren des Stufentransformators ausgerichtet ist.

Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Laststufenschalter in einem Stufentransformator;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Laststufenschalters;

Fig. 3 eine detaillierte Schnittansicht eines Wählers;

Fig. 4 eine Detailansicht eines Planetengetriebes;

Fig. 5 eine weitere detaillierte Ansicht des Wählers.

Figur 1 zeigt einen Laststufenschalter 1 zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen 31 eines Stufentransformators 30. Der Laststufenschalter 1 ist im Inneren horizontal über dem Aktivteil 32 des Stufentransformators

30 angeordnet und ragt seitlich aus dem Gehäuse 6 des Stufentransformators 30 heraus. Alternativ kann der Laststufenschalter 1 vertikal angeordnet werden, wobei dieser dann oben aus dem Gehäuse 6 bzw. dem Deckel 7 herausragt. Der Laststufenschalter 1 ist über Leitungen mit den jeweiligen Wicklungsanzapfungen 31 des Aktivteils 32 verbunden.

Bei dem Stufentransformator 30 handelt es sich um einen ein- oder mehrphasigen Verteiltransformator, der insbesondere als sog. Masttransformator, Service-Transformer, Pad- mounted-transformer oder Pole-mounted-transformer ausgestaltet sein kann. Dieser Stufentransformator ist vorzugsweise für Spannungen von bis zu 36 kV einsetzbar.

Figur 2 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des Laststufenschalters 1 zur unterbrechungslosen Lastumschaltung zwischen unterschiedlichen Wicklungsanzapfungen

31 eines Stufentransformators 30. Der Laststufenschalter 1 weist ein Flanschmodul 2 auf, welches im Wesentlichen in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Der erste Bereich 10 ist durch eine Wand 4 von dem zweiten Bereich 20 abgetrennt. Nach der Montage des Laststufenschalters 1 befindet sich der erste Bereich 10 des Laststufenschalters 1 außerhalb des Stufentransformators 30. Der zweite Bereich 20 des Laststufenschalters 1 befindet sich im Inneren des Stufentransformators 30.

Bei der Montage des Laststufenschalters 1 wird das Flanschmodul 2 des Laststufenschalters 1 durch eine Öffnung 3 des Gehäuses 6, hier einer Wand 4 des Stufentransformators 30, gesteckt. Dies ist möglich, weil das Flanschmodul 2 und damit der Laststufenschalter 1 im ersten Bereich 10 einen kleineren bzw. annähernd gleich großen Durchmesser aufweist, als der Durchmesser der Öffnung 3 in der Wand 4 des Stufentransformators 30.

Das Flanschmodul 2 weist einen Flansch 5 auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Öffnung 3. Das Flanschmodul 2 kann im Wesentlichen nur bis zu diesem Flansch 5 durch die Öffnung 3 der Wand 4 herausragen. Der Flansch 5 weist eine erste Fläche 5.1 auf, die zur Innenseite 4.1 der Wand 4 bzw. Gehäuse 6 deutet. Zwischen der ersten Fläche 5.1 und der Innenseite 4.1 der Wand 4 können im montierten Zustand des Laststufenschalters 1 eine oder mehrere Dichtungen in Form eines oder mehrerer Dichtringe 21 angeordnet sein. Somit ist die Dichtung bzw. Dichtring 21 zwischen Flanschmodul 2 und Gehäuse 6 angeordnet. Dies verhindert ein Austreten von Transformatoröl, welches sich im Inneren des Stufentransformators 30 befindet.

Der auf der Außenseite 4.2 des Stufentransformators 30 angeordnete erste Bereich 10 des Flanschmoduls 2 weist ein zumindest teilweise ausgebildetes, umfangsseitig verlaufendes Gewinde 1 1 auf. Mittels einer Überwurfmutter 12, die ein Innengewinde 13 aufweist, erfolgt die Befestigung des Laststufenschalters 1 am Gehäuse 6 des Stufentransformators 30. Durch Festziehen der Überwurfmutter 12 wird das Flanschmodul 2 und damit der gesamte Laststufenschalter 1 gegen die Innenseite 4.1 des Gehäuses 6 bzw. der Wand 4 gedrückt. Die Verbindung zwischen Überwurfmutter 12 und Flanschmodul 2 kann auch mittels Rastnasen oder ähnlichem umgesetzt werden. Dabei wird die Überwurfmutter 12 stets auf das Flanschmodul 2 gesetzt, um dieses zu fixieren. Über den Flansch 5 stützt sich das Flanschmodul 2 an der Innenseite der Wand 4 des Stufentransformators 30 ab. In der hier gezeigten Ausführungsform ist eine Abdeckkappe 14 von außen auf den Laststufenschalter geklippt. Diese dient als Schutz vor Witterungseinflüssen.

Das Flanschmodul 2 bildet einen Teil des Laststufenschalters 1. Im ersten Bereich 10 des Flanschmoduls 2 sind die Steuereinheit 40 und die Kommunikationseinheit 41 angeordnet. Diese sind von außen, also außerhalb des Stufentransformators 30, zugänglich. Im zweiten Bereich 20, der sich im Inneren des Stufentransformators 30 befindet, sind der Antrieb 42, der Lastumschalter 43 und der Wähler 50 angeordnet. Während der Wähler 50 aus mechanischen Schaltern/Kontakten aufgebaut ist, weist der Lastumschalter 43 Halbleiterschaltelemente auf. Bei dem Laststufenschalter 1 handelt es sich somit um einen sog. Hybrid-Laststufenschalter.

Das Flanschmodul 2 weist im Bereich des Wählers 50 einen Kontaktträger 60 auf, an dem mehrere Festkontakte 61 angeordnet sind. Der Kontaktträger 60 ist rohrförmig ausgestaltet und entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt des Flanschmoduls 2. Der Kontaktträger 60 kann zunächst als separates Teil ausgebildet sein, bildet jedoch im montierten Zustand eine Einheit mit dem Flanschmodul 2. Der Kontaktträger 60 umgibt die einzelnen Elemente des Wählers 50 und hält über seinen Umfang verteilt die einzelnen Festkontakte 61 , die mit den einzelnen Wicklungsanzapfungen 31 einer Regelwicklung eines Stufentransformators 30 verbunden sind.

Figur 3 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des Wählers 50, der ein Teil des Laststufenschalters 1 ist. Ein Kontaktträger 60 mit den Festkontakten 61 ist Teil des Flanschmoduls 2. Der Wähler 50 umfasst ein erstes Sonnenrad 51 , welches auf einer Antriebswelle 62 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Das erste Sonnenrad 51 weist umfangsseitig eine Teilverzahnung 69 auf. Weiterhin sind ein erstes Planetenrad 52 und ein erstes Hohlrad 53 vorgesehen. Das erste Planetenrad 52 ist umfangsseitig teilweise verzahnt ausgestaltet bzw. weist einen teilverzahnten Bereich 52/55 auf. Das erste Hohlrad 53 weist einen ersten Wählerkontakt 71 auf seiner Außenkontur, sowie eine innenliegende Verzahnung 67 auf einer Innenkontur auf. Beim Betätigen, also dem Drehen der Antriebswelle 62, wird das erste Sonnenrad 51 durch die Antriebswelle 62 gedreht. Durch dessen Verzahnung wird die Drehbewegung auf das erste Planetenrad 52 übertragen. Da das Planetenrad nur teilweise verzahnt ist, wird die Drehung nur teilweise an das erste Hohlrad 53 weitergegeben. Dadurch wird erreicht, dass das erste Hohlrad 53 nur einige wenige Grad gedreht wird, wobei die Antriebswelle 62 und das erste Sonnenrad 51 eine 360 Grad Drehung vollziehen.

Das erste Hohlrad 53 ist weiterhin als ein erster Wählerarm ausgestaltet, der einerseits den ersten Wählerkontakt 71 umfasst bzw. trägt und andererseits über eine Verzahnung 67 angetrieben wird und die Bewegung ausführt. Der erste Wählerkontakt 71 ist unmittelbar mit dem ersten Hohlrad 52 verbunden bzw. an diesem angeordnet.

Der Wähler 50 umfasst weiterhin ein zweites Sonnenrad 54, welches auf der Antriebswelle 62 angeordnet und mit diesem verbunden ist. Das zweite Sonnenrad 54 weist umfangsseitig eine Teilverzahnung 69 auf. Weiterhin sind ein zweites Planetenrad 55 und eine zweites Hohlrad 56 vorgesehen. Das zweite Planetenrad 55 weist ebenfalls umfangsseitig einen teilverzahnten Bereich 68 auf. Das zweite Hohlrad 56 weist einen zweiten Wählerkontakt 72 auf seiner Außenkontur auf, sowie eine Verzahnung 67 auf der inneren Kontur. Beim Betätigen, also dem Drehen der Antriebswelle 62, wird das zweite Sonnenrad 54 gedreht. Durch die Teilverzahnung 69 wird die Drehbewegung auf das zweite Planetenrad 55 übertragen. Da dieses nur teilweise verzahnt ist, wird die Drehung nur teilweise an das zweite Hohlrad 56 weitergegeben. Dadurch wird erreicht, dass das zweite Hohlrad 56 nur einige wenige Grad gedreht wird, wobei die Antriebswelle 62 und das zweite Sonnenrad 54 eine 360 Grad Drehung vollziehen.

Das zweite Hohlrad 56 ist damit als zweiter Wählerarm ausgestaltet, der einerseits den zweiten Wählerkontakt 72 umfasst bzw. trägt und andererseits über eine Verzahnung angetrieben wird und die Bewegung ausführt. Der zweite Wählerkontakt 72 ist unmittelbar mit dem zweiten Hohlrad 56 verbunden bzw. an diesem angeordnet.

Das erste und das zweite Sonnenrad 51 , 54, das erste und das zweite Planetenrad 52, 54, sowie das erste und das zweite Hohlrad 53, 56 bilden das Planetengetriebe 59.

Das erste Sonnenrad 51 , das erste Planetenrad 52 und das erste Hohlrad 53 entsprechen dem zweiten Sonnenrad 54, dem zweiten Planetenrad 55 und dem zweiten Hohlrad 56, die lediglich spiegelbildlich übereinander an der Antriebswelle 62 im Wähler 50 angeordnet sind.

Figur 4 zeigt einen Teil des Planetengetriebes 59. Das zweite Hohlrad 56 weist einen zweiten Wählerkontakt 72 auf. Der Wählerkontakt 72 ist mit dem zweiten Hohlrad 56 mechanisch verbunden. Das zweite Sonnenrad 54 ist an der Antriebswelle 62 befestigt. Dieses weist auf seiner äußeren Umfangsseite eine Teilverzahnung 69 auf. Beim Betätigen (Drehen) der Antriebswelle 62 greift die Teilverzahnung 69 beim Drehen in den teilverzahnten Bereich 68 des zweiten Planetenrades 55. Die Verzahnung des zweiten Planetenrades 55 dreht sich und greift schließlich in die Verzahnung 67 des zweiten Hohlrades 56. Diese Verzahnung 67 ist auf einer inneren Kontur des Hohlrades 56 angeordnet. Während des Betriebes bzw. beim Betätigen des Wählers 50 führt die Antriebswelle 62 ein oder mehrere Drehungen durch, wohingegen das zweite Hohlrad 56 nur einen Teil einer Drehung durchführt, wodurch eine schrittweise Drehbewegung des zweiten Hohlrades 56 entsteht. Beim Betätigen dreht sich das zweite Hohlrad 56 so weit, dass der zweite Wählerkontakt 72 von einem Festkontakt 61 zum nächsten Festkontakt 61 fährt und diesen kontaktiert.

Die innenliegende Verzahnung 67 ist nicht über die gesamte innere Kontur des Hohlrades 56 ausgebildet. Am Anfang und am Ende der Verzahnung 67 sind sog. Endstellungssperren 73, 74 angeordnet. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die erste und die zweite Endstellungsperre 73, 74 als Wandelemente ausgestaltet. Diese dienen der Begrenzung der Drehbewegung des zweiten Hohlrades 56. Dadurch wird mechanisch verhindert, dass der Wähler 50 nicht über zwei definierte Punkte - die Endstellungen - hinaus betätigt werden kann. Das zweite Planetenrad 55 blockiert beim Erreichen der Endstellungssperren 73, 74 das Sonnenrad 54 und damit die Drehung der Antriebswelle 62.

Der Aufbau des ersten Sonnenrades 51 , des ersten Planetenrades 52 und des ersten Hohlrades 53 entspricht dem Aufbau des zweiten Sonnenrades 54, des zweiten Planetenrades 55 und des zweiten Hohlrades 56. Auch das erste Hohlrad 53 weist zwei Endstellungsperren auf.

Figur 5 zeigt eine detaillierte Ansicht des Wählers 50, insbesondere des Kontaktträgers 60. Besonders klar zu erkennen ist, dass sich die Festkontakte 61 aus einem Inneren des Wählers 50 nach außen erstrecken. Im Inneren werden die Festkontakte 61 von dem ersten und dem zweiten Wählerkontakt 71 , 72 kontaktiert.

Bezugszeichenliste

1 Laststufenschalter

2 Flanschmodul

3 Öffnung

4 Wand

4.1 Innenseite von 4

4.2 Außenseite von 4

5 Flansch

5.1 Erste Fläche von 5

6 Gehäuse

7 Deckel

10 Erster Bereich

11 Gewinde

12 Überwurfmutter

13 Innengewinde

14 Abdeckkappe

20 Zweiter Bereich

21 Dichtung bzw. Dichtring

30 Stufentransformator

31 Wicklungsanzapfungen

32 Aktivteil

40 Steuereinheit

41 Kommunikationseinheit

42 Antrieb

43 Lastumschalter

50 Wähler

51 Erstes Sonnenrad

52 Erstes Planetenrad

53 Erstes Hohlrad

54 Zweites Sonnenrad

55 Zweites Planeten rad

56 Zweites Hohlrad

59 Planetengetriebe

60 Kontaktträger

61 Festkontakte

62 Antriebswelle

67 Innenliegende Verzahnung von 53/56 Teilverzahnter Bereich von 52/55 Teilverzahnung von 51/54 Erster Wählerkontakt Zweiter Wählerkontakt Erste Endstellungsperre Zweite Endstellungsperre Dauerhauptkontakt