Die Erfindung bezieht sich auf einen Umsteller für einen Transformator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus dem Stand der Technik sind Transformatoren bekannt, deren Transformationsverhältnis im unbelasteten, d.h. ström- und spannungsfreien Zustand mittels eines Umstellers veränderbar ist. Damit ist der Transformator insbesondere an unterschiedliche Belastungen anpassbar.

Gattungsgemäße Umsteller bestehen aus mehreren zueinander parallelen, beabs- tandeten und kreisförmig um eine Mittellängsachse angeordneten Kontaktstäben und einer gegenüber den Kontaktstäben drehbeweglichen Kontaktanordnung, die durch Drehen um die Mittellängsachse in mehrere Schaltstellungen positionierbar ist und wobei in den unterschiedlichen Schaltstellungen jeweils zwei Kontaktstäbe über die Kontaktanordnung leitend miteinander verbunden sind. Die Kontaktanordnung besteht beispielsweise aus mehreren Kontaktelementen, die einzeln federbelastet gegenüber der Mittellängsachse radial verschiebbar sind und durch Federn an die Kontaktstäbe angedrückt werden.

Um eine bestimmte Kontakttemperatur im Bereich der Kontaktanordnung nicht zu überschreiten, ist es notwendig die Kontaktfläche an den über die Kontaktanordnung zu übertragenden Strom anzupassen. Diese Anpassung kann insbesondere durch eine geeignete Anzahl von Kontaktelementen erfolgen.

Nachteilig hierbei ist, dass bei hohen zu übertragenden Strömen eine große Anzahl von Kontaktelementen erforderlich ist, was zum einen zu erhöhten Herstellungskosten für den Umsteller führt, zum anderen ein erhöhtes Betätigungsdrehmoment beim Umschalten des Umstellers zur Folge hat. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Umsteller anzugeben, bei dem die Kontakttemperatur im Bereich der Kontaktanordnung einfach und kostengünstig reduziert werden kann. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Der wesentliche Aspekt der Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung einer Kon- vektionskühlung die Kontaktstäbe zumindest teilweise hohl ausgebildet sind und jeweils zumindest eine erste Öffnung zum Einströmen eines Kühlmediums und jeweils zumindest eine zweite Öffnung zum Ausströmen eines Kühlmediums aufweisen, wobei die erste und zweite Öffnung entlang der Mittenlängsachse zueinander beabstandet angeordnet sind. Durch die erste und zweite Öffnung kann das Kühlmedium bedingt durch Konvektion, d.h. aufgrund eines Temperaturgradienten im Innenraum des Kontaktstabes diesen Innenraum durchströmen und dabei Wärme von der Innenseite des Kontaktstabes aufnehmen und abführen. Dadurch wird die Wandung des Kontaktstabes nicht nur durch die an der Außenseite durch Konvektion hervorgerufene Strömung, sondern auch innenseitig gekühlt und dadurch die Kontakttemperatur vorteilhaft abgesenkt. Vorzugsweise bildet das im Gehäuse des Umstellers befindliche Isolieröl das Kühlmedium aus, so dass kein weiteres Kühlmittel erforderlich ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktstäbe rohrförmig ausgebildet und die erste und/oder zweite Öffnung wird durch die offenen Rohrenden gebildet. Dadurch wird ein sehr effektives Durchströmen der Kontaktstäbe erreicht, da über die offenen Rohrenden das Kühlmittel ungehindert in den Rohrinnenraum eintreten kann.

Alternativ kann das Rohrende mittels einer Anschlussleitung oder eines Abschlusselements, beispielsweise einem halbkugelförmigen Abschlusselement verschlossen sein und die erste und/oder zweite Öffnung in dieses Abschlusselement eingebracht sein. Durch ein derartiges Abschlusselement können die elektrischen Eigenschaften der Kontaktstäbe des Umstellers verbessert werden. Die erste und/oder zweite Öffnung kann auch eine Bohrung sein, die seitlich in die Wandung des Kontaktstabs eingebracht ist, so dass der Innenraum des Kontaktstabs durch diese Öffnungen nach außen geöffnet ist. Hierbei ist vorzugsweise die erste Öffnung unterhalb und die zweite Öffnung oberhalb der Kontaktanordnung angeordnet, so dass das Kühlmedium am Ort der Wärmeentstehung vorbeifließen und dabei die Wärme abführen kann.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung keinesfalls auf die angegebenen Beispiele beschränkt sein soll.

Die Figur zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Umsteller mit Konvektionsküh- lung in einer seitlichen Ansicht.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist in der Figur ein Umsteller bezeichnet, der losgelöst vom Gehäuse dargestellt ist. Der Umsteller 1 besteht aus mehreren, zueinander parallelen, beabstandeten und kreisförmig um eine Mittellängsachse MLA angeordneten Kontaktstäben 2, die durch einen oberen und einen unteren Käfigring 3 fest zueinander angeordnet sind. Zudem ist entlang der Mittenlängsachse MLA eine Schaltwelle 4 vorgesehen, die drehbar um diese Mittellängsachse MLA in den Käfigringen 3 gelagert ist. Zwischen dem ersten und zweiten Käfigring 3 ist an der Schaltwelle 4 eine Kontaktanordnung 5 befestigt, die radial von dieser Schaltwelle 4 absteht und zur leitenden Verbindung von zwei Kontaktstäben 2 ausgebildet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Kontaktanordnung 5 durch ein Kontaktlamellenpaket gebildet, das mehrere zueinander beabstandete Kontaktelemente 5.1 aufweist, wobei jedes Kontaktelement 5.1 einzeln federbelastet zumindest radial gegenüber der Schaltwelle 4 verschiebbar ist.

Gemäß dem die Erfindung tragenden Gedanken sind die Kontaktstäbe 2 zumindest teilweise hohl mit einem Innenraum 8 ausgebildet und weisen zumindest eine erste Öffnung 6 zum Einströmen eines Kühlmediums in diesen Innenraum 8 des Kontaktstabes 2 und zumindest eine zweite Öffnung 7 zum Ausströmen des Kühlmediums aus dem Innenraum 8 des Kontaktstabes 2 heraus auf, wobei die erste und zweite Öffnung 6, 7 entlang der Mittellängsachse MLA zueinander beabstandet angeordnet sind. Das Kühlmedium ist vorzugsweise ein Isolieröl, mit dem das Gehäuse (nicht dargestellt) des Umstellers 1 befüllt ist und das die Kontaktstäbe 2 vollständig umgibt.

Durch die hohle Ausbildung der Kontaktstäbe 2 und die zumindest eine erste und eine zweite Öffnung 6, 7 wird im Innenraum 8 des Kontaktstabs 2 eine Konvektions- strömung ermöglicht. Bedingt durch die Übertragung von hohen Strömen von einem ersten Kontaktstab 2 über die Kontaktanordnung 5 auf einen weiteren Kontaktstab 2 werden diese Kontaktstäbe 2 insbesondere im Bereich der Kontaktanordnung 5 erwärmt. Diese Erwärmung führt zu einer Erwärmung des im Bereich der Kontaktanordnung 5 befindlichen Isolieröls, und zwar des Isolieröls im Innenraum 8 des Kontaktstabs 2 und des den Kontaktstab 2 außen umgebenden Isolieröls. Das Isolieröl kann über die erste Öffnung 6 in den Innenraum 8 des Kontaktstabs 2 einfließen, steigt aufgrund der Erwärmung bedingt durch Konvektion nach oben und tritt über die zweite Öffnung 7 aus dem Innenraum 8 des Kontaktstabs 2 aus. Somit wird eine Konvektionsströmung im Innenraum 8 erreicht, die eine Kühlung der Innenseite des Kontaktstabes 2 bewirkt und dadurch die Kontakttemperatur reduziert. So ist es möglich, bei einem fest vorgegebenen Betriebsstrom durch die Kontaktanordnung 5 bzw. durch die Kontaktstäbe 2 die Kontaktfläche zu reduzieren, d.h. beispielsweise eine geringere Anzahl von Kontaktelementen 5.1 in der Kontaktanordnung 5 zu verwenden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktstäbe 2 rohrförmig ausgebildet. Der Rohrinnenraum bildet somit den Innenraum 8, der von dem Isolieröl durch Konvektionsströmung durchflössen werden kann. Bei der Verwendung von rohrförmigen Kontaktstäben 2 kann ein Rohrende die erste Öffnung 6 und das gegenüberliegende Rohrende die zweite Rohröffnung 7 bilden. Alternativ hierzu können die Rohrenden von halbkugelförmigen Kappen verschlossen sein, sodass die Bildung von Kriechströmen zur Minimierung der elektrischen Feldstärke zwischen den einzelnen Kontaktstäben 2 reduziert wird. In diese halbkugelförmigen Kappen können dann die ersten bzw. zweiten Öffnungen 6, 7 eingebracht sein, sodass das Kühlmedium den gesamten Kontaktstab 2 durchströmt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste und zweite Öffnung jeweils seitlich in die Wandung 2.1 der Kontaktstäbe 2 eingebracht, wobei die erste Öffnung 6 unterhalb der Kontaktanordnung 5 und die zweite Öffnung 7 oberhalb der Kontaktanordnung 5 liegt. Alternativ hierzu kann die erste oder zweite Öffnung 6, 7 seitlich in die Wandung 2.1 des Kontaktstabs 2 eingebracht sein und die eine weitere Öffnung an den freien Enden des Kontaktstabs 2 vorgesehen sein.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste

Umsteller

Kontaktstab

.1 Wandung

Käfigring

Schaltwelle

Kontaktanordnung

.1 Kontaktelement

erste Öffnung

7 zweite Öffnung

8 Innenraum

MLA Mittellängsachse