(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択器と切換開閉器とから構成される、タップ付変圧器の異なる巻線タップ間で通電状態のまま切り換えるための負荷時タップ切換器であって、
前記選択器は、個々の前記巻線タップにそれぞれ電気接続していて、且つ１つの直線軌道に沿って配置されている、当該選択器の複数の固定接触子を有し、
当該選択器の複数の固定接触子は、当該選択器の長手方向に移動可能な２つの可動接触子によって選択式に接続可能であり、
複数の切換手段が、各相に対して通電状態のまま切り換えるために前記切換開閉器内に設けられていて、
駆動モータを有するモータ駆動部が、前記負荷時タップ切換器を切り換えさせるために設けられている当該負荷時タップ切換器において、
蓄勢装置を中間連結することなしに通電状態のまま切り換えるため、前記駆動モータ（２）が、当該選択器の複数の可動接触子（９，１０）と前記切換開閉器（ＬＵ）の前記複数の切換手段（１６，１７）とを駆動移動させるように、前記選択器（Ｗ）の当該選択器の複数の可動接触子（９，１０）と前記切換開閉器（ＬＵ）の前記複数の切換手段（１６，１７）とが、通電状態のまま切り換えるために、前記駆動モータ（２）によって直接に操作可能であることを特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項２】
前記モータ駆動部の前記駆動モータ（２）によって生成された回転運動が、ねじ付きスピンドル（５）に直接に伝達可能であること、及び
当該選択器の複数の可動接触子（９，１０）と前記複数の切換手段（１６，１７）との双方が、通電状態のまま切り換えるために回転する前記ねじ付きスピンドル（５）によって操作可能であることを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項３】
スピンドルナット（６）が、前記ねじ付きスピンドル（５）上に前記直線軌道の方向に移動可能に付設されていること、及び
前記スピンドルナット（６）が、選択器接触子ユニット（７）を担持し、当該選択器の複数の可動接触子（９，１０）が、この選択器接触子ユニット（７）上に不動に且つ互いに離間して不動に固定されていて、この選択器接触子ユニット（７）と一緒に操作可能であることを特徴とする請求項２に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項４】
選択器の隣接した２つの固定接触子が、当該選択器の複数の可動接触子（９又は１０）のそれぞれ１つの可動接触子（９又は１０）に接続（ブリッジ接続）することが可能であるように、又は、当該選択器の２つの可動接触子（９及び１０）が一緒に、当該選択器の複数の固定接触子（３）のうちの１つの固定接触子（３）上に接触することが可能であるように、当該選択器の平行な２つの可動接触子（９，１０）間の距離と、当該選択器の複数の固定接触子（３）の長手方向の寸法とが寸法決めされていることを特徴とする請求項２〜３のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項５】
前記負荷時タップ切換器は、支持板（１）上に配置されていること、及び
導電性材料から成る複数の接触ガイドレール（１１及び１２）が、互いに平行に、且つ当該選択器の複数の固定接触子（３）の前記直線軌道に対しても平行に、前記直線軌道に沿った前記ねじ付きスピンドル（５）に対しても平行に前記支持板（１）上に存在し、これらの接触ガイドレール（１１及び１２）は、一方では長手方向に可動な前記接触子ユニット（７）の機械搬送を保証し、これらの接触ガイドレール（１１及び１２）は、他方では前記負荷時タップ切換器の前記選択器（Ｗ）の前記可動接触子（９，１０）を、前記切換開閉器（ＬＵ）の前記切換手段（１６，１７）に電気接続させるために使用されることを特徴とする請求項２又は３に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項６】
前記複数の切換手段は、複数の真空バルブ（１６，１７）であること、
これらの真空バルブ（１６，１７）が、複数のカムローラ（１８，１９）によって操作され、これらのカムローラ（１８，１９）が、少なくとも１つのカム板（１５）の少なくとも１つの輪郭に対応すること、及び
前記少なくとも１つのカム板（１５）が、前記ねじ付きスピンドル（５）に機械連結していることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項７】
前記少なくとも１つのカム板（１５）は、中間連結された伝動装置（１３）を介して前記ねじ付きスピンドル（５）に機械連結していることを特徴とする請求項６に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項８】
当該選択器のそれぞれの（協働する）可動接触子（９又は１０）が、それぞれ１つの電線（２２，２３）を通じてそれぞれの接触ガイドレール（１１又は１２）に電気接続されること、
これらの両接触ガイドレール（１１又は１２）は、別の電線（２４，２５）を通じて前記真空バルブ（１６，１７）に電気接続されること、及び
最終的には、これらの真空バルブ（１６，１７）の他方の側が、さらに別の電線（２６，２７）を通じて引込線に電気接続されることを特徴とする請求項６〜７のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項９】
前記負荷時タップ切換器は、前記タップ付変圧器内部のそれぞれのコイルの領域内に若しくは当該コイルの鋼板に対して、又は前記タップ付変圧器のオイルタンク内部のその他の適切な場所に対して、単相モジュール式に直接に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の負荷時タップ切換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載のタップ付変圧器の異なる巻線タップ間で通電状態のまま切り換えるための負荷時タップ切換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換器は、タップ付変圧器の異なる巻線タップ間で通電状態のまま切り換えるために長年わたって大規模に世界的に使用されている。特に北アメリカで普及しているいわゆるリアクトルスイッチが、遅い連続切り換えを可能にする切換リアクトルを有する。一般に、抵抗式の高速切り換え方式による負荷時タップ切換器が、タップ付変圧器の切り換えられなければならないそれぞれの巻線タップを通電状態のまま選択するための選択器と、直前の巻線タップから予め選択された新しい巻線タップに実際に切り換えるための切換開閉器とから構成される。さらに、当該切換開閉器は、通常は切換接触子と抵抗接触子とを有する。この場合、当該切換接触子は、それぞれの巻線タップを引込線に直接に接続するために使用される。当該抵抗接触子は、１つ又はそれより多い切換抵抗によって一時的に接続、すなわちブリッジするために使用される。しかしながら、近年の開発過程では、絶縁油中で機械式の切換接触子を用いる切換開閉器が廃れつつある。この代わりに、真空バルブが、切換要素として益々使用されている。
【０００３】
真空バルブを有する当該負荷時タップ切換器が、例えば、独国特許第１０２００９０４３１７１号明細書から開示されている。ここでは、切換開閉器が、蓄勢装置によって駆動可能な、少なくとも１つのカム板を有する駆動シャフトを担持する。このカム板は、複数の制御カムを有する。この場合、このカム板の前面に配置された２つの制御カムが、円形と違うカム状の輪郭を有する。傾倒レバーを介して真空バルブに連結されているそれぞれ１つのローラが、この輪郭に接触してこの輪郭に沿って転動される。当該ローラは、当該それぞれの制御カムに形成された輪郭をなぞる。
【０００４】
特定の分野の負荷時タップ切換器、いわゆるタップ選択器では、新しい巻線タップを選択するための上記手段と、実際に負荷を切り換えるための上記手段とが、構造的に統合されていて、一緒に操作される。複数のタップ巻線の複数の出力線に電気接続している複数のタップ固定接触子がそれぞれ、絶縁フレーム又は絶縁シリンダの１つの平面又は複数の平面内に円形に配置されていて、中心を同じくする駆動シャフトによって操作される回転可能な接触ブリッジにより接続可能であるように、抵抗式の高速切り換え方式による負荷時タップ切換器が、タップ付変圧器の１つのタップを別のタップに通電状態のまま切り換えるために一般的に構成されている。したがって、タップの選択と実際の負荷の切り換えとが組み合わされているタップ選択器では、当該接触ブリッジが、負荷時タップ切換器の駆動シャフトによってチャージされた蓄勢装置、多くの場合はばね蓄勢装置の解放後に急激に操作される。
【０００５】
独国特許第４２３７１６５号明細書には、これらの従来の構成とは違って、直線状の接触操作部を有する負荷時タップ切換器が記載されている。この場合、複数のタップ固定接触子が、当該負荷時タップ切換器内に１つの軌道に沿って延在し、移動可能な切換機構によって接続可能である。この切換機構は、同様に駆動シャフトによって駆動される。この場合、垂直方向に移動可能なこの切換機構は、この駆動シャフトによって連続に駆動可能な巻上げケースと、この巻上げケースを介して蓄勢装置によってチャージ（巻き上げ）可能な被駆動部材とから構成される。この巻上げケースは、新しいタップ固定接触子を予め選択する。この被駆動部材は、解放後にこの巻上げケースに急激に追従する結果、負荷が、タップ巻線の直前のタップから予め選択された新しいタップに実際に切り換えられる。当該切り換えのために必要な切換要素は、この被駆動部材の構成要素である。
【０００６】
本出願人による、選択器の直線状に配置された接触子を有する別の負荷時タップ切換器が、独国特許第１９８４７７４５号明細書から公知になっている。各相の選択器のそれぞれの接触子に付設された固定されている真空バルブが、負荷を実際に急激に切り換えるために当該選択器の接触子の上方に、すなわち場所的に離れて存在する。この負荷時タップ切換器を操作するため、ばね蓄勢装置が必要である。このばね蓄勢装置は、そのチャージ運動中に当該選択器の接触子を操作し、その急激な被駆動運動によって当該真空バルブも駆動させる。
【０００７】
負荷時タップ切換器の構造上の方式に関係なく、すなわち回転する接触機構又は直線移動可能な接触機構による方式かに関係なく、上記の従来の技術から公知のばね蓄勢装置式の負荷時タップ切換器では、当該接触機構によって急激に切り換えることが必要である。当該従来の技術から公知の蓄勢装置が、負荷時タップ切換器の各操作の開始ごとに駆動シャフトによってチャージ、すなわち蓄勢される。当該公知の蓄勢装置は、主に、巻上げケースと跳ね上がりケースとから構成される。蓄勢装置のばねが、蓄勢装置としてこの巻上げケースとこの跳ね上がりケースとの間に配置されている。当該蓄勢装置は、例えば、独国特許第１９８５５８６０号明細書及び独国特許第２８０６２８２号明細書から読み取り可能である。
【０００８】
巻上げケースを直線方向にチャージし、その後に跳ね上がりケース、すなわち被駆動部材の直線運動を、駆動シャフトの主回転運動に変換し、この駆動シャフトに連結されている接触子の実際の操作に変換するため、この駆動シャフトの最初の遅い回転運動が使用される。回転運動を直線運動に変換し、回転運動に再び戻すこの面倒な変換は、負荷時タップ切換器内の蓄勢装置の大きい必要スペースを必要とし、多くの複雑な個別の構成群をさらに必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許第１０２００９０４３１７１号明細書
【特許文献２】独国特許第４２３７１６５号明細書
【特許文献３】独国特許第１９８４７７４５号明細書
【特許文献４】独国特許第１９８５５８６０号明細書
【特許文献５】独国特許第２８０６２８２号明細書
【特許文献６】独国実用新案第２０２０１００１１５２１号明細書
【特許文献７】独国実用新案第２０２０１００１１５２４号明細書
【特許文献８】独国実用新案第２０２０１００１２８１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それ故に、本発明の課題は、蓄勢装置の経費のかかる構成を省略し、したがって明らかに簡略化された構造上の方式を提供すると同時に、高い稼働信頼性を維持する負荷時タップ切換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する、タップ付変圧器の異なる巻線タップ間で通電状態のまま切り換えるための負荷時タップ切換器によって解決される。
【００１２】
本発明に共通した技術思想は、選択器接触子ユニットと切換手段との双方が、通電状態のまま負荷を切り換えるため１つの共通のモータ駆動部を用いてねじ付きスピンドル装置によって蓄勢装置を中間連結することなしに操作することにある。本発明の別の特徴によれば、このモータ駆動部によって直接に駆動されるねじ付きスピンドルが、このねじ付きスピンドル上を移動するスピンドルナットによって当該選択器の接触子を直接に操作し、好ましくは中間連結された伝動装置を介してカム装置を操作する。このカム装置自体が、負荷切換開閉器の切換手段に作用し、機器に固有の切換シーケンスで当該選択器の２つの接触子間で通電状態のまま切り換えるためにこれらの切換手段を操作する。特に好ましくは、真空バルブが、当該切換手段として使用されている。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、当該選択器の個々の固定接触子が、スピンドルナットに機械連結されている共通の選択器接触子ユニットの構成部分としての当該選択器の可動接触子の長手方向の移動によってねじ付きスピンドルの長手方向に切り換え可能であるように、当該選択器の複数の可動接触子がそれぞれ、１つの接触キャリア内に収容され、１つの支持板に配置された当該選択器の複数の固定接触子と協働する。当該選択器接触子ユニットの往復運動によって、当該選択器の個々の固定接触子が切り換えられる結果、負荷時タップ切換器の制御範囲が移行される。
【００１４】
以下に、本発明を例示的にさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の負荷時タップ切換器を上から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
全ての負荷時タップ切換器のための基本的な支持要素は、絶縁材料から成る支持板１である。電気駆動モータ２、例えば、三相非同期モータ又はトルクモータ又はステッピングモータが、直接にこの支持板１上に又は、ここで図示されたように、独立した別の支持板１ａ上に固定されている。選択器の複数の固定接触子３がそれぞれ、図中に一点鎖線によって示されている１つの直線軌道に沿って互いに等間隔に支持板１上に配置されている。この選択器のこれらの導電性の接触子３の各々が、負荷時タップ切換器によって接続されなければならないタップ付変圧器の制御巻線の１つの巻線タップに電気接続している。
【００１７】
既に説明した駆動モータ２が、絶縁シャフト４を駆動させる。この絶縁シャフト４自体が、ねじ付きスピンドル５に同軸に連結されている。本発明の範囲内では、駆動モータ２が、一般に金属製のねじ付きスピンドル５を直接に駆動することも可能であるが、上記の挿入された絶縁シャフト４が、絶縁耐力の理由から多くの場合に有益である。
【００１８】
ねじ付きスピンドル５が、選択器の固定接触子３の軌道に対して平行に延在する。このねじ付きスピンドル５は、ベアリングブロック５．１及び５．２に回転可能に軸支されていて、当該位置で固定されている。
【００１９】
スピンドルナット６が、ねじ付きスピンドル５上で走行する。このスピンドルナット６自体が、選択器接触子ユニット７を担持する。このねじ付きスピンドル５が回転するときに、この接触子ユニット７が、このスピンドルナット６と一緒に長手方向に、すなわち一点鎖線の方向に、両向きに移動される。絶縁材料から成る接触キャリア８が、当該選択器接触子ユニット７上に固定配置されている。この接触キャリア８自体が、選択器の可動接触子９及び１０を担持する。用語「可動」は、当該選択器の２つの接触子９及び１０が、不動に且つ互いに離間して接触キャリア８上に固定されていて、ねじ付きスピンドル５が回転するときに、当該選択器のこれらの接触子９及び１０が、この接触キャリア８と一緒に長手方向に移動されることを意味する。
【００２０】
当該選択器の２つの可動接触子９及び１０が、−位置に応じて−固定接触子３を電気接続するように、これらの可動接触子９及び１０が、幾何学的に寸法決めされている。選択器の隣接した２つの固定接触子が、選択器の複数の可動接触子のそれぞれ１つの可動接触子９又は１０により接続（ブリッジ接続）することが可能であるように、又は、選択器の２つの可動接触子９及び１０が、選択器の複数の固定接触子３のうちの１つの固定接触子上に一緒に接触することが可能であるように、当該選択器の平行な２つの可動接触子９，１０間の距離と、当該選択器のこれらの固定接触子３の長手方向の寸法とが決められている。
【００２１】
導電性材料から成る複数の接触ガイドレール１１及び１２が、互いに平行に、且つ選択器の固定接触子３の直線軌道に対しても平行に、図示された一点鎖線に沿ってねじ付きスピンドル５に対しても平行に支持板１上に存在する。これらの接触ガイドレール１１及び１２は、２つの機能を有する。つまり、一方では、これらの接触ガイドレール１１及び１２は、選択器の長手方向に可動な接触子ユニット７の機械搬送を保証する。他方では、これらの接触ガイドレール１１及び１２は、負荷時タップ切換器の選択器Ｗの可動接触子９，１０を、この負荷時タップ切換器の切換開閉器ＬＵの切換要素に電気接続させるために使用される。さらに以下で、これらの機能を詳しく説明する。
【００２２】
ねじ付きスピンドル５が、このねじ付きスピンドル５の、駆動モータ２に面しない端部で、伝動装置１３に機械連結されている。この伝動装置１３の他方の側面が、回転可能な別の絶縁シャフト１４を有する。この別の絶縁シャフト１４は、２つの別のベアリングブロック１４．１，１４．２によって回転可能に軸支されていて、この別の絶縁シャフト１４の位置に固定されている。
【００２３】
カム板１５（又はその機能性に匹敵する同様の制御装置）が、絶縁シャフト１４上に固定配置されている。
【００２４】
切換開閉器ＬＵの切換手段、ここでは２つの真空バルブ１６及び１７が、絶縁シャフト１４の両側に配置されている。これらの真空バルブ１６及び１７が、それぞれ１つのカムローラ１８又は１９によって操作される。これらのカムローラは、カム板１５の輪郭上で転動する。
【００２５】
本発明の範囲内では、２つのカムローラ１８，１９が、同じ（ただ１つの）輪郭上で、例えば縁面上で転動することが可能である。さらに、カムローラ１８及び１９ごとに、独立した１つの輪郭をこのカム板１５上に設けることも可能である。カム板１５上で転動するカムローラ１８，１９の運動が、偏向レバー２０，２１によって真空バルブ１６及び１７のそれぞれの可動プランジャに伝達される。
【００２６】
１つより多い当該カム板を設けることも可能である。したがって、例えば、各真空バルブが、その操作のために固有の１つのカム板を有してもよい。
【００２７】
本発明の範囲内では、真空バルブの代わりに、その他の切換要素、例えば機械式の接触子を設けることも可能である。
【００２８】
選択器接触子ユニット７の移動によって、当該選択器Ｗ、すなわち選択器の可動接触子９，１０を１つの動作位置から隣接したその次の動作位置へ操作するために、ねじ付きスピンドル５の特定の第１回転数を提供すること、さらに、カム板１５のために、負荷の切り換えごとに特定の第２回転数を提供することが、上記の伝動装置１３によって簡単に可能である。本発明の範囲内では、伝動装置を中間連結することなしに、駆動モータ２によって回転されるねじ付きスピンドル５が、上記の構成要素を伝動装置なしに直接に操作するように、選択器の固定接触子３、選択器Ｗの可動接触子９，１０及び切換開閉器ＬＵのカム板１５を幾何学的に寸法決めすることも可能である。
【００２９】
選択器の（統合された）それぞれの可動接触子９又は１０が、それぞれ１つの電線２２，２３を通じてそれぞれの接触ガイドレール１１又は１２に電気接続される。これらの両接触ガイドレール１１及び１２は、別の電線２４，２５を通じて真空バルブ１６，１７に電気接続される。最終的には、これらの真空バルブ１６，１７他方の側が、別の電線２６，２７を通じて図示されなかった引込線に電気接続される。
【００３０】
本発明の負荷時タップ切換器の動作モードは、以下の通りである。
【００３１】
選択器の同一の１つの固定接触子３と、選択器の２つの可動接触子９，１０との接触、及び、選択器の隣接した２つの固定接触子３と、選択器のそれぞれの可動接触子９又は１０とのブリッジ接触は、許容できる定常動作位置であることは既に上述した。
【００３２】
図１に示された実施の形態では、選択器Ｗが、選択器の６つの固定接触子３を有する。つまり、全部で１１通りの定常状態が発生する。換言すれば、１１通りの異なる電圧が設定可能である。
【００３３】
駆動モータ２が、負荷の切り換えの開始時に給電される。つまり、ねじ付きスピンドル５が回転する。したがって、接触キャリア８と選択器の２つの可動接触子９，１０とを有する選択器接触子ユニット７が、ねじ付きスピンドル５の回転方向に応じて、上方又は下方に、すなわち電圧制御の「高い」方向又は「低い」方向に移動する。これらの可動接触子９，１０は、切り換えごとにブリッジしている位置からブリッジしていない位置に移り変わり、ブリッジしていない位置からブリッジしている位置に移り変わる。同時に、絶縁シャフト１４が回転され、カム板１５が、この絶縁シャフト１４と一緒に回転される、つまり特に好ましくは−中間連結された伝動装置１３を介して−１８０又は３６０°の角度だけ回転される。
【００３４】
引き続き、カムローラ１８，１９が転動される。つまり、この運動は、真空バルブ１６，１７を操作するために偏向レバー２０，２１を介して使用される。
【００３５】
この場合、負荷電流が、選択器の可動接触子９，１０の最初の位置からこれらの可動接触子９，１０の新しい位置にその接続に限定して通電する。
【００３６】
当該切り換えが完了する。つまり、駆動モータ２が、当業者に周知で且つここでは図示されなかった適切な制御手段及び／又は制動手段によって停止される。
【００３７】
本発明の負荷時タップ切換器は、非常に簡単に且つコンパクトに構成されていて、蓄勢装置なしに稼働する。選択器Ｗと切換開閉器ＬＵとの双方が、制御される電動モータのただ１つの回転運動だけによって操作される。
【００３８】
本発明の負荷時タップ切換器の非常にコンパクトな構造と非常に小さい必要スペースとに起因して、本発明の負荷時タップ切換器を、タップ付変圧器内部のそれぞれのコイルの領域内に若しくは当該コイルの鋼板に対して、又はタップ付変圧器のオイルタンク内部のその他の適切な場所に対して、単相モジュール式に直接に配置することが有益に可能である。
【００３９】
当該配置は、基本的には独国実用新案第２０２０１００１１５２１号明細書及び独国実用新案第２０２０１００１１５２４号明細書で提唱してあり、特に独国実用新案第２０２０１００１２８１１号明細書で提唱してある。従来では、一般に環状のロッド配置又は絶縁シリンダを有する既知の負荷時タップ切換器の大きい必要スペースために、当該配置は技術的に実現できなかった。当該負荷時タップ切換器は、使用可能な幾何学的形状の必要スペースを上記鋼板に対して確保できるときだけ適合され得る。当該幾何学的形状のほかに、垂直方向の寸法にも起因して、複雑な蓄勢装置を有する当該既知の負荷時タップ切換器は、既に提唱されているこれらの使用形態には適さない。
【００４０】
本発明は、上記の新規の用途に適した負荷時タップ切換器を開示する。
【符号の説明】
【００４１】
１        支持板
１ａ      別の支持板
２        駆動モータ
３        選択器の固定接触子
４        絶縁シャフト
５        ねじ付きスピンドル
５．１    ベアリングブロック
５．２    ベアリングブロック
６        スピンドルナット
７        選択器接触子ユニット
８        接触キャリア
９        選択器の可動接触子
１０      選択器の可動接触子
１１      接触ガイドレール
１２      接触ガイドレール
１３      伝動装置
１４      別の絶縁シャフト
１４．１  別のベアリングブロック
１４．２  別のベアリングブロック
１５      カム板
１６      真空バルブ
１７      真空バルブ
１８      カムローラ
１９      カムローラ
２０      偏向レバー
２１      偏向レバー
２２      電線
２３      電線
２４      電線
２５      電線
２６      電線
２７      電線
ＬＵ      切換開閉器
Ｗ        選択器
【図１】
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